Nat Med：工程化的酵母益生菌或有望帮助治疗人类炎性肠病

2021年6月30日 讯 /生物谷BIOON/ --炎性肠病（IBD，Inflammatory bowel disease）是机体胃肠道的一种复杂慢性炎性障碍，由机体共生微生物和宿主细胞所产生的胞外三磷酸腺苷（eATP）能够激活嘌呤信号，并促进肠道炎症和病理学表现。生活在人类肠道中的微生物世界会对人类健康产生深远的影响，包括炎性肠病在内的多种疾病都与这些微生物的平衡有关，这表明，恢复微生物菌群正确的平衡或能帮助治疗疾病，目前市场上的许多益生菌（包括活的酵母菌和细菌）已经在健康肠道的背景下通过进化得到了一定的优化；然而，为了治疗诸如炎性肠病等复杂的人类疾病，研究人员就需要利用益生菌来发挥多种功能，包括关闭炎症的能力、逆转损伤且恢复肠道微生物组的功能。近日，一篇发表在国际杂志Nature Medicine上题为“Self-tunable engineered yeast probiotics for the treatment of inflammatory bowel disease”的研究报告中，来自多伦多大学等机构的科学家们通过研究开发了一种“设计者益生菌”，这种经过改造的工程化酵母菌或能帮助诱导多种治疗炎性肠病的多种效应。

图片来源：https://www.nature.com/articles/s41591-021-01390-x

研究者Francisco Quintana博士表示，我们能赋予用来制造啤酒的酵母感知炎症并分泌抗炎性分子的能力，我们所开发的新平台为“Y-bots”（即“酵母机器人”），其或能帮助开发新型疗法来治疗肠道组织甚至更多机体组织所出现的疾病。此前研究结果揭示了肠道和影响大脑的疾病之间的关联，同时也强调了工程化的益生菌除了治疗炎性肠病外的其它治疗用途。

这篇研究报告中，研究人员利用酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)开发了特殊的益生菌，在基因魔剪CRISPR/Cas9的帮助下，研究人员引入了能感知炎症并对其产生反应的遗传元件，其能通过分泌特殊酶类来降解参与机体炎症发生的关键分子。这种工程化的酵母菌能分泌多种水平的酶类，这主要取决于肠道某个位置所存在的炎性信号的水平，这就意味着这种益生菌或许会对炎症产生一种高度局部化的反应；在小鼠机体中，这种工程化的酵母菌能成功抑制肠道炎症，并降低纤维化发生且能恢复肠道微生物组的平衡。

酵母上清液中三磷酸腺苷双磷酸酶基因和ATP的浓度。

图片来源：Scott, B.M., et al. Nat Med (2021). doi：10.1038/s41591-021-01390-x

为了将这种新型治疗性平台引入用以治疗炎性肠病和其它人类疾病，研究者Quintana及其同事就需要进行安全性研究；下一步他们计划不断优化并检测这种工程化的酵母菌是否能加速机体的组织修复（除了治疗炎性肠病外），目前研究者们正在调查是否能利用工程化的益生菌来治疗癌症免疫疗法所产生的副作用—结肠炎。研究人员想利用这种合成生物学工具设计出在自然界能够找到的东西；通过对益生菌进行工程化修饰，研究者旨在产生更多个体化、局部化且高度受控的疗法来治疗肠道及其以外组织所出现的疾病。

综上，本文研究结果表明，通过结合定向进化和合成基因回路技术，研究者开发出了一种自我调节的平台，或有望帮助开发炎性肠病及其它炎性所驱动疾病的新型疗法。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Scott, B.M., Gutiérrez-Vázquez, C., Sanmarco, L.M. et al. Self-tunable engineered yeast probiotics for the treatment of inflammatory bowel disease. Nat Med (2021). doi：10.1038/s41591-021-01390-x