工程菌

细菌可以通过编程来创造具有自我修复和进化功能的工程生物材料（ELMs）。然而，由于缺乏可工程的非致病性基质和相应的可编程内源性生物聚合物，ELMs的进一步发展受到很大阻碍。近日，深圳先进技术研究院钟超、周佳海和未知君的谭验博士及团队在Nature Chemical Biology发表最新研究，通过联合生物信息学、结构生物学和合成生物学的技术方法，实现了对合成特定生物聚合物菌株的高通量挖掘和筛选、生物聚合物组装机制的解析以及新型“活材料”的理性设计，搭建出快速开发新型“活材料”的“IT+BT”新范式，值得关注。

合成生物学工程菌研究论文基础研究基因敲除

工程菌

Cell子刊：用工程菌研究硫化氢对肠上皮细胞的浓度依赖性作用

硫化氢（H2S）是一种由宿主细胞和菌群产生的代谢物，其在肠道疾病中的作用存在争议，取决于H2S的浓度、使用的模型系统和给药途径。因此，一种精准控制肠道微环境中的H2S浓度有助于阐明其在人体组织中的浓度依赖性作用。Cell Reports上近期发表的文章，设计大肠杆菌来滴定H2S水平，诱导对宿主基因表达和代谢的剂量依赖效应。文章向我们展示了气态微生物代谢物在低气透性、人源化肠道微生理系统中的因果作用，从而实现了宿主-微生物相互作用的高分辨率分析。

工程菌肠道芯片研究论文基础研究炎症性肠病（IBD）

工程菌

陈鹏+龚伟+陈烨：用工程菌改善遗传性酪氨酸血症I型

遗传性酪氨酸血症I型(HT1)是一种常染色体隐形遗传病，酪氨酸代谢发生障碍，临床上主要表现为严重的肝、肾损，甚至肝癌。近期南方医科大学陈鹏、龚伟和陈烨作为共同通讯作者在Journal of Hepatology发表了一项研究成果，本研究构建了一种工程细菌（EcN-HT），旨在为治疗HT1提供一种潜在的替代方法。实验证明工程活菌EcN-HT可以促进酪氨酸分解，减少有毒酪氨酸副产物的积累，并保护Fah敲除小鼠免受致命的肝损伤。这些发现表明，能够降解肠道中酪氨酸的工程生物活药可能是预防HT1致死性肝损伤以及减轻其相关病理的一种可行且安全的策略。

工程菌遗传性酪氨酸血症

工程菌

改造植物乳杆菌，定量感知药理相关醌类化合物

含有醌官能团的氧化还原活性小分子作为药物发挥着重要作用，但过量服用就可能有毒。这就需要一种快速定量的方法来检测醌及其衍生物，但目前的传感策略往往很慢，且很难区分结构类似物。Biosensors and Bioelectronics近期发表的文章，利用微生物可使用某些醌进行细胞外电子转移（EET）的特性，对植物乳杆菌进行改造使其能对DHNA等药理学相关的醌类似物进行定量感知。

工程菌

合成生物学

青岛能源所：人肠道共生拟杆菌属和梭状芽胞杆菌属合成生物学工具箱进展（综述）

这是发表在Biotechnology Advances 上的一份综述文章，由中科院青岛能源所李福利团队完成。他们主要总结了目前人共生菌属拟杆菌属和梭状芽胞杆菌属可用的基因操作手段，以及产生的工程菌及生物医学应用，讨论了工程共生细菌的潜在应用，以及现有工具箱限制和未来发展。

合成生物学工程菌

肿瘤免疫治疗

Science：CAR-T难以治疗实体瘤？用工程菌打破瓶颈！

嵌合抗原受体（CAR）-T 细胞治疗等肿瘤抗原靶向疗法在癌症治疗方面很有潜力，但如何找到在异质性实体瘤上特异且均匀表达的合适的抗原靶点，是该疗法面临的一个核心挑战。在Science最新发表的这项研究中，哥伦比亚大学的研究者开发了一种益生菌引导的CAR-T细胞（ProCAR）平台，用工程益生菌特异性定植在肿瘤内，并释放合成抗原来标记肿瘤组织，为CAR-T细胞识别并杀伤肿瘤提供了“精准制导”，从而帮助克服CAR-T细胞疗法用于实体瘤治疗的瓶颈。该方法在小鼠模型中展现出良好的治疗效果，具有临床转化潜力。

