优信推送 | 微生物工程菌治疗领域动态

学术研究动态

通过原位生产和释放异源抗菌因子增强噬菌体治疗尿路感染

#细菌感染  #细菌素  #噬菌体治疗

噬菌体与传统广谱抗生素抑菌作用机制不同，其通过特异性靶向病原体从而发挥作用，因此有希望成为抗生素替代的新型抗菌剂。2023年7月20日，瑞士苏黎世联邦理工学院和苏黎世大学 Balgrist 医院的研究人员在 Nature Communications 期刊上发表文章：Enhancing bacteriophage therapeutics through in situ production and release of heterologous antimicrobial effectors，该研究开发出一种异源效应因子噬菌体疗法（heterologous effector phage therapeutics，HEPTs），它结合了噬菌体固有的病原体特异性杀伤活性与原位生产和释放次级抗菌效应物功能。研究人员通过将细菌素和细胞壁水解酶编码基因插入到噬菌体基因组上，对多种噬菌体进行了工程化改造，随后以尿路感染（urinary tract infection，UIT）为模型，展示了 HEPTs 如何通过噬菌体和抗菌因子的双重靶向来抑制尿路感染病原体耐药性并提高细菌杀伤性。与野生型噬菌体混合物、重组效应蛋白或将两者作为单独成分的组合治疗相比，HEPTs 在开发、生产和治疗等方面都具有一定优势。因此，该策略可以作为一种通用工具用于增强和改善传统噬菌体治疗，成为一种新的抗菌手段。

DOI: 10.1101/2022.03.09.483629.

利用尿酸氧化酶和氧气循环系统改造大肠杆菌 Nissle 1917 治疗高尿酸血症

#大肠杆菌  #高尿血酸症  #血红蛋白

2022年5月1日，山东大学微生物技术国家重点实验室夏永振课题组与合作团队在 Gut Microbes 期刊上发表文章：Engineered Escherichia coli Nissle 1917 with urate oxidase and an oxygen-recycling system for hyperuricemia treatment，该研究构建了一株能够在常氧和低氧条件下快速降解尿酸的工程化 Escherichia. coli Nissle 1917（EcN）菌株。研究人员通过构建质粒表达枯草芽孢杆菌来源的尿酸盐代谢相关蛋白质 PucL和 PucM，大肠杆菌来源的尿酸盐转运蛋白 YgfU 和过氧化氢酶 KatG，以及透明颤菌来源的血红蛋白 VhB。经体外实验证明重组大肠杆菌菌株在缺氧条件下可以有效降解尿酸。随后，通过静脉注射尿酸溶液，使得小鼠的血尿酸浓度提高到接近人体血尿酸浓度的水平，构建出新型高尿酸血症小鼠模型。小鼠体内实验证明，灌胃工程菌或直接将其注射到血管均可显著降低小鼠血清尿酸浓度。

DOI: 10.1080/19490976.2022.2070391.

可远程控制的工程菌靶向治疗铜绿假单胞菌感染

#光遗传学  #工程菌疗法  #脓杆菌素

全球范围内，由铜绿假单胞菌引发的感染通常与高死亡率相关。铜绿假单胞菌自身对很多常用的抗生素并不敏感，还会通过生成生物被膜、基因突变和水平基因转移等方法快速对新抗生素产生耐药性。2023年7月7日，中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所金帆团队在 ACS Synthetic Biology 期刊发表文章：Remotely Controllable Engineered Bacteria for Targeted Therapy of Pseudomonas aeruginosa Infection，该研究构建了一种可持续生产和递送嵌合绿脓杆菌素 ChPy 的工程菌，可以特异性杀死铜绿假单胞菌。此外，还可以实现通过近红外光远程调控工程菌的裂解和药物递送。实验证明，工程菌 C1028 可以在黑暗条件下正常生长并持续生产 ChPy 蛋白，而在近红外光条件下裂解并释放 ChPy。在铜绿假单胞菌 PAO1 感染的小鼠伤口模型中，工程细菌证明了从伤口中根除铜绿假单胞菌的有效性，并将伤口愈合时间缩短了至少2天。该研究证明了使用工程菌治疗耐多药铜绿假单胞菌感染的可行性，为未来临床治疗提供了一种新的选择。

DOI: 10.1021/acssynbio.2c00655.

