上海交通大学刘尽尧研究员团队：表面工程化细菌——用于生物疗法的新型活材料

近日，上海交通大学刘尽尧研究员团队AMR述评文章“Coated Bacteria: Advanced Living Materials for Microbial Therapy”在线发表，并入选ACS Editors’ Choice。文章总结了近年来发展的活体细菌表面工程化策略以及这类表面工程化细菌作为新型活材料在肿瘤及肠道疾病微生物疗法领域的应用研究。

关键词：细菌活材料；表面工程化；功能调控；微生物疗法

01 文章内容简介

活体材料具有独特的生命特性，是一类新型功能材料。微生物、植物细胞和哺乳动物细胞等生物体是活体材料的重要组分。其中，由于细菌具有特定部位靶向和定植、免疫激活和病原体抑制等天然特性，目前广泛用于治疗性活体功能材料的制备。然而，由于固有的免疫原性、代谢活性和运动性，细菌活体材料在疾病治疗应用中面临生物安全性差和有效性不足的问题，严重阻碍了其在临床上的应用和转化。近年来，随着各学科的迅速发展及多学科交叉的进一步深入，细菌表面工程化及其介导的微生物疗法获得了空前的发展。本述评主要就本课题组在活体细菌表面修饰及其医学应用研究方面所做的部分工作进行了总结和评述，包括基于物理、化学和生物手段的细菌表面工程化策略及表面工程化细菌介导的肿瘤及肠道疾病微生物疗法的应用前景等方面（图1）。

图1 细菌活体材料的制备及其介导的微生物疗法

最后，我们还总结了表面工程化细菌在临床应用与转化方面所面临的挑战，针对这些挑战我们仍急需开发新的治疗性活体功能材料，以推动活体材料领域的发展，最终实现从实验室到临床的转化。

02 AMR：请问您选择该领域的初心是？

作者团队：

最初是被尺寸微小但功能强大的细菌所吸引而开始了活体微生物材料表面修饰与功能调控方面的研究。细菌是大自然馈赠的一类数量惊人的活体材料，它们能够分泌活性物质，促进或者抑制其他的细菌，是极具潜力的活体微生物药物。近年来，肠道菌群研究不断深入和扩展，人们发现菌群与人体健康紧密相关，菌群的紊乱可引起不同的疾病。反之，通过菌群调控恢复菌群稳态能有效抑制疾病的发生和发展，使宿主恢复健康。菌群调控介导的微生物疗法也随之发展起来。但由于体内应用时所面临的安全性和有效性问题，活体微生物药物的临床应用与转化受到了严重的阻碍。为了解决这些问题，我们团队希望借助多学科交叉手段，发展普适性的细菌表面修饰策略，实现活体细菌药物的功能调控，建立表面修饰的活体细菌药物介导的以菌群调控为导向的微生物疗法，最终实现活体微生物药物从实验室到临床的转化。

03 AMR：您对该领域的发展有何种愿景？

作者团队：

该研究领域在未来有着巨大的发展潜力和应用前景。我们的愿景是希望能吸引更多的不同研究背景的人员加入到该领域的研究，不断探索和创新，解决活体微生物药物在实际应用中所遇到的关键问题，能更快将更多的活体微生物药物推向临床，造福患者。

作者团队简介

上海交通大学

分子医学研究院

刘尽尧 研究员

刘尽尧，上海交通大学分子医学研究院/医学院附属仁济医院肿瘤系统医学全国重点实验室课题组长，研究员，博士生导师。2013年于上海交通大学获博士学位，随后于美国杜克大学-生物医学工程系（2013-2015）及麻省理工学院-Koch肿瘤研究所（2015-2018）从事博士后研究，2017年底加盟上海交通大学分子医学研究院。近五年以唯一或主通讯作者在Nat. Biomed. Eng.、Nat. Protoc.、Matter、Nat. Commun.、Sci. Adv.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Chem. Soc. Rev.、Acc. Chem. Res.等期刊发表论文50余篇；申请中国、国际及美国发明专利31项；主持包括国家重点研发计划课题、上海市探索者计划等项目；2024年1月起受邀担任中国科学院一区期刊 Journal of Nanobiotechnology (Springer Nature, IF=10.6)执行主编。团队的研究方向为生物材料转化医学研究，尤其在微生物活材料与微生态疗法方面取得极具临床转化潜力的成果。

上海交通大学

分子医学研究院

曹浈萍 副研究员

曹浈萍，上海交通大学分子医学研究院副研究员。2017年于英国邓迪大学获博士学位。同年加入上海交通大学分子医学研究院刘尽尧研究员课题组担任助理研究员（2017-2021）。2022年至今，任上海交通大学分子医学研究院副研究员，硕士生导师。以第一/通讯作者（含共同）在Nat. Microbio.、Nat. Protoc.、Nat. Commun.、Sci. Adv.、Adv. Mater.、Mater. Today和ACS Nano等期刊发表论文20余篇，以项目负责人获批包括国家自然科学基金青年科学基金项目、上海市科委扬帆计划等项目8项，申请中国发明专利4项。担任Front. Bioeng and Biotech.客座编辑，Adv. Sci.、iScience等期刊审稿人。目前的主要研究方向为微生物活体药物构建与应用研究。

扫码阅读刘尽尧研究员团队的精彩Account文章：

Coated Bacteria: Advanced Living Materials for Microbial Therapy

Zhenping Cao and Jinyao Liu*

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/accountsmr.4c00116

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