肿瘤免疫治疗工程菌 CAR-T细胞治疗实体瘤肿瘤微环境

细菌疗法

Nature Reviews：一文读懂细菌疗法和纳米颗粒在治疗领域的应用（综述）

微生物合成生物学和纳米医学领域在过去20年中取得的进展，使工程师得以设计和编程复杂度前所未有的细菌。这些工程细菌已在临床前研究中显示出成为潜在生物药物的可能性，尽管只有少数几种已进入高级临床试验并获得FDA批准。近日，哥伦比亚大学研究人员在Nature Reviews Bioengineering发表最新综述，强调了解决临床试验中的挑战，并讨论了细菌疗法与纳米医学的整合策略，以及如何改进细菌的传递和细菌行为的动态调节。此外，还指出了细菌来源的纳米颗粒和细菌用于生物诊断的潜在应用。最后，作者提到细菌疗法在临床开发和监管批准方面的挑战，值得关注。

细菌疗法纳米医学综述基础研究合成生物学

工程菌

Nature子刊：治疗苯丙酮尿症的工程菌，2期临床结果出炉

尽管目前有治疗苯丙酮尿症（PKU）的可用疗法，但许多PKU患者的血浆苯丙氨酸（Phe）仍无法达到目标水平。近日，发表在Nature Metabolism上的这篇文章，测试了合成生物制剂（工程菌）在PKU患者代谢Phe和降低空腹Phe水平方面的功效，并发现合成生物制剂可在肠道中代谢Phe，降低PKU患者餐后及空腹血浆Phe水平。

工程菌苯丙酮尿症

合成生物学

Nature子刊：调控细菌基因表达——小转录激活RNA的大潜力

Nature Communications发表的文章证明了小转录激活RNA (STAR) 作为合成RNA在不同革兰氏阴性物种和细胞环境之间具有可移植性。

合成生物学工程菌研究论文

合成生物学

Science：新方法！用工程菌检测肿瘤DNA

工程细菌可被设计为细胞生物传感器，主要通过对特定代谢物或病原体做出反应来检测疾病。Science最新发表的这项研究报告了一种新方法，基于贝氏不动杆菌具有天然感受态（可通过水平基因转移摄取外界DNA）的特性，构建用于检测人类DNA特定突变的工程细菌，并以大肠癌中常见的致癌突变为例进行了概念验证，表明用该方法构建的工程菌可以在大肠癌小鼠肠道中检测游离肿瘤DNA。

合成生物学工程菌水平基因转移游离DNA检测结直肠癌

自身免疫

Nature：产乳酸的工程菌或可调控免疫细胞，改善自身免疫疾病

树突状细胞（DC）在自身反应性致病T细胞的发育和活化过程中发挥作用，是治疗自身免疫性疾病的潜在靶点。Nature最新发表的一项研究，采用单细胞和常规转录分析以及代谢分析，结合基因突变小鼠模型，探究了自身免疫中的DC调控机制，发现DC产生的乳酸可通过活化HIF-1α-NDUFA4L2信号，限制由DC介导的致病性T细胞自身反应，并通过构建产乳酸的工程益生菌，在实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）小鼠模型中调控DC功能，从而减轻大脑神经炎症。

自身免疫树突状细胞免疫代谢乳酸工程菌

工程菌

国内团队：用于口服递送治疗的工程菌（综述）

使用细菌及其生物成分作为治疗药物在治疗疾病方面具有巨大潜力。相比注射细菌，口服细菌可提高患者依从性。然而，由于胃肠道内的不利环境，口服给药细菌在体内存活率和疗效明显降低。近日，中国科学院过程工程研究所魏炜、李鑫及团队在Small发表最新综述，首先概述了用于口服给药不同类型的细菌和生物成分。然后系统总结了这些细菌和生物成分的工程化策略及其对疾病的治疗。最后，分析了这些细菌疗法目前面临的挑战和前景，将有助于开发下一代口服给药细菌疗法，值得关注。

