“魔法”益生菌治療潰瘍性結腸炎_風聞

潰瘍性結腸炎是一種伴有長期炎症和腸道菌羣失衡的炎症性腸病。長期患病會導致結直腸癌發生的風險增加。然而，目前的治療藥物面臨着療效欠佳或副作用大等問題。

為解決這一難題，中國科學院過程工程研究所（以下簡稱過程工程所）生物藥製備與遞送重點實驗室基於數據挖掘和臨牀發現，設計並創建了嵌合硒點的工程化益生菌製劑，通過協同恢復腸道菌羣穩態和氧化還原穩態，在多種小鼠和食蟹猴模型中****實現了安全高效的潰瘍性結腸炎治療。相關成果於發表在國際學術期刊《細胞-宿主與微生物》上。

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數據驅動工程化益生菌智造

▲身披“魔法袍”的益生菌到達腸道炎症部位施展“魔法”

有研究發現，菌羣失衡可能加劇腸道炎症反應，而補充益生菌，可以緩解潰瘍性結腸炎症狀，幫助恢復腸道微生態平衡。

不過，潰瘍性結腸炎患者腸道菌羣失衡，如何在眾多缺失的細菌中，找到適合他們口服的益生菌呢？

過程工程所的研究人員請出“智能幫手”，將缺失細菌信息進行數字化，利用機器學習中的邏輯迴歸算法，為細菌進行重要性排序，從而合理篩選乳桿菌屬用於口服補充。

結腸病灶部位病理微環境複雜，還存在着諸多其他致病因素。除了篩選適合的口服益生菌，研究人員基於生物信息學分析，發現病灶部位氧化應激的升高覆蓋所有細胞類型，進一步收集的臨牀樣本證實了上述結果，最終發現了乳桿菌屬丰度、活性氧（ROS）水平與炎症嚴重程度之間存在明顯的相關性。

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“雙管齊下”協同治療

“智能幫手”的發現，讓研究人員意識到，潰瘍性結腸炎的治療需要同時考慮在病灶部位補充活性乳桿菌和高效清除ROS。

因此，科研人員提出了乾酪乳桿菌和高活性硒共遞送的策略。首先在乾酪乳桿菌（Lac）上誘導形成細菌周被膜（pericellular film），給藍色的細菌穿上了黃色的“魔法袍”，而“魔法袍”上面鑲嵌的紅點代表了在細菌表面成功嵌合的超小尺寸硒點（Se-fLac）。

▲Se-fLac的製備、增強口服遞送和協同穩態恢復的示意圖

在口服後，鑲嵌小紅點的“魔法袍”幫助乾酪乳桿菌加強胃酸耐受和腸道黏附能力，讓他們克服不利環境到達腸道病灶部位，一邊高效清除ROS，一邊調節失衡腸道菌羣，實現腸道氧化還原穩態和菌羣穩態的恢復。而且，這兩個方面相互促進，達到了增強治療的效果。03

多種疾病模型中展現優異療效

鑑於臨牀潰瘍性結腸炎發病情況的複雜性，研究人員構建了多種小鼠模型，通過結腸長度、炎症細胞比例、炎症因子水平等多維度證明了身披“魔法袍”的益生菌能夠顯著改善潰瘍性結腸炎的症狀，且治療效果優於氨基水楊酸、地塞米松等臨牀藥物。

▲Se-fLac在食蟹猴潰瘍性結腸炎模型中的治療效果

此外，研究人員還構建了更貼近臨牀的食蟹猴模型。通過治療，食蟹猴恢復了腸道氧化還原穩態和菌羣穩態，炎症水平、腸腔出血和腸壁變厚得到明顯改善。

這項研究提出了數據驅動工程化益生菌的理性設計思路，未來研究人員將融合人工智能、合成生物學等技術，以實現工程化益生菌的智能構築、高效遞送和精準治療，並且探索其用於干預腸道衰老和腸道腫瘤演進的潛力，與臨牀合作推動進一步轉化研究。