带有人表皮生长因子的工程噬菌体可增强对大肠杆菌K1的杀伤作用

#工程噬菌体  #人表皮生长因子  #细胞内感染

许多细菌病原体，如大肠杆菌，可以通过进入细胞或躲避宿主免疫系统，在细胞内引起疾病。工程化改造噬菌体增强入胞能力以清除细胞内病原体是治疗此类感染的一种很有前景的手段。2023年6月15日，英国华威大学 Antonia P Sagona 研究团队在 ACS Synthetic Biology 期刊发表文章：Genetic Engineering of Bacteriophage K1F with Human Epidermal Growth Factor to Enhance Killing of Intracellular E. coli K1，研究发现将大肠杆菌 K1 特异性噬菌体 K1F 进行改造后，可以有效清除细胞内病原体。首先，研究人员使用基因工程手段将绿色荧光蛋白（GFP）和 EGF 装载至噬菌体 K1F；随后，利用共聚焦显微镜观察到携带 EGF 的 K1F 会以更高的频率进入人类细胞并杀死病原体。进一步研究发现两种噬菌体之间独特的运输途径：K1F-GFP-EGF 通过 EGF 受体（EGFR）诱导的内溶酶体途径进入，而 K1F-GFP 经过 LC3 辅助吞噬作用进入细胞并被降解。因此，K1F-GFP-EGF由于能够内吞，比仅含GFP的突变体更频繁地破坏吞噬途径，使其在各种人类细胞系中快速积累，从而更有效地寻找其细胞内宿主。该研究为工程改造噬菌体对抗日益严重的微生物耐药性提供了一种潜在的有用方法。

DOI: 10.1021/acssynbio.3c00135.

失活特洛伊木马细菌作为安全的药物输送载体穿越血脑屏障

#药物递送  #细菌  #血脑屏障  #脑膜炎

目前，实现足够的跨血脑屏障渗透是开发中枢神经系统疾病治疗药物的关键挑战。由于细菌能够靶向肿瘤，已经被广泛用于癌症治疗中，并且开发了许多细菌-纳米混合体系，以更好地应用于疾病的治疗。在很多的研究中已经证明了一些细菌具有穿越血脑屏障的能力，例如：膜炎奈瑟菌、肺炎链球菌、B组链球菌和大肠杆菌。2023年5月24日，苏州大学功能纳米与软物质研究院何耀教授研究团队在 ACS Nano Letters 期刊发表文章：Inactive Trojan Bacteria as Safe Drug Delivery Vehicles Crossing the Blood–Brain Barrier，报道了一种可以穿越血脑屏障具有较高安全性的细菌纳米药物载体。该研究选取大肠杆菌 K1（Escherichia coli K1, EC-K1）作为穿越血脑屏障的载体，通过 EC-K1 表面的 ATP 结合盒式转运通道，将经过麦芽糊精（Maltodextrin，MD）修饰的药物吲哚菁绿（Indocyanine Green，ICG）吞噬进入胞内，然后对其进行紫外照射，产生无活性的 EC-K1 体系。小鼠实验表明，无活性的 EC-K1 体系同样可以穿过血脑屏障，且具有良好的脑靶向能力和安全性。并且该体系能够在808 nm激光的照射下，产生光热作用，杀死细菌，实现对脑膜炎和胶质母细胞胶质瘤小鼠的治疗。相关研究为实现跨血脑屏障进行药物递送及中枢神经系统疾病治疗提供了新的思路。

DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c00563.

临床研究动态

近日，合成生物学公司 Synlogic 宣布启动其药物管线 SYNB1934 的3期临床试验（Synpheny-3），并且 FDA 已授予其快速通道（Fast Track）资格。SYNB1934 是一种口服、非全身吸收的、基于合成生物技术的潜在治疗苯丙酮尿症（PKU）的重组LBP，靶向并消耗胃肠道中的Phe。其利用大肠杆菌 Nissle 1917 菌株，将编码苯丙氨酸解氨酶（PAL3）和L-氨基酸脱氨酶（LAAD）的基因插入其基因组中，使得该菌可在胃肠道内消耗苯丙氨酸。

Synpheny-3 是一项随机、安慰剂对照、全球、多中心、关键的3期临床试验，旨在评估 SYNB1934 治疗 PKU 的疗效和安全性。预计将在美国、加拿大、德国、丹麦、以色列、土耳其和格鲁吉亚的约30个临床地点进行，在美国的部分研究中心已经启动入组。该研究将招募约150名18岁及以上且血浆苯丙氨酸（Phe）水平基线≥360 μmol/L 的患者，研究的第1部分中患者的初始数据将用于评估是否将入组年龄降低至12岁的可能。

目前，除了饮食治疗，FDA 批准的治疗PKU的药物主要为 KUVAN® 和 PALYNZIQ®。KUVAN®（盐酸沙普霉素）片剂和粉剂口服溶液是 FDA 批准的首个治疗PKU的药物。KUVAN 是四氢生物蝶呤（BH4）的一种形式，BH4 是 PAH 酶的辅助因子，可以帮助该酶分解 Phe。PALYNZIQ®（pegvaliasase -pqpz）注射液独立于 PAH起作用，于2018年5月获得 FDA 批准，用于在现有管理下血液 Phe 浓度超过600μmol/L的 PKU 成人患者，降低血液 Phe 浓度。

（以上临床研究动态内容整理自公众号活药空间）

U-SynBio（优信合生） 由中国农业大学及顶级研究所的年轻生物学家创建， U-SynBio创业团队，掌握国内一流的生物技术，在合成生物学领域处于前列位置。

U-SynBio采用合成生物学技术，创建的活体生物药技术平台，初获成功,现处于产业化进程中。

满怀创新与创业的梦想，致力于中国LBP的探索，努力成为中国LBP行业的头部企业，是U-SynBio的愿景。