工程菌生物成分综述基础研究材料改造

工程菌

Nature：监测肠内多种炎症标志物的工程菌电子小胶囊

一氧化氮（NO）等胃肠道中的瞬时分子是炎症的关键信号和介质。然而，由于其高反应性和在体内极短的存续时间，这类分子很难被检测到。Nature最新发表一项研究，构建了包含工程菌以及电子读出和传输电路的一体化可吞咽胶囊，可对肠道内的多种瞬时炎症标志物进行实时监测，并通过智能手机等体外设备接收检测数据，有望用于炎症性肠病等疾病的诊断和监测。

工程菌可吞咽电子设备合成生物学肠道炎症生物标志物

细菌基因组编辑

马延磊+晁彦杰等：详解肠道细菌的遗传操作工具（综述）

细菌基因组编辑肠道菌群工程菌遗传操作工具宿主-微生物互作

工程菌

Nature子刊：工程菌用于癌症免疫治疗（评论）

Nature Communications上发表的一篇评论文章，介绍了基于细菌的癌症免疫疗法（BCiT）的最新研究进展，尤其是鼠伤寒沙门氏菌及大肠杆菌，并讨论了BCiT的临床研究及局限性。

工程菌其他癌症免疫治疗

工程菌

防治蜜蜂的微孢子寄生虫的新方法——工程肠道共生菌

PNAS近期发表的文章，开发出工程化的肠道共生菌，可抑制微孢子虫寄生虫并提高蜜蜂的存活率，且可形成群体免疫，为蜜蜂病虫害防治提供新思路。

工程菌蜜蜂寄生虫

伤口愈合

工程化罗伊氏乳杆菌或可加速皮肤伤口愈合

复杂或长期不愈合的伤口是一个与代谢疾病和衰老相关的医学问题，且日益严重。伤口愈合受损显著影响患者生活质量，并增加感染风险。伤口处的免疫微环境与伤口愈合相关，但目前少有免疫调节药物用于加速伤口愈合，部分可归因于伤口处局部的蛋白水解环境限制了潜在药物的生物利用度。基于工程化的罗伊氏乳杆菌（L. reuteri R2LC）设计的候选药物ILP100-Topical可以在伤口处表达并释放CXCL12，在临床前实验中可以加速伤口愈合。近日，瑞典乌普萨拉大学研究人员在EClinicalMedicine发表了ILP100-Topical药物的首个人体临床试验结果，该药物较安慰剂/生理盐水能够加速皮肤伤口愈合，并显示出良好的安全性和耐受性。该1期试验的结果支持进一步开展ILP100-Topical用于加速伤口愈合、治疗负责伤口的临床研究。

伤口愈合研究论文 1期临床试验工程菌罗伊氏乳杆菌

工程菌

王汉杰+刘培源等：在肠道中生产和释放肿瘤纳米疫苗的口服工程菌

目前，由于胃肠道转运过程中存在各种酶和胃酸刺激，口服蛋白疫苗的生物活性大大降低，限制了其治疗效果。近日，天津大学王汉杰、刘培源及团队在Biomaterials发表最新研究，设计了一种可编程的口服工程菌水凝胶，用于肠道原位生产和释放肿瘤纳米疫苗，性能较好。总之，该研究为口服蛋白疫苗的生物医学应用提供了新思路，值得关注。

工程菌纳米疫苗研究论文基础研究生物材料

工程菌

卢元+郑浩：外加光/磁以控制熊蜂肠内工程菌的蛋白表达

这是发表在Small上的一份工作，由清华大学卢元与中国农业大学郑浩教授及团队完成。他们设计了两种纳米换能器，分别有光和磁控制产热。将两种换能器递送给熊蜂肠内，在体外施用磁场或者光照80min左右，可实现肠内热能显著上升。通过温敏型大肠杆菌工程菌株在体内验证了这种调控模式，并实现了工程菌产生目标蛋白产量的变化。该材料生物安全性较好，工程菌也能够稳定在熊蜂体内定植，因此可作为一套拓展用于肠道寄生虫病治疗和消除农药残留等问题的解决方案。

