大約七年前，亞倫·西爾弗布克和他當時的女友，一位生物學家，正在網上瀏覽舊的科學文獻。“一個浪漫的夜晚，”西爾弗布克開玩笑說。那天晚上，他偶然看到一篇2000年的研究，這讓他感到驚訝。科學家們基因工程改造了一種口腔細菌，他們說這種細菌可能可以預防蛀牙：“我讀了它，簡直驚呆了，心想，‘哇，這簡直是蛀牙疫苗。為什麼我們沒有這種東西？’”
因此，西爾弗布克找到了主要作者傑弗裡·希爾曼，他是一位現已退休的口腔生物學家，曾任職於佛羅里達大學，看看他是否可以接過接力棒。
2023年，西爾弗布克創立了 Lantern Bioworks 公司，該公司與 Oragenics 公司達成協議，獲得了這項技術的所有權，並獲得了相關材料。Lantern Bioworks 隨後以 Lumina Probiotic 的名義推出了這種基因工程細菌。“我沒想到它會在我的有生之年發生，”希爾曼說。
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就在上個月，該產品的網站上還包括有關預防蛀牙的措辭。之前提供的媒體資料袋中宣告，“一次用這種基因改造細菌刷牙即可無限期地預防蛀牙。” 然而，當 Lumina 上週開始接受預訂時，這些措辭和媒體資料袋 已被刪除。西爾弗布克（他沒有牙科或微生物學背景）告訴 Undark，他的律師建議更改網站上的措辭，因為 Lantern Bioworks 正將該產品作為化妝品推向市場，這意味著它不能對 Lumina 做出健康宣告。化妝品不需要像藥物那樣經過嚴格的試驗。“如果我說的任何話聽起來像醫療宣告，”西爾弗布克在今年早些時候接受 Undark 採訪時說，“那就不是。”
該產品可以在家中或由牙醫進行一次性塗抹在牙齒上。西爾弗布克在一封后續電子郵件中寫道，額外的塗抹可以“加速接種”。他說，該公司預計 Lumina 將在六月中旬發貨。
有些人已經收到了它。西爾弗布克說，他在 2023 年 10 月將 Lumina 引入了自己的口腔，Lantern Bioworks 也已將其提供給約 60 人，包括今年早些時候在宏都拉斯舉行的 Vitalia 生物技術會議的與會者。在會議上，Lumina 的治療費用為每次 20,000 美元，但預訂價格已降至稅前和運費前 250 美元。（西爾弗布克不願評論有多少人在會議上選擇了 Lumina。）
然而，專家們對此存在安全和倫理方面的擔憂：儘管 Oragenics 公司早些時候做出了努力，但該療法從未成功透過人體臨床試驗。“如果沒有人體試驗，你真的無法確定它是安全有效的，”北卡羅來納州立大學遺傳工程與社會中心教授兼聯合主任詹妮弗·庫茲瑪說。事實上，它有可能產生與其最初意圖相反的效果：她指出，口腔微生物組的細微變化可能導致更多的蛀牙或其他問題。
也沒有關於它是否會在人與人之間傳播的資料，這引發了知情同意的問題。如果有人不想冒著服用未經測試的細菌的風險，但與使用了該產品的人親吻或共用勺子，它會被傳播嗎？沒有人完全確定。
儘管 Lantern Bioworks 正將 Lumina 作為化妝品推向市場，但庫茲瑪指出，究竟應如何對其進行分類並不完全清楚：“監管系統在這方面並不百分之百明確。”
人類口腔中包含數百種細菌，它們共同構成一個群落——口腔微生物組。健康的細菌平衡使牙齒和牙齦保持良好狀態。
蛀牙是由產酸細菌引起的。俄勒岡健康與科學大學牙科學院助理教授喬納森·貝克解釋說，幾種口腔細菌都能產生酸。但有一種細菌，變形鏈球菌，尤其會造成嚴重破壞，因為它既能產生酸，又能產生生物膜，包括牙菌斑。這種粘性塗層將酸困在牙齒上，腐蝕牙釉質並形成蛀牙。
在 20 世紀 80 年代，希爾曼發現了一種天然存在的變形鏈球菌，它可以分泌抗生素mutacin 1140。由於 mutacin 廣泛殺死其他種類的細菌，他意識到它可能能夠勝過其他有害菌株。（有多少人在口腔中自然產生 mutacin 的變形鏈球菌尚不清楚；希爾曼在 115 個樣本中發現了一個這種菌株。）
