2023年3月27日，浙江大学毛峥伟教授、新加坡国立大学陈小元教授和浙江大学医学院附属第二医院王伟林教授团队合作在Nature Nanotechnology期刊上发表了一篇题为“Artificial-enzymes-armed Bifidobacterium longum probiotics for alleviating intestinal inflammation and microbiota dysbiosis”的研究成果。
该研究报道抗炎人工酶武装的长双歧杆菌益生菌（BL@B-SA50）来调节肠道炎症。其中，人工酶可以模拟天然抗氧化防御系统，快速缓解炎症症状，不仅可以取代临床使用的抗炎药物，还可以保护益生菌免受ROS的损伤而发挥其益生功能。此外，长双歧杆菌在肠道的定植属性确保了人工酶在疾病部位的持续性抗氧化治疗。该工程益生菌可以缓解肠道炎症，恢复肠道屏障功能，增加肠道菌群的丰富度和多样性，有效治疗了小鼠的UC和CD以及犬的UC，极大地加速了其临床转化进程。
论文通讯作者是毛峥伟、陈小元、王伟林；第一作者是曹芳芳。
炎症性肠病（IBD）是一类肠道慢性炎症，具有反复发作的特点，主要包括UC和CD两种表型，每年影响着上百万人的健康。目前，IBD的发病机制尚未明确，但越来越多的研究表明，IBD的发病与肠道菌群失调、免疫应答紊乱、肠道屏障损伤等因素具有相关性。目前，治疗IBD的传统方法主要使用药物，如5-氨基水杨酸（5-ASA）、皮质类固醇激素或免疫抑制药来控制炎症，并服用益生菌作为辅助疗法。然而，一方面，抗炎药物代谢不稳定，且缺乏靶向，可能导致严重的药物不良反应。另一方面，厌氧益生菌缺乏抗氧化酶，如过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD），易受到IBD中活性氧（ROS）的攻击，致使治疗效果不佳（图1）。目前需要一种更有效和更安全的方法来治疗IBD。
图1：治疗IBD的临床疗法和人工酶武装的益生菌疗法对比。
鉴于此，浙江大学毛峥伟教授、新加坡国立大学陈小元教授和浙江大学医学院附属第二医院王伟林教授团队合作，将具有清除活性氧（ROS）能力的人工酶修饰到长双歧杆菌益生菌上，构建了抗炎的工程益生菌（BL@B-SA50）来调节肠道炎症。人工酶武装的益生菌由三部分组成，分别是人工酶、益生菌和连接剂。其中人工酶，研究组选用的是铁单原子催化剂Fe SA。因为Fe SA相对于传统纳米酶具有强抗氧化能力，可以快速有效清除ROS，保护肠道细胞和益生菌。益生菌，研究组选用长双歧杆菌益生菌BL。因为BL不仅具有益生功能利于IBD修复，同时也是益生菌中为数不多的具有肠道定植能力的细菌，可以延长其表面负载的人工酶在肠道的靶向和滞留时间，持续清除过度的ROS和炎症因子。连接剂，研究组选用C18-PEG-B，其疏水端C18可以通过非共价相互作用修饰在Fe SA表面，而苯硼酸端B可以与益生菌表面的多糖发生快速简便的硼酸邻二醇反应，修饰在BL表面，不影响厌氧BL的存活率。
图2：人工酶武装的长双歧杆菌益生菌的表征。
图3：人工酶武装的长双歧杆菌益生菌的抗氧化能力测试。
图4：人工酶武装的益生菌在胃肠道的稳定性和靶向性。
图5：人工酶武装的益生菌治疗小鼠的UC。
图6：人工酶武装的益生菌治疗小鼠的CD。
图7：人工酶武装的益生菌治疗犬的UC。
研究结果表明，该工程益生菌可以缓解肠道炎症，恢复肠道屏障功能，增加肠道菌群的丰富度和多样性，有效治疗了小鼠的UC和CD以及犬的UC，极大地加速了其临床转化进程。（来源：科学网）
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41565-023-01346-x