工程菌熊蜂

工程菌

Science：巧妙改造皮肤菌，激活免疫助抗癌

皮肤菌群通常不会诱发炎症或感染。然而，某些皮肤共生菌，包括表皮葡萄球菌，可以诱导高度特异的适应性免疫反应。Science最新发表了斯坦福大学Michael Fischbach团队的重磅研究成果，开发了一种对表皮葡萄球菌进行遗传改造的方法，使其工程菌能表达肿瘤抗原。给小鼠皮肤局部定植这种工程菌，可以诱导肿瘤抗原特异性的T细胞，进而有效抑制局部和远端肿瘤生长，并且能与免疫治疗结合使用，对已形成的侵袭性肿瘤都有明显治疗效果。这些技术方法和发现对于其他共生菌的工程化以及研究宿主-共生菌互作，都具有重要参考价值；更重要的是，这些发现说明，利用量身定制的共生菌疗法来诱导特定的宿主免疫防御，这一思路在肿瘤等疾病的治疗方面具有很大潜力。

工程菌抗肿瘤免疫菌群-免疫互作皮肤菌群表皮葡萄球菌

肠道疾病

Cell子刊：可在肠道内原位分泌治疗性纳米抗体的工程大肠杆菌

将治疗药物直接输送到疾病部位以获得最大限度的疗效并限制脱靶效应的药物平台，是非常需要的。Cell Host and Microbe近期发表的文章，开发出定植到肠道内，向周围环境分泌纳米抗体的大肠杆菌系统PROT3EcT。同时在炎症性肠病小鼠模型中证明，搭载了TNFα中和纳米抗体的PROT3EcT有效缓解病情。PROT3EcT或可成为肠道给药的递送平台。

肠道疾病工程菌纳米抗体

微生物组疗法

Nature Reviews：新工具助力调节微生物组的治疗（年度回顾）

临床和人群研究已经描绘了人类微生物组的多样性及其影响因素和在疾病中的变化。针对微生物组的调节也被认为是疾病治疗的新策略。Nature Reviews Gastroenterology and Hepatology近期发表了年度回顾文章，介绍了2022年中发表的3项关于微生物组调节工具领域的重要进展，分别涉及评估肠菌对营养物质的偏好（https://www.mr-gut.cn/papers/read/1099621374）、记录肠菌基因表达历史（https://www.mr-gut.cn/papers/read/1084729113）和减少抗生素治疗对肠菌影响（https://www.mr-gut.cn/papers/read/1050730216）。这些工具及方法为调节肠菌的组成及功能、评估干预措施的体内效果和个体间差异提供了新的视角，尽管目前只在小鼠模型中进行了测试，但显示出改变微生物调节治疗的发展潜力。

微生物组疗法综述微生物组肠道菌群工程菌

癌症免疫治疗

国内团队Nature子刊：工程化的乳酸乳球菌或可用作原位肿瘤疫苗

肿瘤内细胞因子和抗体给药是肿瘤原位疫苗接种（ISV）的基本策略，目的是产生较高局部生物利用度和较低全身毒性的“原位抗原工厂”。但目前局部给药面临药物快速经肿瘤血管和/或淋巴系统代谢的问题。随着合成生物学的发展，细菌可以被改造为安全有效的药物载体。南京大学医学院附属南京鼓楼医院刘宝瑞团队近日在Nature Communications发表研究文章，开发了一种可表达Fms样酪氨酸激酶3配体（Flt3L）和共刺激物OX40配体（OX40L）的工程乳酸乳球菌，瘤内给药后通过诱导抗肿瘤免疫反应而实现对肿瘤的杀伤。该研究提供了一种通用的肿瘤ISV平台，或可应用于多种实体肿瘤的治疗。

