被包裹的细菌有望成为治疗疾病的可注射活性药物工厂

工程细菌被注射到啮齿动物的皮肤下，在那里它们作为活的药物或疫苗工厂。所采用的方法进行了改进大肠杆菌水凝胶微胶囊为治疗糖尿病和癌症等疾病提供了新疗法。

几十年来，人们一直在改造微生物，以生产包括胰岛素在内的蛋白质药物。然而，由于蛋白质很容易降解和灭活，因此很难开发出蛋白质药物递送方法，使其能够在皮肤下持续释放，而无需重复和定期注射。

现在Hanjie王和他在中国天津大学的同事们已经开发出一种活体治疗方法，即在水凝胶胶囊中填充工程蛋白大肠杆菌在体内生产和释放蛋白质药物药物的工厂”。该团队用两个工程项目展示了这一概念的潜力大肠杆菌菌株:一种产生促进胰岛素分泌以降低血糖水平的蛋白质，另一种产生对抗癌症的蛋白质“纳米疫苗”。

这种方法的关键是将工程细菌安全地捕获在不溶性胶囊中，而这种胶囊仍然可以让治疗性蛋白质逃逸。为了做到这一点，研究人员转向了壳聚糖，这是一种生物相容性的多糖，从虾和龙虾等贝类的外骨骼中提取，通常用于药物制造。团队添加了工程设计大肠杆菌壳聚糖溶液，然后用三聚磷酸钠处理，得到含有细菌的水凝胶胶囊。

然而，尽管工程细菌可以产生治疗性蛋白质，但研究人员需要一种方法将它们从微生物中分离出来。这是在工程阶段通过添加一种基因来实现的，这种基因会周期性地破坏细菌的细胞膜，使治疗性化合物泄漏出来。

这是通过利用的群体感应能力大肠杆菌通过这种方法，细菌之间的化学通讯信号可以调节基因表达。这意味着只有当细菌数量达到一定密度时，才会触发打破细菌膜所需的基因。作为一项安全措施，为了终止治疗，研究小组在细菌中设计了一个可以被蓝光触发的杀死系统。

在一个实验中，E．杆菌将含有这种成分的胶囊注射到糖尿病大鼠的皮肤下。结果显示，治疗性蛋白质在两周内被平稳释放，并降低了血糖水平。另一项使用“纳米疫苗”生产菌株的实验显示，小鼠的免疫力被激活，以防止肿瘤生长。给药后无明显炎症或免疫反应。

“这项工作的重要性、影响力和力量来自于作者的能力，他们首先开发了几个设计模块，然后无缝地连接在一起，这些设计模块协同作用，”评论道尤Elani英国伦敦帝国理工学院的合成生物学家。“利用细菌作为现场药物工厂的概念是引人注目的，作者展示了实现这一目标所需的一些初步步骤。”

“与‘活’疗法一样，我们需要克服重大的监管和公众认知挑战。但很明显，这篇论文所展示的基础科学已经达到了令人难以置信的复杂程度，”埃拉尼说。将其应用到现实世界只是时间问题。”