麻省理工学院的科学家们开发了将有益细菌运送到胃肠道的新方法

通过用保护细菌免受消化道中的酸和胆盐污染的聚合物层覆盖细菌，麻省理工学院的科学家们开发了一种新的策略，可将大量有益细菌传递给人体。

人类的消化道包含数万亿细菌，其中许多细菌可以帮助消化食物并抵抗有害细菌。最近的研究表明，这些细菌中的某些细菌可能会或多或少地影响人类疾病，例如糖尿病，心脏病和癌症。

随着科学家对这些细菌的了解越来越多，许多人提出了操纵这些群体（统称为微生物组）可以改善人类健康的可能性。

展望未来，麻省理工学院的科学家团队已经开发出一种策略，可以将大量有益细菌运送到人体肠道。

麻省理工学院科赫综合癌症研究所的研究科学家，描述该论文的资深作者之一说：“一旦对微生物组有了更好的了解，我们就可以使用该传递平台来靶向某些区域并在其中引入某些物种。”这种方法在9月12日的《高级材料》杂志上发表。

Jaklenec及其同事开发了一种用聚合物层覆盖细菌的方法，该聚合物层可保护细菌免受消化道中的酸和胆汁盐的影响。当微生物到达肠道时，它们会附着在肠壁上并开始繁殖。

该论文的第一作者科赫研究所博士后亚伦·安塞尔莫（Aaron Anselmo）说：“细菌被释放出来，并粘附在肠壁上，与未包被的细菌相比，它们的存活要好得多。”

麻省理工学院戴维·H·科赫研究所教授，科赫研究所成员罗伯特·兰格（Robert Langer）也是该论文的高级作者。其他作者是博士后凯文·麦克休（Kevin McHugh）和技术助理杰米·韦伯斯特（Jamie Webster）。

有益细菌

医生有时会为患有胃肠炎（例如结肠炎和克罗恩氏病）的患者推荐有益细菌，也称为益生菌。但是，这些非处方益生菌补品可能包含不同数量的细菌，并且可能包含不再有活力的细胞。此外，这些益生菌没有保护性涂层，因此在到达肠道之前，它们可能会被胃中的酸所破坏。

麻省理工学院的研究小组决定尝试用一层薄薄的多糖或糖包被细菌细胞。他们选择了两种可生物降解的多糖，分别为壳聚糖和海藻酸盐，这些多糖先前已用于其他口服给药技术中。已知这些多糖具有粘膜粘附性，这意味着它们会粘在肠粘膜上。

在这项研究中，研究人员用称为凝结芽孢杆菌的细菌菌株展示了他们的技术，该细菌菌株有时用于治疗结肠炎和肠易激综合症。该菌株通常在人体肠道中不存在，但通过产生乳酸有助于减轻腹痛和腹胀。

为了覆盖细菌，研究人员使用了一种称为逐层包封的技术，该技术是通过沉积薄薄的交替层的带正电和带负电的材料而实现的。凝结芽孢杆菌具有带负电的表面，因此研究人员首先应用了一层壳聚糖，其为带正电的，然后是带负电的藻酸盐。他们总共施加了四层（每种多糖两层）。

Jaklenec说：“这是一个相当温和的过程，因此您不会破坏细菌。”

这会导致非常薄的凝胶状涂层，从而间接包裹每个细菌细胞。在对小鼠的测试中，研究人员表明，这种涂层可以保护细胞免受胃酸和胆汁盐的侵害。一旦细胞到达肠道，它们就会安定下来并开始复制。研究人员发现，被包被的细菌的存活率比未被包被的细菌高六倍。

“越来越多的科学家了解到微生物组在许多疾病中都起着重要的作用，但是缺乏安全，有效和精确地设计微生物组的技术工具。这项研究可能会通过创造出可以更有效地将所需的益生菌安全地通过胃酸和胆汁盐穿入肠道的运载工具，从而有可能改变人类疾病，从而为这项工作提供帮助，”生物医学工程副教授约旦·格林（Jordan Green）说道。约翰·霍普金斯大学医学院（未参与研究）。

口服分娩

这种口服益生菌的给药方法可以代替称为粪便移植的实验性治疗，该实验目前正在临床试验中，用于治疗艰难梭状芽胞杆菌感染，这种感染可引起结肠严重炎症。粪便移植包括从健康人的粪便样本中分离有益细菌，然后通过灌肠或结肠镜检查将其递送给患者。

研究人员说，对于药用而言，包被的细菌可以很容易地包装到胶囊中，也可以制成干燥的粉末，然后可以混入饮料中。

研究人员说，这种策略应该适用于任何表面带电的细菌，无论是阳性还是阴性，它还可以与其他微生物（例如酵母）一起使用。他们现在正在努力使涂层适应酸度水平，这可能使其更易于将其靶向胃肠道的其他部位，例如结肠。他们还对采用这种方法将微生物传递到身体其他部位（例如皮肤或口腔）感兴趣。

出版物：Aaron C. Anselmo等人，“益生菌的逐层封装以递送至微生物组”，《先进材料》，2016年； DOI：10.1002 / adma.201603270