癌症免疫治疗研究论文工程菌乳酸乳球菌药物递送

工程菌

Nature子刊：利用肠道共生菌介导的RNAi，研究蜜蜂功能基因组学

目前蜜蜂功能基因组学研究主要是利用双链RNA(dsRNA) 注射或喂养来诱导RNAi介导的目标基因敲低，dsRNA注射既费力又有害，而dsRNA喂养价格昂贵，因此急需开发新的方法研究蜜蜂功能基因组学。近日，发表在Nature Protocols上的这篇文章，利用蜜蜂肠道细菌介导的RNAi方法可稳健、持久和系统地抑制蜜蜂基因的表达，本研究为未来研究其他昆虫和动物物种提供了新思路。

工程菌蜜蜂功能基因组学

生物传感器

用于诊断和治疗的生物传感器

工程菌可以感知疾病生物标志物并做出反应，用于检测和治疗疾病。ACS Synthetic Biology发表的研究，针对不同的肠道生理特征分别构建了8个质粒载体，并在线虫模型中进行体内的验证。本研究中提出的载体或可提供更多的质粒工具用于多种信号的检测，并利用益生菌EcN作为细菌治疗和诊断工具的底盘。

生物传感器工程菌 EcN 检测

工程菌

Science：用工程菌治疗癌症（综述）

这是Science今天推出的细胞工程综述专刊中的一篇文章，总结了通过合成生物学方法构建的工程细菌在癌症治疗中的三大应用方向，包括与肿瘤细胞和免疫细胞互作，以及与其他疗法和技术的联合应用。推荐专业人士学习。

工程菌癌症治疗

工程菌

工程菌缓解小鼠的自身免疫疾病及炎症

工程菌自身免疫疾病巨噬细胞 Treg 吲哚

塑料转化

Science：化学方法携手工程菌，将混合塑料废物再开发

混合塑料废料是生产有价值产品的大量未开发原料，但这些材料的化学多样性和复杂性为开发设置了障碍。Science近期发表的文章，通过串联化学氧化和生物转换对混合塑料废物进行利用，生成化学产物——β-酮己二酸盐或聚羟基脂肪酸盐，从而进行再开发。

塑料转化工程菌化学氧化

工程菌

王汉杰+赵培起等：光控工程菌系统或可精确治疗结直肠癌

工程菌利用合成生物学技术、肿瘤微环境特点可靶向可控地治疗癌症，且准确、可视化的肿瘤诊断对工程菌治疗方法至关重要。近日，天津大学王汉杰、天津医科大学赵培起与团队在ACS Applied Materials & Interfaces发表文章，构建了一种基于上转换纳米粒子（UCNP）介导的时间分辨成像（TRI）的光控工程细菌系统，可用于治疗结直肠癌。该工程细菌系统为智能细菌治疗和癌症治疗提供了新技术。

工程菌结直肠癌

肠道菌群干预

Cell：改造“原住”肠菌，实现对宿主生理的持久影响

活菌疗法（如益生菌、工程菌）旨在通过向宿主肠道中植入有益的外源细菌来改善疾病。然而，这些“外来”菌通常难以适应“严酷”的肠道环境，竞争不过肠道中的“原住”菌群，从而难以在宿主肠道中定居和存活，无法稳定、持续地发挥有益作用，这是目前活菌治疗所面临的一大障碍。Cell最新发表了来自加州大学圣地亚哥分校Amir Zarrinpar团队的一项概念验证研究，表明可以对小鼠和人的“原住”大肠杆菌进行基因改造，这种改造的“原住”肠菌具有很强的肠道适应性，可以稳定植入宿主肠道，并对宿主生理产生持久影响，例如改善糖尿病小鼠的胰岛素敏感性。该研究不仅为活菌疗法研发提供了新思路，也为在复杂菌群背景下研究特定细菌基因的功能、对宿主生理的影响和作用机制，提供了一套可用的方法。

肠道菌群干预工程菌菌群操作菌群疗法