12 月 24 日的《熱心腸日報》，我們解讀了 9 篇文獻，關注：癌症免疫治療，膳食纖維，生物材料，奈米醫學，幽門螺桿菌感染，藥物遞送，IBD，益生菌塗層，共生，古菌。 ​​

Science：高纖維飲食或有益免疫治療，益生菌存疑

Science——[47.728]

① 評估黑色素瘤患者的糞便菌群組成（n=293）、益生菌（n=158）和膳食纖維（n=128）的攝入情況，及與ICB治療反應的關係；② 治療前使用益生菌與較差的PFS和治療應答相關，但不顯著；③ 膳食纖維攝入充足（≥20克/天）與較好的PFS和治療應答相關（尤其纖維攝入充足且不補充益生菌者），纖維攝入每增加5克/天，疾病進展或死亡風險降低30%；④ 小鼠中，低纖維飼餵或補充益生菌會降低抗PD-1治療效果，伴隨腫瘤中IFNγ陽性的細胞毒性T細胞減少。

【主編評語】

腸道菌群可以調節癌症患者對免疫檢查點阻斷（ICB）治療的應答。飲食習慣和補充劑（如益生菌）可以影響腸道菌群，但這些飲食因素對癌症免疫治療的影響尚待深入研究。Science最新發表的一項由Jennifer A. Wargo團隊與合作者團隊開展的研究，結合臨床觀察和動物實驗，探索了益生菌和膳食纖維攝入對ICB治療抗癌效果的影響。該研究首先在臨床佇列中檢驗了之前報道的與ICB應答相關的腸道菌群特徵，如瘤胃球菌科（有降解澱粉和發酵纖維的功能）的富集。然後，研究者透過分析黑色素瘤患者的飲食問卷，發現益生菌攝入似乎與較差的治療結果相關，而充足的膳食纖維攝入則與更好的ICB治療應答和無進展生存期（PFS）相關。之後，研究者在小鼠模型中對這些發現進行了檢驗，表明兩種飲食因素對ICB療效和抗腫瘤免疫有不同的影響，並證實腸道菌群介導了膳食纖維對ICB治療的有益作用。雖然相關結論還需在更大的患者佇列和臨床試驗中驗證，而且益生菌以及活菌製劑對免疫治療的影響很可能也因具體的菌株和配方而異，這些發現對癌症ICB治療的臨床實踐和研究具有重要參考價值，特別是強調了高纖維飲食（多吃蔬菜、水果、豆類和全穀物）的重要性。（@mildbreeze）

【原文資訊】

Dietary fiber and probiotics influence the gut microbiome and melanoma immunotherapy response

2021-12-23, doi: 10.1126/science.aaz7015

Nature Reviews：工程化的活性生物材料（綜述）

Nature Reviews Materials——[66.308]

① 傳統的生物材料包括改善健康的益生菌，及用於生物催化的工程化設計的微生物或生物膜；② 生物活性材料可作為細胞內外生物感測器、恢復面板菌群的面板貼片、創面貼片和組織粘接劑的自生長生物膜、支援組織再生的活性結構支架、自我補充和個性化藥物洗脫材料使用；③ 微生物包埋主要應用於生物膜工程化、微膠囊、紡織以及生物材料的3D列印；④ 生物活性材料應用要考慮微生物與材料之間的互動作用、生物相容、免疫原性測試以及安全性問題。

【主編評語】

Nature Reviews Materials發表的綜述文章，重點介紹了工程生物材料在生物醫學方面的應用，包括生物感測、傷口癒合、基於幹細胞的組織工程和藥物傳遞等，並進一步提出了工程生物材料現階所面臨的挑戰及未來應用。（@nana）

【原文資訊】

Engineered living biomaterials

2021-08-31, doi: 10.1038/s41578-021-00350-8

王小磊+祝蔭：精準有效治療幽門螺桿菌感染的新型奈米藥物

Advanced Materials——[30.849]

① 製備抗壞血酸棕櫚酸鹽（AP）水凝膠包裹的pH響應型金屬-有機骨架制氫奈米顆粒（Pd(H) @ ZIF-8）；② AP透過靜電作用靶向並粘附於胃酸環境中的炎症部位，經金屬蛋白酶水解後釋放Pd(H) @ ZIF-8；③ Pd(H) @ ZIF-8可被胃酸分解，產生鋅離子和氫，增加細菌細胞膜通透性、殺滅幽門螺桿菌、增加粘膜修復蛋白表達、緩解炎症反應、修復胃黏膜；④ Pd(H) @ ZIF-8還可避免腸道菌群失衡，為治療幽門螺桿菌感染提供了精確、有效、健康的策略。

