标准化冻干粪便微生物移植(FMT)保护剂研究：理想保护剂的探索与评估

这篇综述系统评估了冻干粪便微生物移植(FMT)中不同保护剂的效能，重点验证了5%海藻糖(T5)与新型高抗氧化基质(HM)对严格厌氧菌和双歧杆菌的保护作用。研究通过菌落计数(CFU)和流式细胞术(LIVE/DEAD?)证实，T5可维持84±28%厌氧菌和59±39%双歧杆菌存活率(p>0.05)，而含谷氨酰胺的IG5配方导致显著菌群损失(p<0.05)。研究为开发标准化口服FMT胶囊提供了关键实验依据。

　　

背景与方法

粪便微生物移植(FMT)作为复发性艰难梭菌感染(rCDI)的有效疗法，其冻干制剂开发面临保护剂选择的重大挑战。研究在亨利·蒙多尔粪便微生物制备单元开展，通过Hamilton标准流程处理两名健康供体样本，测试了三种保护剂：5%海藻糖(T5)、含8%海藻糖的高抗氧化基质(HM，添加抗坏血酸/山梨醇/谷氨酸)，以及5%菊粉+5%氨基葡萄糖(IG5)。采用ISO 7218标准的螺旋平板计数法，在TSA(需氧菌)、COH/COS(厌氧菌)、BIF(双歧杆菌)等培养基上评估冻干前后菌落数(CFU)，并运用SYTO?9/PI双染流式细胞术验证膜完整性。

关键发现

冻干工艺验证显示，T5组厌氧菌存活率达84±28%，双歧杆菌59±39%，与冻干前无显著差异(p=0.141)。HM组表现出更高趋势(厌氧菌91±7%，双歧杆菌121±33%)但未达统计学意义。引人注目的是，IG5导致灾难性菌群损失，厌氧菌存活仅16±12%(p=0.016)，双歧杆菌19±9%(p=0.031)。流式细胞术揭示冻干过程本身并非主要致死环节——新鲜粪便到离心沉淀阶段即损失41%活性，而T5处理的冻干粉末仍保持21.1±5.6%膜完整细胞。

机制探讨

海藻糖的卓越表现归因于其双重保护机制：形成玻璃化基质(Tg≈100°C)抑制冰晶形成，同时通过氢键稳定膜蛋白结构。HM配方的抗氧化成分(抗坏血酸等)可能增强对氧敏感菌如双歧杆菌的保护(p=0.06趋势)。而IG5的失败提示：菊粉虽具高Tg特性，但缺乏海藻糖的膜稳定能力；氨基葡萄糖虽有抗氧化性，其保护效能远逊于海藻糖。研究同时发现培养基差异——马血(COH)比羊血(COS)更利于苛刻菌生长，凸显标准化的重要性。

临床意义

该研究为冻干FMT制剂开发提供了关键参数：

1. 5%海藻糖可作为基础保护剂，平衡成本与效果

2. 上游样本处理(如离心)比冻干本身更影响菌群存活

3. 抗氧化剂组合对严格厌氧菌可能有附加保护价值

   目前正在进行的12个月稳定性研究将验证T5在4°C/-20°C/-80°C的长期保存效果，为临床转化奠定基础。

局限与展望

研究存在样本量有限(尤其HM组仅1名供体)、缺乏无保护剂对照等不足。未来需结合16S rRNA测序和代谢组学，评估冻干对菌群结构和功能的影响。值得注意的是，冻干FMT不仅解决传统胶囊需服30粒的依从性问题，其标准化制备更利于监管审批——这在OpenBiome?因FDA要求IND申请而停运的背景下尤为重要。

结论

冻干FMT制剂的成功开发需要多学科协作：从保护剂优化、冻干工艺参数，到临床前验证链条。虽然HM配方展现潜力，但5%海藻糖凭借稳定性和成本优势，仍是目前最具转化价值的选择。随着Rebyota?(直肠悬浮液)和Vowst?(孢子胶囊)等FDA批准产品的出现，冻干口服FMT制剂有望成为抗击抗生素时代微生物危机的重要武器。