从北京航空航天大学获悉,该校医学科学与工程学院副教授杨昀携手国家纳米科学中心教授梁兴杰、中日友好医院副主任肖飞团队研制了一种基于工程益生菌的新型口服蛋白递送技术,为代谢性疾病治疗提供新思路。相关研究成果近期发表于《自然·通讯》。
一直以来,蛋白酶等药物分子在治疗代谢性疾病领域效果显著,然而目前蛋白类药物大多为注射型,患者依从性差且易引起免疫副反应。“由于蛋白分子难以耐受胃肠道的多重生理屏障,如胃酸、消化酶、黏液层及肠上皮屏障等,口服蛋白递送技术研发仍然是一个挑战。”杨昀说。
此次研究团队首次发现一种益生菌,它在肠道定殖后产生的细胞外膜囊泡(OMV)可以穿透完整的肠道上皮屏障进入血液循环,通过基因工程改造该益生菌使其高产OMV,并将目标蛋白酶加载到OMV中,包裹率高达97.9%。这种以OMV包裹形式分泌的蛋白酶可以耐受消化液并跨越肠屏障入血,从而清除血液中的目标代谢物。
实验发现,在高尿酸血症模型小鼠中,与直接在肠道分泌尿酸氧化酶的工程益生菌相比,以OMV包裹形式分泌尿酸酶的工程益生菌治疗效果更佳,原因在于其递送的蛋白稳定性更高、作用范围更广。此外,工程化OMV与16名肺癌、痛风患者的血液样本孵育30分钟,即可显著降低乳酸或尿酸水平。
团队研制的这种基于工程益生菌的新型口服蛋白递送技术,借助益生菌“火箭”底盘及其“发射”的生物外膜囊泡“炮弹”,装载的蛋白药物可以跨越多重胃肠道屏障进入血液循环发挥作用。该技术可兼容一系列蛋白酶,具有自组装效率高、蛋白稳定性高、作用范围广、安全性好的优势,有潜力干预一系列代谢性疾病。
据悉,目前该技术已申请国家发明专利,并荣获第二十八届全国发明展览会银奖。