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基因工程益生菌可以增强肠粘膜愈合能力
目前仅在美国就有大约160万人患有终身不可治愈的炎症性肠病，其中包括克罗恩病和溃疡性结肠炎，美国每年都会诊断出70,000个新病例。炎症性肠病患者会遭受疼痛、极度不适和许多其他症状，这些症状是由肠腔(粘膜)细胞层的炎症引起的。炎症性肠病的确切病因仍不清楚，但很明显，一个错误的免疫系统正在发挥作用，例如，肠道微生物群就会导致炎症性肠病。
虽然消炎药可以抑制急性炎症，抗生素可以在炎症性肠病发作时对抗局部感染，但使用它们也是有代价的。抗炎药物会有严重的副作用，而抗生素会破坏我们身体所依赖的微生物群的有益部分。重要的是，没有可用的伤口治疗方法可以直接应用于肠腔内的炎症损伤，以加快愈合过程。
现在，由尼尔·乔希博士领导的哈佛大学威斯生物激发工程研究所的一个研究小组开发了一种生物材料方法，该方法使用一种基因工程菌大肠杆菌作为一种局部作用的益生菌。这些工程菌会产生一个纳米纤维网络，直接与粘液结合，填补发炎区域，就像一块补丁，保护它们免受肠道微生物和环境因素的影响。这种以益生菌为基础的治疗策略成功保护小鼠免受化学药剂诱导的结肠炎的影响，并促进了粘膜的愈合。这一发现被发表在《自然通讯》杂志上。
乔希表示：“通过这种治疗方法，我们创造了多价生物材料，这些材料是由常驻的工程菌在现场分泌的，一次附着在许多黏液蛋白上，牢牢附着在黏液层上。它能产生一种生物相容性的粘着涂层，起到稳定的作用，自我再生并为粘膜愈合提供生物线索。”
在之前的工作中，乔希的团队已经证明，在体外，自我再生的细菌水凝胶能牢固地附着在粘膜表面，并且在小鼠服用后，在不影响动物健康的情况下，能够经受住胃和小肠的恶劣pH值和消化条件。为了制造它们，他的团队设计了一个实验室大肠杆菌菌株，合成并分泌一种修饰过的 CsgA 蛋白，这种蛋白在细菌的外表面组装成长的纳米纤维。该研究的合著者，博士后研究员安娜·杜拉杰·塔特博士表示：“为了使粘液粘附，我们将CsgA 蛋白融合到不同的人类三叶因子的粘液结合区，这种蛋白自然存在于肠粘膜中，并与粘蛋白结合，粘蛋白是存在于粘液中的主要蛋白。这种分泌型融合蛋白形成了一个具有可调节水凝胶特性的储水网。这被证明是一个简单而有力的策略，可以制造出在小鼠肠道中停留时间较长的自我修复粘附材料。”
在他们的新研究中，研究小组在这些发现的基础上，将生产基于人类三叶因子的粘液粘合剂水凝胶的机械装置引入到大肠杆菌尼斯勒菌株中。尼斯勒菌株是一种正常的肠道细菌，可以在受炎症性肠病影响的结肠和盲肠部分繁殖，目前在许多商业益生菌配方中销售。研究报告的第一作者皮歇·普拉维斯科蒂努特说道：“我们发现，新型工程化的尼斯勒细菌在被口服后，也居住在肠道内并与肠粘液层结合在一起。当我们通过口服化学药物诱导小鼠结肠炎时，那些在服用化学药物前三天开始每天接受直肠注射大肠杆菌尼斯勒菌株的小鼠，明显愈合速度更多，炎症反应也较轻，这导致它们比对照组小鼠减轻了很多体重，恢复得更快。”
乔希和他的团队认为，他们的方法可以作为现有的抗炎、免疫抑制剂和抗生素治疗的伴随疗法来开发，以帮助减少患者接触到的药物，并提供预防炎症性肠病复发的保护。威斯研究所的创始人，医学博士唐纳德·英格伯表示：“这种有效而简单的方法可能会影响成千上万炎症性肠病患者的生活。”
本文译自 medicalxpress，由 Lough 编辑发布。