生活在人体肠道中的微生物对人体健康有深远的影响。多种疾病，包括炎症性肠病(IBD)，都与这些微生物的平衡有关，这表明恢复适当的平衡有助于治疗疾病。目前市场上的许多益生菌——活酵母或细菌——都是在健康肠道的环境下通过进化而优化的。然而，为了治疗像IBD这样的复杂疾病，益生菌需要发挥许多功能，包括关闭炎症、逆转损伤和恢复肠道微生物群的能力。
考虑到所有这些需求，布里格姆妇女医院的研究人员开发了一种“设计者”益生菌——一种经过深思熟虑的工程酵母，它们能诱导多种效果以治疗IBD。他们的研究成果发表在《Nature Medicine》杂志上。
布里根安罗姆尼神经疾病中心的研究员，通讯作者Francisco Quintana博士说:“我们使用酵母——就是用来制造啤酒的酵母——我们赋予它感知炎症并分泌消炎分子的能力。我们称这个新平台为‘Y-bots’(酵母机器人)，并看到了开发治疗肠道组织疾病等疾病的疗法的潜力。”
Quintana实验室之前的研究帮助阐明了肠道和影响大脑的疾病之间的联系，表明工程益生菌在IBD之外的潜在应用。
Quintana和同事利用酿酒酵母开发了他们的益生菌，酿酒酵母是一种用于酿酒、烘焙和酿造的酵母。利用基因编辑技术CRISpR/Cas9，研究人员引入了可以感知炎症的基因元件，并通过分泌一种酶来对炎症做出反应，这种酶可以降解与炎症有关的关键分子。这种工程酵母可以分泌不同水平的酶，这取决于肠道中某个部位有多少炎症信号。这意味着益生菌可能对炎症有高度局部的反应。在小鼠实验中，这种工程酵母成功地抑制了肠道炎症，减少了纤维化，并恢复了肠道微生物群的平衡。
为了将这种新的治疗平台应用于炎症性肠病和其他人类疾病，Quintana和他的同事们需要进行安全性研究。他们还计划进一步完善和测试这种工程酵母，看看能否加快组织修复。除了IBD，该团队计划研究使用工程益生菌治疗癌症免疫治疗的常见副作用——结肠炎。
Quintana说:“我们希望利用合成生物学的工具来设计自然界中可以发现的东西。通过工程益生菌，我们的目标是创造更个性化、本地化和高度控制的药物，用于治疗肠道等疾病。”
Self-tunable engineered yeast probiotics for the treatment of inflammatory bowel disease