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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(diǎn)。2月20日，記者從天津大學(xué)獲悉，該校王漢杰教授、孫韜講師和劉奪副研究員針對(duì)工程微生物皮膚修復(fù)應(yīng)用中，難以長(zhǎng)期維持生物功能的難題，設(shè)計(jì)了一種水凝膠包裹的光自養(yǎng)工程微生物菌群“生物活藥”。該菌群中包含光自養(yǎng)的工程聚球藻PCC 7942和異養(yǎng)的工程乳酸乳球菌，兩種工程微生物構(gòu)成了一種共生的工程菌群，可以在表皮持久發(fā)揮治療功能。相關(guān)研究成果發(fā)表在國(guó)際期刊《ACS應(yīng)用材料與界面》上。

(相關(guān)資料圖)

工程微生物是指通過(guò)合成生物學(xué)技術(shù)改造，能夠執(zhí)行特定功能（如分泌藥物、感知疾病信號(hào)）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(guò)程中保證工程微生物的活性是治療的關(guān)鍵。水凝膠具有良好的附著性能和多孔隙的特點(diǎn)，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(fā)揮功能。

然而，當(dāng)這種“生物活藥”被用于皮膚時(shí)，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(yíng)養(yǎng)；且皮膚與環(huán)境直接接觸，日常活動(dòng)等都會(huì)直接影響皮膚上的工程微生物活性。

“這種相對(duì)惡劣的生存環(huán)境，使得工程微生物在表皮難以長(zhǎng)久地停留和發(fā)揮功能，限制了其在表皮的應(yīng)用?！蓖鯘h杰解釋，雖然水凝膠能夠?yàn)楣こ涛⑸锾峁駶?rùn)和穩(wěn)定的環(huán)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(shè)計(jì)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(guò)光合作用生產(chǎn)蔗糖，工程乳酸乳球菌能夠利用蔗糖作為碳源發(fā)揮功能。在這項(xiàng)研究中，水凝膠中的工程乳酸乳球菌能夠利用聚球藻生產(chǎn)的蔗糖，持續(xù)分泌細(xì)胞因子CXCL12，促進(jìn)皮膚傷口的愈合。

這項(xiàng)研究中所構(gòu)建的光自養(yǎng)人工菌群正是通過(guò)物質(zhì)的傳遞，為工程微生物在皮膚長(zhǎng)久穩(wěn)定地發(fā)揮功能提供必需的條件。

該團(tuán)隊(duì)通過(guò)大鼠背部全皮層缺損模型探究這種“生物活藥”的應(yīng)用，第14天時(shí)，不做任何處理的空白對(duì)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(shí)，通過(guò)免疫組化、對(duì)細(xì)胞因子水平進(jìn)行分析，該團(tuán)隊(duì)證明CXCL12能夠通過(guò)促進(jìn)M2型巨噬細(xì)胞參與抑炎、愈合和再生過(guò)程，進(jìn)而促進(jìn)傷口的愈合。

目前，國(guó)內(nèi)外多家公司積極布局，已經(jīng)有多項(xiàng)利用工程微生物“生物活藥”治療疾病的臨床試驗(yàn)，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(gòu)建包裹工程微生物群的“生物活藥”新策略，相比于應(yīng)用單一工程微生物，兩種甚至更多種的工程微生物聯(lián)合使用，能夠?yàn)椤吧锘钏帯惫δ茉O(shè)計(jì)提供更大的自由度，并且可以具有更強(qiáng)的功能。

來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)

作者：

責(zé)任編輯：馮崢

標(biāo)簽： 工程微生物 作為一種 細(xì)胞因子