为了解决胃肠道药物输送的一个长期挑战，弗吉尼亚理工大学的研究人员将肠道细菌转化为微小的蛋白质工厂。这些工程微生物在下肠内不断地产生和释放目标蛋白质，提供持续和精确的治疗效果。

数百种不同的微生物在你的肠道里生活、欢笑和相爱。在未来，他们中的一个可能会扮演一个新的角色：微观内部药剂师。

2月18日发表在《自然生物技术》（Nature Biotechnology）杂志上的一项研究表明，肠道细菌是如何通过编程在下消化道内产生和释放蛋白质的，从而克服了将药物输送到身体该部位的一个重大障碍。

口服药物是最常见和最实用的给药方法，但胃是一个强大的屏障，在大多数物质通过之前就将其分解。虽然这在食源性病原体等方面是好的，但以肠道为重点的治疗方法通常会失效并被淘汰。

在一个前所未有的解决方案中，生物学家Bryan Hsu的团队设计了一种噬菌体（一种感染细菌的病毒），它可以感染细菌细胞，并对其重新编程，使其产生并释放一种基于蛋白质的药物。

Hsu的研究小组与免疫学家Liwu Li合作，表明这种方法可以用于治疗慢性疾病。

噬菌体：肠道微生物群中的“常客”

噬菌体是自然感染细菌的病毒。噬菌体比细菌更难分类，因此人们对它们的了解相对较少，但科学家已经清楚它们是如何攻击细菌的。

当噬菌体附着在细菌细胞上后，它会注入自己的DNA并重新编程细胞，使其产生更多的噬菌体——细胞自身毁灭的媒介。当细菌细胞最终破裂时，会释放出大量新的噬菌体，这一过程被称为裂解。数百万这样的事件同时发生，从而在下肠内产生了一种目标蛋白质的持续供应。

尽管噬菌体的行为（和外观）可能令人联想到外星生物，但它们是肠道微生物群中的常见成员。正是它们的普遍存在促使Hsu探索利用它们来引入和传递治疗性蛋白质。

Hsu实验室的博士生Zachary Baker设计了一种特殊的噬菌体，可以向细菌细胞注入额外的遗传物质。除了制造一系列新的噬菌体外，这些指令还促使细胞产生一种可用于下肠内靶向治疗的标记蛋白。

工程蛋白减少了小鼠炎症和肥胖

为了证明他们的技术，Baker和研究助理张瑶成功地将这些工程噬菌体应用于处理小鼠的两种不同疾病相关症状：

通过释放一种抑制与炎症性肠病相关的酶的蛋白质来减少炎症；

通过释放一种使小鼠产生饱腹感的蛋白质来减少肥胖，这种蛋白质通常与西方饮食相关，而西方饮食与肥胖风险增加有关。

通过这些结果，Hsu的团队展示了这种新型给药方法的概念验证。他们目前正在通过国家科学基金会I-Corps项目和Fralin商业化奖学金探索这项创新的商业潜力。

然而，药物递送问题至少有两个方面。Hsu的下一个挑战是如何将药物从肠道吸收到体循环中。

“我们就像送快递的。我们把东西送到门口，但还需要想办法按响门铃。”Hsu说。