科學家或可精準操縱細菌“智商”

上海交通大學醫學院分子醫學研究院劉盡堯課題組，通過將細菌單獨限制在完整的聚合物涂層中而使細菌暫時失活，而涂層可以通過生物學相關信號在目標位置進行脫離并智能釋放所包裹的細菌，所釋放的細菌能快速恢復原有生命活性，從而產生其相應的精準診斷和治療效果。該成果近日發表于《先進材料》。

微生物菌落對于維持人類健康起著至關重要的作用。多種疑難雜癥（如炎癥性腸病，糖尿病，多發性硬化癥，自閉癥和某些癌癥）的發病機理、進展和治療都與微生物群落組成有關。鑒于細菌會分泌一些關鍵的生物分子，可以對多種疾病做出反應，從而被廣泛探索用于診斷和治療。然而，由于細菌的生命特征，細菌在向體內遞送過程中很容易易位進入其他組織，給人體健康帶來嚴重的副作用，例如腸道共生菌的易位，可能會破壞腸道上皮屏障，引起機體細菌感染。考慮到細菌的生命活性，劉盡堯課題組報道了一種新的思路方法，通過將細菌單獨限制在完整的聚合物涂層中而使細菌暫時失活，然后涂層可以通過生物學相關信號在目標位置脫去后智能靶向釋放細菌，并恢復細菌的生命活性，從而實現細菌藥物的靶向釋放。

為此，研究人員通過利用FDA 批準的腸溶性聚合物對細菌進行包裹，使得細菌表面穿上了一層完整的納米涂層“外衣”。在包裹細菌口服遞送的過程中，納米涂層“外衣”能夠識別周圍環境，當它被遞送到不合適的地點（胃部）的時候，由于“外衣”對細菌進行完整包裹，使得細菌暫時失活，同時還可以使細菌免受胃液的侵蝕；而當細菌被遞送到正確的地點（腸道）的時候，包裹在細菌表面的聚合物“外衣”則能在體內生物學信號（例如腸道的pH）的刺激響應下快速脫去，釋放細菌并恢復細菌的活性，發揮細菌在腸道的功能。這種方法大大提高了細菌在體內遞送過程中的生物利用度以及有效性，同時也被證明在治療腸道致病菌感染以及調控腸道菌群方面有著非常優異的效果。

專家表示，按需復活細菌這樣的思路為制備細菌介導的智能生物制劑提供了一種重要的手段，并有望在臨床應用上實現轉化。

該課題組博士后馮娉娉為該論文第一作者，上海交通大學醫學院分子醫學研究院、上海市腫瘤研究所癌基因及相關基因國家重點實驗室研究員劉盡堯為論文通訊作者。