【主編評語】

幽門螺桿菌感染是慢性胃炎、消化性潰瘍和胃癌的主要病因之一。傳統方法利用抗生素消除幽門螺桿菌，沒有靶向作用，會導致嚴重的細菌耐藥性和腸道菌群失調。此外，抗生素也很難解決幽門螺桿菌感染引起的炎症反應或胃粘膜屏障受損。Advanced Materials近期發表了南昌大學化學學院王小磊和南昌大學第一附屬醫院祝蔭作為共同通訊作者的研究成果，報道了一種PH響應型金屬有機框架制氫奈米顆粒（Pd(H)@ZIF-8）系統，可實現特異性殺死幽門螺桿菌，緩解炎症的的作用，同時還有效避免了對腸道菌群的破壞。（@nana）

【原文資訊】

Metal-Organic-Framework-Based Hydrogen-Release Platform for Multieffective Helicobacter Pylori Targeting Therapy and Intestinal Flora Protective Capabilities

2021-10-16, doi: 10.1002/adma.202105738

國內團隊：新型奈米遞送系統延長藥物在胃腸道的滯留時間

Nature Communications——[14.919]

① 將核心疏水末端兒茶酚修飾的親水聚乙二醇合成為非複雜奈米顆粒雙齒氫鍵驅動自組裝凝聚層NPA2；② NPA2凝聚層無靜電相互作用力，不依賴pH和鹽，具備溼生物粘附性和生物相容性，對消化酶存在抗性；③ 在體內模型中，Cy7修飾NP2凝聚層表現出胃腸道滯留時間延長超過2天，藥物緩釋效果增強；④ 載有地塞米松磷酸鈉鹽 (Dex-P）的NPA2凝聚物在DSS誘導的結腸炎模型中具有較優的治療效果；⑤ Dex-P/NPA2透過調節先天免疫以及恢復菌群穩態緩解結腸炎。

【主編評語】

治療炎症性腸病等胃腸道疾病的一個關鍵挑戰是開發一種能夠在胃腸道長期滯留的口服給藥系統。來自香港中文大學的趙偉仁和華南理工大學的邊黎明合作在Nature Communications發表文章，開發出一種新型奈米顆粒給藥系統，可有效提高藥物在胃腸道的滯留，延長藥物的釋放時間，或可用於治療胃腸道疾病藥物的遞送。（@愛的抉擇）

【原文資訊】

Nanoparticle-assembled bioadhesive coacervate coating with prolonged gastrointestinal retention for inflammatory bowel disease therapy

2021-12-09, doi: 10.1038/s41467-021-27463-6

大連工業大學：利用糖原奈米顆粒運載人參皂苷，緩解小鼠結腸炎

Biomaterials——[12.479]

① 尿刊酸和α-硫辛酸修飾糖原，封裝人參皂苷Rh2形成Rh2奈米顆粒（Rh2NPs），用於潰瘍性結腸炎 (UC)治療；② Rh2NPs具備低pH和氧化還原敏感特性，體外可抑制細胞促炎因子及NO產生，被RAW264.7細胞內吞抑制其凋亡；③ Rh2NPs在體外體內表現出良好生物相容性，可改善DSS誘導的小鼠體重減輕、DAI評分和MPO活性等，減輕小鼠的組織損傷和炎症浸潤；④ Rh2NPs可改善DSS誘導小鼠腸道菌群的多樣性和豐度，恢復菌群多樣性，Rh2NPs比Rh2療效更好。

【主編評語】

Biomaterials發表的來自大連工業大學胡蔣寧團隊的研究成果，開發了一種基於pH和氧化還原還原雙重反應的奈米給藥系統。該系統具有良好的穩定性、生物相容性和體內安全性。負載人參皂苷Rh2的奈米顆粒（Rh2NPs）具有對pH和氧化還原敏感的緩釋特性。Rh2NPs不僅能顯著改善小鼠結腸炎症狀，抑制炎症，修復腸道損傷，還能有效維持腸道菌群穩態。本研究為結腸炎的有效治療提供了理論依據。（@nana）

【原文資訊】

Glycogen-based pH and redox sensitive nanoparticles with ginsenoside Rh for effective treatment of ulcerative colitis

2021-08-20, doi: 10.1016/j.biomaterials.2021.121077

一種新型厭氧益生菌的包被方法

Journal of the American Chemical Society——[15.419]

① 使用FDA安全認證的Fe3+和三種天然酚類，可以有效、快速形成金屬-酚網路模體系，具有較好的成核作用，能有效包裹包括細胞、細菌、真菌等生物活性單位；② 該MPN原料成本低，安全性高，作為一種剛性屏障，在固相和液相中均抑制包被菌的分裂，抑制作用與包被厚度無關；③ MPN包被的細菌具較好的細胞活力；④ 弱酸處理可“按需”降解MPN從而釋放包被菌，適合口服給藥遞送至腸道；⑤ MPN包被在凍幹工藝處理中可有效保護包被菌。