為了確保細菌本身不會引起蛀牙，希爾曼對其進行了基因改造，使其以產生酒精而不是像其他引起蛀牙的鏈球菌菌株那樣產生損害牙齒的乳酸的方式代謝糖。細菌經常交換遺傳物質，因此他還調整了菌株，以防止其從其他細菌中獲取基因；其他細菌仍然可以從基因改造的鏈球菌中獲取基因。
希爾曼在 2000 年宣佈了這種新菌株，稱為 BCS3-L1。大約在同一時間，Oragenics 尋求開始臨床試驗。但由於擔心細菌可能在人與人之間傳播，產生意想不到的後果，或恢復為引起蛀牙的菌株，該公司在 2004 年告訴《紐約時報》，美國食品和藥物管理局對該試驗施加了限制，該試驗隨後從未完成。
希爾曼繼續他的研究：2009 年的一項研究表明，他的細菌似乎在老鼠的口腔中定殖，並勝過其他可能導致蛀牙的鏈球菌菌株。但此後的研究有限，希爾曼和 Oragenics 最終放棄了該專案。大約 12 年前，他退休了。
西爾弗布克接替了希爾曼的工作：基因改造版的變形鏈球菌是 Lumina 的基礎。在考慮是將其作為美白牙齒的化妝品銷售，還是作為益生菌銷售（屬於 FDA 作為膳食補充劑的監管範圍）之後，西爾弗布克決定走化妝品路線。在美國，只有藥物和醫療器械必須經過 FDA 的嚴格流程才能被視為安全有效。
FDA 沒有對 Undark 傳送的一系列問題提供直接評論。然而，FDA 發言人考特尼·羅茲確實指出了該機構的網站，該網站指出，藥物的定義是其“診斷、治癒、緩解、治療或預防疾病”的預期用途，並且對產品進行虛假營銷是違法的。
Lumina 並非首個上市的基因工程細菌：一家名為 ZBiotics 的公司在 2019 年推出了一種預防宿醉的益生菌。這種小飲料含有枯草芽孢桿菌，這種細菌在其他益生菌混合物中很常見，但添加了一個基因，有助於分解乙醛，乙醛是與頭痛有關的酒精副產品。（沒有已發表的證據表明它有助於緩解宿醉，也沒有證據表明它能在腸道中定殖——只有一項針對大鼠的小型毒性研究。）
然而，Lumina 的不同之處在於，它是一種經過改造的、技術上是引起蛀牙的病原體的版本，密歇根大學研究口腔微生物學的生物醫學工程教授保羅·詹森說。詹森說，其他益生菌補充劑“通常被認為是安全的”。“它們通常一開始就在我們的食物中。我們知道它們不是病原體。”
當被問及分發改造細菌可能造成危害的擔憂時，西爾弗布克回應說，“我認為這不是那種會使情況更糟的、帶引號的病原體。”
希爾曼的目標是製造“一種價格合理的產品，可以幫助預防一種非常痛苦的疾病，”他說，“但是，你希望它是安全有效的。” 當被問及是否需要更多研究來確定其安全性和有效性時，他回應說“我當然一直計劃進行更多研究”，但拒絕進一步評論。
西爾弗布克認為他的產品是一種為人們節省時間和金錢的方式：根據疾病控制和預防中心的資料，在美國，牙科護理每年花費1360 億美元。未經治療的牙齒感染也可能很危險，“而且很多人，無論出於何種原因，都很難去看牙醫，”他說。“如果有什麼東西可以幫助解決這個問題，那就太好了。”
西爾弗布克強調，他沒有做出醫療宣告——他說，這是監管方面的一個關鍵策略。“我們的許多監管系統都基於宣告，如果你非常小心，不做出疾病治療宣告，那麼你就可以繞過藥物安全性和有效性試驗，”北卡羅來納州立大學教授庫茲瑪說。
愛荷華大學牙科學院教授兼微生物學研究員傑夫·巴納斯說，美國的臨床試驗尤其難以開展，因為它們成本高昂、耗時，並且面臨更嚴格的指導方針。
“如果我們進行臨床試驗，那麼我們就是一種藥物，除非我有 5 億美元和 10 年時間，否則我們無法出售它，”西爾弗布克說。
理論計算機科學家、德克薩斯大學奧斯汀分校教授斯科特·阿倫森在部落格上讀到 Lumina 後，自願嘗試使用它，並在前往加利福尼亞州伯克利期間獲得了它。在疫情期間，他對 FDA 失去了信任，例如，該機構推遲了新冠病毒檢測的推出。當他聽說 Lumina 可能有助於預防蛀牙時，阿倫森“完全準備好相信，如果存在這樣的東西，那麼它就不會獲得 FDA 的批准。”
