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上海交大劉盡堯研究員團隊《Nat.Commun.》:有望實現口服腸道細菌的高效遞送
2019-12-20  來源:高分子科技

  12月19日,上海交通大學分子醫學研究院劉盡堯研究員課題組在國際著名學術期刊《自然-通訊》(Nat Commun)在線發表關于“超級”腸道細菌的最新研究成果,可為細菌介導的腸道菌群調控及疾病預防與治療提供新途徑。

  腸道微生物對宿主的免疫調節和健康維持起著極其重要的作用,其紊亂通常導致一些疾病的發生,例如肥胖癥、糖尿病、腸炎甚至惡性腫瘤。腸道細菌,尤其是益生菌,在調控腸道菌群和維持菌群穩態方面扮演著重要角色。大量研究和臨床試驗結果證明糞菌移植是一種預防和治療由于菌群失調所引起疾病的有效手段,但是這種介入式療法不可避免的降低了患者的依從性?诜且环N常規的也是最容易讓患者接受的給藥方式,是補充益生菌的一種理想途徑。然而,胃液中過低的酸堿度和大量的消化酶以及腸道中存在的膽汁酸均能導致益生菌的失活,進而降低其口服利用度及治療效果。研究者們試圖通過借助腸溶性膠囊、水凝膠和干粉等方式來提高口服益生菌的體內存活率,但截至目前并未取得理想效果。而且,復雜的制備工藝以及所采用的敷料同樣也會影響益生菌的活性,從而進一步增加其臨床轉化的難度。為了解決該問題,劉盡堯團隊提出了一種便捷的單細菌封裝技術,具體是借助生物界面超分子自組裝手段,在益生菌表面形成一層額外的磷脂分子保護層(圖1)。該制備方法簡單高效,且不影響細菌活力。同時,所采用的原料為FDA所批準的磷脂分子(廣泛存在于細胞膜中),這些都有利后續的臨床試驗及轉化。此外,該方法是一種普適性的封裝技術,可以應用于不同細菌種類的包裹。

圖1 通過生物界面超分子自組裝形成的“超級”腸道益生菌

  以益生菌Nissle 1917(EcN)為例,給其穿上一件脂質體防護服后(LCB),該益生菌LCB能有效抵抗多種苛刻的外界條件,比如強酸、強堿、抗生素、不同溶度的酒精、人工胃液和膽汁酸等。以健康小鼠為動物模型,脂質體膜保護后的益生菌LCB在胃部和腸道中的存活率比未受保護的裸菌EcN分別提高了3倍和4倍。以硫酸葡聚糖和沙門氏菌誘導的兩種腸炎小鼠為疾病模型,與未包裹的細菌相比,受保護的益生菌在炎癥緩解方面取得了較好的治療和預防效果(圖2)。

圖2 穿上防護服的益生菌能顯著提高其口服利用度和腸炎預防與治療效果

  據悉,此論文是該課題組成立以來發表的第二項工作。在第一項工作中,作者將血細胞膜包裹于細菌表面,提出一種細菌隱身策略。動物實驗結果表明隱身細菌在顯著降低毒副作用的同時能提高其在腫瘤部位的富集,可為腫瘤治療和診斷提供新方式,該工作于2019年8月發表于《Nat. Commun.》。

  論文鏈接https://www.nature.com/articles/s41467-019-13727-9

劉盡堯研究員簡介

  劉盡堯,博士,國家高層次海外人才引進青年項目獲得者,2013年博士畢業于上海交通大學(導師:中科院院士顏德岳教授),2013至2018年分別在杜克大學(導師:美國發明院院士Ashutosh Chilkoti教授)以及麻省理工學院(導師:美國三院院士Robert Langer教授)從事博士后研究。2018年4月全職加盟由中科院院士譚蔚泓教授領銜的上海交通大學分子醫學研究院,任研究員,博士生導師。研究興趣包括腸道菌群與疾病治療、生物界面與免疫調控、納米藥物與藥物遞送、腫瘤早期診斷與成像等。至今,在Nat. Commun.,Angew. Chem. Int. Ed.,Adv. Mater.等期刊上發表論文30余篇。相關工作被MIT News,Boston Herald等媒體報道。曾獲教育部博士學術新人獎、科學院盧嘉錫優秀研究生獎、上海市優秀博士論文等。關于更多我們的信息,請訪問課題組主頁www.liulab.org.cn。

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(責任編輯:xu)
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