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这篇综述聚焦工程化活生物治疗产品（eLBPs）。其作为下一代疗法潜力巨大，但在肠道定植、代谢及抗环境压力方面存在问题。文章探讨了增强 eLBPs 在肠道持久性的策略，包括强化黏附、优化聚糖代谢和提升抗环境压力能力，为其临床应用提供思路。
增强工程化生物疗法在肠道中的持久性：黏附、聚糖代谢和环境抗性
引言
肠道微生物组与人类疾病存在关联，促使学术界和产业界积极探索肠道微生物组工程。工程化活生物治疗产品（eLBPs）作为微生物组工程的新兴手段，备受关注，它是经基因改造的活微生物，如细菌、真菌等，能将治疗性小分子或生物制剂高效输送至靶位点，并在指定区域分泌治疗性蛋白质或代谢物，提升生物利用度。
部分 eLBPs 在临床试验中表现出色，不过也有许多因疗效欠佳而终止开发。这主要是因为 eLBPs 在肠道中面临诸多挑战，像与肠道共生菌竞争、对靶位点结合能力不足，以及胃肠道中低 pH、高温、胆汁盐等环境压力抑制生长，导致营养获取困难、定植失败和易被清除。例如，用于开发 eLBPs 的宿主菌株在无菌动物或高浓度抗生素处理的动物中能成功定植，但在正常动物模型中却迅速被清除。这表明即使 eLBPs 能适应胃肠道环境，其定植仍会受原生微生物组干扰，影响治疗产品向靶位点的有效递送。因此，需采取多种策略增强 eLBPs 在靶位点的定植，确保治疗剂的充分分泌。研究发现，口服的大肠杆菌 Nissle 1917（EcN）在小鼠肠道中会自然发生突变，增强黏附上皮细胞、利用黏液衍生糖和抵抗环境压力的能力，提升在胃肠道的定植和适应能力。这些自然发生的增强肠道定植的遗传变化，有望应用于 eLBPs，提高其定植能力和治疗蛋白分泌量，进而提升整体疗效。开发高效的 eLBPs 需要通过精确设计提高定植效率，而实现这一目标的策略尚未得到充分探索。本文将探讨多种旨在提高 eLBPs 肠道代谢活性的定植策略。
强化 eLBPs 对胃肠道的黏附能力
微生物在胃肠道定植的关键策略之一是黏附于黏液或肠道细胞表面。由于肠道内流体流动产生的流体动力，微生物在肠道环境中定居面临挑战。共生微生物，尤其是益生菌，会采用多种黏附策略来应对这些物理力。根据与靶位点的相互作用方式，肠道微生物的黏附可分为非特异性黏附和特异性黏附。
赋予 eLBPs 在胃肠道代谢黏液衍生糖的能力
促进 eLBPs 在人体胃肠道定植的另一策略是利用宿主细胞持续供应的黏液糖作为能量来源。通常，摄入的食物在小肠被宿主大量消化，剩余营养物质被定植的肠道微生物群落消耗。因此，肠道环境常处于营养匮乏状态，给微生物的生长和代谢带来挑战。为克服这一问题，许多肠道微生物进化出利用黏液衍生糖的能力。黏液中富含多种糖类，如 N - 乙酰葡糖胺、半乳糖和唾液酸等，这些糖类可作为微生物的重要营养物质。通过引入和优化针对关键黏液糖的聚糖降解酶及代谢途径，eLBPs 能够更有效地利用这些糖类，维持能量产生，增强在肠道的定植能力。
增强 eLBPs 对胃肠道环境压力的抗性
提高 eLBPs 在胃肠道持久性的最后一种方法是增强其对环境压力的抗性。口服的 eLBPs 会暴露在胃液的强酸性环境中，空腹时胃液 pH 约为 1.7，且富含胃蛋白酶。这种极端环境对 eLBPs 的稳定性构成重大挑战，常导致细胞膜破裂，引发细胞成分泄漏和酶变性。此外，肠道中的胆汁盐也会对 eLBPs 产生毒性作用。为应对这些压力，可采取多种策略，如通过基因修饰稳定细胞膜、增强离子泵活性、过表达应激反应蛋白，以及采用包封技术提供保护等。
合生元方法的应用
合生元被定义为 “活微生物与宿主微生物选择性利用的底物的混合物，能为宿主带来健康益处”。从这个角度看，eLBPs 可与其他底物共同给药，协同增强其在胃肠道的持久性。例如，经工程改造能利用紫菜聚糖的拟杆菌，据报道可增加在具有常规微生物群的小鼠胃肠道中的定植。
结论
eLBPs 作为下一代微生物组疗法，有望通过合理设计对特定疾病发挥更高的特异性和更强的治疗效果。尽管投入巨大且开发积极，但 eLBPs 尚未进入临床试验的最后阶段，许多因疗效不足或其他问题在试验后终止。这些结果可能源于阻碍 eLBPs 有效发挥作用的多种障碍。本文所讨论的增强 eLBPs 在肠道定植、代谢活性和抗环境压力的策略，为开发和优化 eLBPs 提供了全面框架，有望推动其在治疗胃肠道和全身性疾病方面的临床应用，提高治疗效果。
