在不远的将来，我们每个人都将能够用基因改造的“智能”细菌来定植我们的肠道，这些细菌可以在最早的可能时刻检测并消除疾病。这种情况听起来可能像是科幻电影的前提，但这是一个非常真实的可能。微生物群工程具有广阔的前景，这归功于合成生物学领域的进步，该领域致力于创造和重组生物有机体，使其执行期望的任务。合成生物学家正试图将细菌细胞变成硅片的生物学等价物。这些原理主要应用于生物燃料生产的生物体，但由此产生的技术和基因工具包，当应用于我们常驻的微生物时，将对人类健康产生深远的影响。
这些常驻微生物非常擅长感知存在哪些食物，是否存在潜伏的病原体以及肠道的炎症状态——它们的生存取决于此。我们实验室用于初步测试的模型肠道常驻细菌物种——脆弱拟杆菌，拥有100多个基因回路，每个回路都对肠道内的不同信号做出反应。如果脆弱拟杆菌“看到”了你最近吃的苹果中的果胶，一个回路就会被触发。如果你吃了一个富含沙门氏菌的荷包蛋，由此产生的肠道损伤会触发脆弱拟杆菌中的另一个回路。这些回路中的每一个都可以被重组，以便环境信号引发设计好的反应。我们早期的测试侧重于优化脆弱拟杆菌的DNA记忆装置，以便我们可以记录这种细菌在通过肠道时的经历。可逆的DNA片段被设计成像开关一样翻转，具体取决于细菌检测到的物质。DNA片段的两种可能的方向（向前或翻转）类似于二进制计算机位，记录1或0。读取细菌的基因记忆芯片在它排出肠道后，将揭示关于单个细胞在消化道中旅程的基本原理。
我们还在努力设计细菌，使其在检测到炎症时分泌抗炎分子，从而在肠道内提供定点药物递送，并在炎症消除后自动关闭。除了记录记忆和治疗炎症外，这些智能细菌最终可能有助于对抗入侵的病原体、诊断癌症早期阶段、纠正腹泻或便秘，以及调节情绪或行为。
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开发确保这些生物体可控的安全机制也很重要。我们正在努力为工程改造的微生物设计一个“自杀开关”，以便在必要时消除它们。
肠道微生物群指导着我们的免疫系统、新陈代谢，甚至我们的情绪和行为。随着我们更多地了解我们与常驻微生物之间关系的细节，我们将能够以各种方式对其进行基因改造，以改善人类健康。