合成生物學(xué)在腸道微生態(tài)療法研發(fā)中的應(yīng)用

高夢(mèng)學(xué)，王麗娜，黃鶴，2

（1 天津大學(xué)化工學(xué)院，教育部合成生物學(xué)前沿科學(xué)中心，系統(tǒng)生物工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300072；2 天津大學(xué)浙江紹興研究院，浙江 紹興 312000）

腸道菌群是指定植于哺乳動(dòng)物腸道內(nèi)的共生微生物群，在宿主新陳代謝、免疫調(diào)節(jié)和信號(hào)傳導(dǎo)過程中扮演著重要角色［1-2］。健康的腸道菌群具有相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，能在一定程度上幫助宿主抵抗病原菌入侵、適應(yīng)環(huán)境變化［3］。然而，步入工業(yè)化時(shí)代以來，尤其隨著生活方式的改變、醫(yī)療衛(wèi)生水平的提高，腸道菌群的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生了顯著變化［圖1（a）］［4-9］。這種重塑的“工業(yè)化”腸道菌群對(duì)人類健康產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，加速了消化系統(tǒng)疾病、代謝性疾病和精神疾病等多種慢性疾病的發(fā)生發(fā)展［10］。在過去十幾年里，以失衡腸道菌群為靶點(diǎn)的微生態(tài)療法在生物醫(yī)學(xué)研究界引起了廣泛的關(guān)注。

常見的微生態(tài)療法主要包括益生元療法、益生菌療法和糞菌移植療法［圖1（b）］。益生元（prebiotics）是一類能夠被宿主微生物選擇性利用并有益于宿主健康的底物［11］，包括低聚果糖、低聚半乳糖、菊粉和抗性淀粉等。它們可以富集雙歧桿菌等特定微生物，產(chǎn)生有機(jī)酸等代謝終產(chǎn)物，幫助機(jī)體改善健康［12-13］。益生菌（probiotics）是一類當(dāng)給予足夠的量時(shí)能給宿主帶來健康益處的微生物［14］，其主要產(chǎn)品益生菌膳食補(bǔ)充劑和非處方藥已用于減輕胃腸道功能紊亂癥狀、提高免疫系統(tǒng)功能和調(diào)節(jié)能量代謝［15-24］。然而，到目前為止益生元療法和益生菌療法的有效性在很多應(yīng)用場景存在較大爭議［25-26］。……