Science子刊：為了增強口服細菌的治療效果，科學家給細菌帶上了“行囊”_風聞

生物學背景下的活性氧（ROS）是氧正常代謝的天然副產物，並且在細胞信號傳導和體內穩態中發揮着重要作用。然而，當機體內產生過量的活性氧就會引起氧化應激，從而放大炎症反應並加劇炎症性疾病。在炎症性腸病（IBD）中，腸道過量活性氧誘導的氧化應激就被認為是誘發該疾病的主要因素。

眾所周知，抗氧化劑能夠清除腸道中的活性氧，以幫助緩解IBD症狀。然而，由於全身給藥後的藥物生物分佈非特異性，以及清除活性氧的效力相對較差等因素，導致抗氧化劑對IBD的治療效果並不理想；而且還會在正常組織中產生不良反應。

2022年11月11日，發表在《Science Advances》上的一項最新研究中，來自威斯康辛大學麥迪遜分校的研究團隊開發了有效清除活性氧的聚合物納米顆粒，並將其與修飾過的大腸桿菌結合，在小鼠實驗中安全有效地靶向了結腸組織，並顯著緩解了動物的IBD症狀。該研究為潛在的臨牀應用打開了大門。

在健康個體中，腸道菌羣維持生態平衡，並保護宿主免受病原體的入侵和定植。相比之下，菌羣紊亂會誘發慢性炎症狀態，進而增加毒素的產生，並擾亂宿主代謝。除了腸道中過量的活性氧以外，科學家們發現IBD也與結腸微環境中腸道菌羣生態失調有關。

在此前的研究中，該團隊開發了一種技術可以將有益菌包裹在一種非常薄的保護殼內，以幫助它們在小鼠腸道中建立和繁殖。然而不幸的是，這些治療性細菌會對胃腸道中的惡劣環境高度敏感，因此限制了它們在腸道中的活性以及停留時間，導致治療效果不理想。

在這項新研究中，該團隊建立了一個平台，可以選擇性和可持續地清除炎症結腸組織中的活性氧。他們合成了一種透明質酸（HA）–PPS共軛物，並基於HA和PPS結合時存在的兩親性自組裝而成HA-PPS納米顆粒。透明質酸被用於修飾PPS和構建納米顆粒，因為它可以通過調節免疫反應緩解IBD症狀。此外，透明質酸通常存在於滑液和細胞外基質中，具有生物相容性和生物可降解性，已在生物醫學中廣泛應用。

為了改善口服細菌向結腸的有效遞送，研究人員用去甲腎上腺素（NE）包裹經修飾的大腸桿菌Nissle 1917（EcN），通過在表面自氧化形成聚NE膜，以保護益生菌免受外部環境的攻擊。此外，NE的兒茶酚胺基團富含強黏附性的貽貝足黏蛋白，使工程細菌具有強大的黏膜黏附性，可以延長其在腸道的停留時間，從而增強了治療效果。

基於大腸桿菌在結腸組織的定植特性，研究人員進一步將納米顆粒結合到工程細菌的表面，就像是給細菌帶上了一個“揹包”（見下圖）。這種攜帶揹包的工程大腸桿菌可以有效遞送到炎症性結腸組織，並在使活性氧水平正常化的同時，最大限度地減少脱靶副作用。

最後，研究人員在小鼠中進行的測試顯示，與沒有“武裝”的同類相比，被包裹在保護殼中並配備納米顆粒“揹包”的工程大腸桿菌在緩解炎症性腸病症狀方面明顯更好。與接受部分治療或不接受治療的小鼠相比，完全接受治療的小鼠體重減輕和結腸縮短的程度最小。

總之，該平台不僅能延長口服工程有益菌在腸道中的停留時間以增強細菌治療效果，而且還可以在腸道內特異性遞送和緩釋納米顆粒，從而提高活性氧的清除能力。

不過該團隊表示，雖然結果很有希望，但距離人體試驗還需要一段時間。

論文鏈接：

https://dx.doi.org/10.1126/sciadv.abp8798