【主編評語】

腸道菌群在維持腸道健康和穩態中發揮著重要的作用。腸道疾病的發生通常都與腸道菌群變化有著密切的關係，因此腸道菌群的干預是腸道疾病臨床治療方面重要的手段之一。儘管目前已有很多商業化的益生菌產品，但是很多腸道益生菌是厭氧菌，這類益生菌很難透過目前益生菌製劑加工過程製備成有效活菌製劑。近期一篇發表在美國化學會志（Journal of American Chemical Society）的研究，透過利用金屬Fe和天然酚類形成的天然包被，開發了一種自組裝的、可以有效提高益生厭氧菌——多形擬桿菌生存力和穩定性的包被方法，透過該方法包被的多形擬桿菌可以顯著耐受溫度脅迫和氧脅迫。這一進展將顯著增加可穩定生產的益生微生物的範圍，促進新型益生菌的開發和製備。（@Zhonghua）

【原文資訊】

Protection of Anaerobic Microbes from Processing Stressors Using Metal–Phenolic Networks

2021-12-09, doi: 10.1021/jacs.1c09018

港中大：胃腸道穿孔敷傷新型水凝膠

Science Advances——[14.136]

① 製備一種自凝和可黏附的聚乙烯亞胺+聚丙烯酸（PEI/PAA）粉末；② 基於強物理相互作用，PEI/PAA可在2秒內吸收介面水，在原位形成物理交聯水凝膠；③ PEI/PAA物理交聯聚合物可擴散到基質聚合物網路以增強溼附著力；④ 儘管存在機械性挑戰和組織表面不規則問題，表面沉積的PEI/PAA可有效彌合豬的胃和腸損傷；⑤ 進一步實驗證明PEI/PAA粉末可以提高大鼠胃穿孔的治療效果；⑥ 因此是一種易合成、相容性良好，具有廣闊應用前景的生物黏合劑。

【主編評語】

香港中文大學邊黎明（CORMed）、Philip Wai Yan Chiu及團隊在Science Advances發表文章，開發一種自凝和可黏附的聚乙烯亞胺+聚丙烯酸（PEI/PAA）新型水凝膠。闡述其如何克服介面水的干擾，在溼組織上實現生物黏合劑的強黏附這一來自臨床的挑戰和需求。（@好雨）

【原文資訊】

Ultrafast self-gelling powder mediates robust wet adhesion to promote healing of gastrointestinal perforations

2021-06-02, doi: 10.1126/sciadv.abe8739

Nature Reviews：動物-細菌共生研究，如何應對全球化挑戰？（評論）

Nature Reviews Microbiology——[60.633]

① 宿主-微生物的共生研究，涉及多種、交叉學科，正從微觀走向宏觀（如全系生物學）；② 在快速全球化的背景下，共生研究旨在促進可持續發展，維持生物多樣性、食物充足和環境保護；③ 提出三個相關假說：全球變化導致共生關係從穩定變為不穩定狀態；④ 全球變化促進病理反應而非共生關係；⑤ 全球變化促進多樣性高的微生物與宿主共生，而多樣性低的微生物或將消失；⑥ 更多共生模型的建立和實地考察，可以提高共生研究實驗結果的有效性和可重複性。

【主編評語】

人類依賴於宿主-微生物共生關係及其形成的生態系統來提供各種服務，包括食物和健康。Nature Reviews Microbiology發表的評論指出在快速全球化的背景下，研究共生關係的重要性，以及如何從宏觀層面透過掌握動物-細菌互作，應對挑戰，促進可持續發展。（@好雨）

【原文資訊】

Harnessing the power of host-microbe symbioses to address grand challenges

2021-08-06, doi: 10.1038/s41579-021-00619-3

Nature：中國科學家發現產甲烷古菌的碳代謝全新途徑

Nature——[49.962]

① 首先透過穩定碳同位素標記試驗，證實加入的正構烷烴幾乎完全轉化為甲烷和二氧化碳；② 再透過宏組學分析，發現了一種新型的古菌Ca. Methanoliparum，這一古菌具有完整的烴降解與甲烷產生的代謝途徑；③ 進而檢出了烷烴降解產甲烷過程中的關鍵中間代謝產物，從而進一步證實了這種新型古菌的碳代謝途徑；④ Ca. Methanoliparum可以直接氧化長鏈烷基烴，其透過β—氧化、Wood-Ljungdahl途徑進入產甲烷代謝，不需要透過互營代謝來完成。

【主編評語】

北京時間12月23日，國際頂尖學術期刊《Nature》線上發表了農業農村部沼氣科學研究所能源微生物創新團隊的最新研究成果《Non-syntrophic methanogenic hydrocarbon degradation by an archaeal species》（非互營降解石油烴產甲烷的古菌）。該團隊與深圳大學、德國馬克斯普朗克海洋微生物研究所、中石化微生物採油重點實驗室等單位合作，發現一種新型的產甲烷古菌，這種古菌可以直接將複雜有機物降解生成甲烷，不需要透過互營代謝來完成，這個發現突破了我們的傳統認知，是一項重要的理論突破，未來有望應用在地下枯竭油藏殘餘原油的開採中。（@劉永鑫-中科院-宏基因組）

【原文資訊】

Non-syntrophic methanogenic hydrocarbon degradation by an archaeal species

2021-12-22, doi: 10.1038/s41586-021-04235-2

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