一直以來，口服益生菌是調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)功能和腸道菌群平衡的最好方式之一，但是歷經(jīng)炎癥腸道獨特的病理微環(huán)境，益生菌的效果常常被打折扣。

3月27日，《自然-納米科技》在線報道了針對該解決方案的新成果。浙江大學高分子系教授毛崢偉聯(lián)合新加坡國立大學教授陳小元和浙江大學醫(yī)學院附屬第二醫(yī)院教授王偉林團隊，以人體所需的雙歧桿菌為代表，首次構(gòu)建了益生菌/人工酶復合材料，有效提高益生菌在氧化應激的炎癥微環(huán)境中的存活和增殖，進而提高其在炎性腸道中的定植和菌群調(diào)控能力，為腸炎治療提供新策略。

益生菌/人工酶復合材料結(jié)構(gòu)和功能示意圖。（課題組供圖）

人體的益生菌被稱為駐守腸道的“護衛(wèi)軍”，當人體免疫系統(tǒng)與有害菌進行斗爭時，他們各司其職。

口服益生菌首先要抵御胃酸、膽汁等物質(zhì)的侵蝕，才能安全抵達腸道。此前的科學家旨在利用“盔甲”在益生菌表面形成一道物理屏障。

每當遇到來勢洶洶的侵略時，有害菌會分泌的大量有害物質(zhì)讓益生菌失去活力。免疫細胞則會通過釋放大量活性氧進行殺菌，同時也讓無法適應氧化應激的益生菌紛紛凋敝。

為此，如何讓益生菌免于戰(zhàn)火，更好發(fā)揮效用成為了浙大團隊研究的突破口。

益生菌不耐氧，浙大研究人員以益生菌中常見的雙歧桿菌為代表，發(fā)現(xiàn)其因為缺乏超氧化物歧化酶、過氧化氫酶等一系列代謝酶而無法自主清除活性氧自由基。

“我們大膽設(shè)想用人工方式把這些代謝酶與益生菌結(jié)合，使益生菌可以自主代謝有毒物質(zhì)變成對其無毒的產(chǎn)物?！泵珝槀ソ榻B，這種策略可以有效提高益生菌在炎癥腸道中的存活，發(fā)揮其維持腸道菌群平衡、修復腸黏膜等功能。

為此毛崢偉和陳小元團隊合作，選擇了具有多酶催化功能的Fe/C基單原子納米酶（B-SA），首次構(gòu)建益生菌/納米酶活性復合材料，新型鎧甲的研制讓益生菌更好地抵御免疫反應中的“戰(zhàn)火”。

如何把這件新鎧甲穿到益生菌身上呢？

毛崢偉團隊在B-SA上修飾苯硼酸基團，利用硼酸與細菌表面多糖鄰二醇的超分子作用，在溫和條件下實現(xiàn)B-SA與雙歧桿菌的復合，最大限度保留了益生菌和人工酶的活性。

后續(xù)研究中，毛崢偉和王偉林團隊合作，在多種小動物的結(jié)腸炎模型和比格犬的大動物模型中開展驗證性實驗。他們發(fā)現(xiàn)，益生菌/人工酶復合材料均比益生菌和人工酶的混合物、以及臨床上一線藥物聯(lián)合療法具有更好的炎癥治療效果和促腸道菌群平衡的作用。

“要治愈腸道炎癥，包括腸易激綜合征、潰瘍性結(jié)腸炎、克羅恩病等，最主要的是消除炎癥和恢復腸道菌群的平衡。”王偉林說，“我們的治療策略可以同時起到消除炎癥和恢復腸道菌群平衡的作用?！?/p>

從國內(nèi)情況看，益生菌療法已經(jīng)進入臨床，益生菌的產(chǎn)業(yè)化具有穩(wěn)固的基礎(chǔ)，其安全性也得到了驗證。而對于納米酶，其具有安全、催化效率高、穩(wěn)定、經(jīng)濟和規(guī)?；苽涞奶攸c，也可實現(xiàn)穩(wěn)定地批量生產(chǎn)。

因此，毛崢偉對這項研究的未來充滿信心。他說，基于產(chǎn)業(yè)化潛力與應用安全性，團隊將積極把益生菌/人工酶復合材料推向臨床應用。

相關(guān)論文信息：

https://www.nature.com/articles/s41565-023-01346-x

來源：中國科學報