胡全银团队Advanced Materials综述: 工程化细菌递送系统用于新型诊断和治疗

近日，国际著名期刊Advanced Materials（影响因子30.849）在线发表了胡全银教授团队的最新综述“Chemically and biologically engineered bacteria-based delivery systems for emerging diagnosis and advanced therapy”。该团队博士后研究员李昭廷为本文第一作者，胡全银教授为通讯作者，威斯康星大学麦迪逊分校为通讯单位。

细菌在其漫长的进化史中，与人类多种复杂疾病的发病机制、进展和治疗息息相关。多种细菌在诱导炎症性肠病、脓毒症和关节炎等疾病中的重要作用也证明了这一点。并且，最近发表于Science杂志上的研究指出细菌存在于人类肿瘤中并扮演着重要角色，更加证明了细菌与人类疾病之间的密切关系。随着对细菌及微生物群落的深入了解，科学家们逐渐将细菌运用到生物医学领域。近年来，随着基因工程技术和微生物学迅猛发展，科学家们开发出了多种细菌递送系统，加速了工程化细菌在疾病治疗和诊断领域的应用。在本综述中，胡全银团队指出基于细菌的给药系统是一个集生物学、化学、工程学、材料学、病理学和其他学科等多学科为一体的综合性研究领域。通过整合这些学科的概念和知识，设计基于化学和生物学修饰的工程化细菌递送系统的重点是能够保持细菌自主和动态功能的同时，进一步获得工程化方法赋予的附加特性，从而允许治疗药物的精确递送，增强对各种疾病的诊断效率和治疗效果。

作者进一步指出，化学生物技术和细菌的有机结合为基于细菌的递送系统的临床应用提供了巨大的希望，这将对人类健康产生深远的影响。细菌可以被用来专门设计特定的基因回路来展示某些生物功能，例如免疫调节蛋白的合成及诱导功能性蛋白在病灶处特异性表达并发挥疗效。此外，生物化学修饰可以赋予细菌局部刺激响应能力或者保护细菌在口服输送过程中免受胃肠道刺激环境的破坏。紧接着，作者以粪菌移植为切入点，重点拓展阐述了菌群调节特别是肠道菌群调节对于机体免疫系统的影响和疾病治疗的意义。

尽管科学家们对该研究领域的兴趣日益增加，并且基于细菌的递送系统在临床前和临床研究方面取得了令人振奋的进展，但工程细菌递送系统的大规模临床应用仍然存在重大挑战。其中大规模生产放大过程中发酵及工程化条件的一致性控制、递送过程中细菌递送系统的稳定性控制、如何控制细菌递送系统的精确定植、如何确定具有增殖性的细菌的用药剂量和确保潜在的生物安全性仍然是未来研究需要重点解决的难题。当然，这些挑战引起了来自不同专业领域的研究人员的极大兴趣，他们希望通过包括化学修饰和基因工程在内的生物化学工程策略来进一步设计优化基于细菌的递送系统，使其更加广泛高效安全地应用到人类疾病的诊断和治疗中。

参考文献：

Zhaoting Li et al., Chemically and biologically engineered bacteria-based delivery systems for emerging diagnosis and advanced therapy, Advanced Materials,2021,DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202102580