工程微生物作為一種“生物活藥”，能夠被用于腸道炎癥、代謝疾病等多種疾病的防治，是目前生物療法中的研究熱點。2月20日，記者從天津大學獲悉，該校王漢杰教授、孫韜講師和劉奪副研究員針對工程微生物皮膚修復應用中，難以長期維持生物功能的難題，設計了一種水凝膠包裹的光自養工程微生物菌群“生物活藥”。該菌群中包含光自養的工程聚球藻PCC 7942和異養的工程乳酸乳球菌，兩種工程微生物構成了一種共生的工程菌群，可以在表皮持久發揮治療功能。相關研究成果發表在國際期刊《ACS應用材料與界面》上。

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工程微生物是指通過合成生物學技術改造，能夠執行特定功能（如分泌藥物、感知疾病信號）的微生物。工程微生物作為一種“活著的藥物”，能夠被用于治療腸道炎癥、代謝疾病等，因此在治療過程中保證工程微生物的活性是治療的關鍵。水凝膠具有良好的附著性能和多孔隙的特點，研究人員通常將工程微生物包裹在水凝膠材料中，以保證工程微生物更好地發揮功能。

然而，當這種“生物活藥”被用于皮膚時，由于皮膚表面通常比較干燥，因此缺少工程微生物能夠利用的營養；且皮膚與環境直接接觸，日常活動等都會直接影響皮膚上的工程微生物活性。

“這種相對惡劣的生存環境，使得工程微生物在表皮難以長久地停留和發揮功能，限制了其在表皮的應用。”王漢杰解釋，雖然水凝膠能夠為工程微生物提供濕潤和穩定的環境，但仍需為工程微生物提供存活所必需的碳源。

為此，該研究設計了包含兩種工程微生物的人工菌群。其中，工程聚球藻PCC 7942能夠通過光合作用生產蔗糖，工程乳酸乳球菌能夠利用蔗糖作為碳源發揮功能。在這項研究中，水凝膠中的工程乳酸乳球菌能夠利用聚球藻生產的蔗糖，持續分泌細胞因子CXCL12，促進皮膚傷口的愈合。

這項研究中所構建的光自養人工菌群正是通過物質的傳遞，為工程微生物在皮膚長久穩定地發揮功能提供必需的條件。

該團隊通過大鼠背部全皮層缺損模型探究這種“生物活藥”的應用，第14天時，不做任何處理的空白對照組仍有62.6%的傷口面積未愈合，相比之下，“生物活藥”處理后的傷口未愈合面積為13.2%，這表明“生物活藥”處理加快了傷口的愈合速度。同時，通過免疫組化、對細胞因子水平進行分析，該團隊證明CXCL12能夠通過促進M2型巨噬細胞參與抑炎、愈合和再生過程，進而促進傷口的愈合。

目前，國內外多家公司積極布局，已經有多項利用工程微生物“生物活藥”治療疾病的臨床試驗，顯示出了這一新型療法的巨大潛力。利用工程微生物治療皮膚疾病已有先例，包括治療濕疹、感染等。該研究提出了構建包裹工程微生物群的“生物活藥”新策略，相比于應用單一工程微生物，兩種甚至更多種的工程微生物聯合使用，能夠為“生物活藥”功能設計提供更大的自由度，并且可以具有更強的功能。

來源：科技日報

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責任編輯：馮崢

標簽： 工程微生物 作為一種 細胞因子