“我嘗試了一下，僅僅是因為它快速而簡單，”他在給 Undark 的一封電子郵件中寫道。“而且下行風險似乎微不足道。”
生物醫學工程教授詹森警告說，需要進行更多研究來表明基因工程改造的微生物可以改善口腔健康，並且沒有意想不到的副作用。
他指出，Lumina 中的抗生素可能會消滅其他與口腔健康相關的鏈球菌種類。還有其他微生物在起作用，決定著牙齦健康。“它們與引起蛀牙的細菌不同，”他說。“但你必須擔心同時搞亂這些群落。”
此外，人們每天吞下約一升唾液，這意味著變形鏈球菌的抗生素最終可能會進入腸道，從而可能擾亂腸道微生物組，詹森說。而且由於 Lumina 產生酒精作為副產品，因此也可能產生影響，儘管含量很小，而且在沒有更多研究的情況下很難知道，他補充說。
西爾弗布克在給 Undark 的一封電子郵件中寫道，該公司一直在跟蹤“大約五十名”自願嘗試 Lumina 的人，並且到目前為止尚未注意到不良事件。根據西爾弗布克的說法，他們的後續行動包括一份自我報告的調查問卷和採集拭子，以跟蹤變形鏈球菌是否成功在口腔中定殖。“我們尚未決定後續行動將持續多久，”西爾弗布克在另一封電子郵件中寫道，“但我們預計口腔定殖大約需要兩年時間。” 關於對腸道微生物組的擔憂，他寫道，Lumina “並非特別旨在被吞嚥。”
鑑於缺乏證據，詹森說，“我想我不會服用它。”
許多口腔益生菌已經在臨床試驗中進行了測試，作為改善口腔健康的解決方案，儘管這些益生菌都不是基因改造的。這些產品旨在向口腔新增有益細菌。例如，ProBiora 是一種在美國已上市的可咀嚼口腔益生菌，在一項臨床試驗中顯示兒童的蛀牙略有減少。（ProBiora3，片劑中的細菌混合物，由希爾曼在 Oragenics 開發。）
然而，Lumina 微生物旨在成為一種口腔替代療法，以便基因改造的細菌能夠對抗並取代有害細菌。希爾曼說，替代療法“正在做大自然最終會在足夠的時間內做的事情。病原體，尤其是那些日復一日與我們共生的生物，不想傷害它們的宿主。這與它們自身的利益相悖。”
儘管這個想法並不新鮮，但還沒有人成功實現它。巴納斯說，在 10 到 20 年前，“似乎每個資助申請或手稿都透過說，好吧，這可以用於替代療法來證明他們的工作是合理的。” 但他指出，到目前為止，該領域尚未看到任何替代策略取得成果。他目前正在篩選數千種口腔微生物菌株，以尋找潛在的益生菌特性，從而為兒童開發一種口腔益生菌。
一些專家對引入細菌能否成功在成人口腔中定殖持懷疑態度。羅切斯特大學兒科牙醫和牙科教授伊薩瑪·里維拉-拉莫斯說，一旦口腔微生物組建立，就很難改變，儘管並非不可能。
事實上，希爾曼說，將新細菌引入某人的口腔並不容易——他的團隊“一直不成功”，直到他們找到了天然產生的、產生 mutacin 1140 的菌株。幾十年前，希爾曼將這種菌株引入了自己的口腔，他說，在他退休前最後一次檢查時，它仍然存在。但他補充說，他從未將基因改造版放入自己的口腔或任何其他人的口腔。
詹森、貝克和庫茲瑪也對細菌在成人以及兒童之間傳播的可能性表示擔憂，特別是考慮到缺乏相關資料。人們在兒童時期從看護人和其他親密接觸者那裡獲得口腔微生物組，因此，如果一種新的微生物可以在成人的口腔中定殖，它可能會傳播給他們的孩子。
貝克說，研究表明，微生物在家庭和同居者之間傳播，並指出 Lumina “絕對有可能”傳播。詹森認為，變形鏈球菌“自從成為一個物種以來，就一直在人與人之間傳播。因此，它顯然非常擅長在人與人之間移動；否則，它將是一個進化死衚衕。” 然而，希爾曼指出，用於口腔替代的微生物引入量是正常互動中交換量的 100 到 1,000 倍。
西爾弗布克告訴 Undark，他對提出的安全和倫理擔憂並不十分擔心，儘管他承認存在一些風險，例如它有可能傳播給兒童：“如果您懷孕、哺乳或計劃懷孕，請在將我們的神奇牙齒醬塗在牙齒上之前仔細考慮。”