科技前沿 |央視新聞：中國團(tuán)隊揭示腸道菌群調(diào)控免疫的關(guān)鍵機(jī)制，炎癥性疾病將迎來新療法！

央視報道中，中國團(tuán)隊首次揭示了宿主能通過識別共生菌膜上“特征脂質(zhì)”實現(xiàn)精準(zhǔn)識別與免疫調(diào)控的新機(jī)制，徹底突破傳統(tǒng)被動模式。

那么，這一識別機(jī)制究竟怎樣運作？APOL9/2蛋白如何成為腸道的“識別密碼”？它將怎樣催生“菌群—免疫”協(xié)同療法？本篇文章，從數(shù)據(jù)與機(jī)制出發(fā)層層深入，帶你解析這一宏觀革命。

5月14日，相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然》（Nature）上。

中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究所錢友存研究組聯(lián)合分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心宋昕陽研究組，揭示了一種宿主與腸道菌群互作的新機(jī)制。該研究采用先進(jìn)的蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，對比無菌小鼠與普通小鼠的腸道黏膜樣本，發(fā)現(xiàn)名為APOL9的蛋白在正常小鼠腸道中顯著高表達(dá)且主要由腸上皮細(xì)胞產(chǎn)生。研究通過獨創(chuàng)的結(jié)合流式細(xì)胞術(shù)與基因測序（APOL9-seq）技術(shù)發(fā)現(xiàn)，APOL9及其人類同源蛋白APOL2能夠特異性結(jié)合一類常見的腸道細(xì)菌即擬桿菌目。

進(jìn)一步，機(jī)制研究表明，APOL9的識別能力依賴于細(xì)菌表面一種特殊的脂質(zhì)分子神經(jīng)酰胺-1-磷酸（Cer1P）。當(dāng)通過基因編輯去除該分子后，APOL9與細(xì)菌不再結(jié)合。該研究首次證實，宿主能通過細(xì)菌特征性脂質(zhì)標(biāo)記，實現(xiàn)選擇性“身份識別”。

與傳統(tǒng)抗菌蛋白不同，APOL9并不殺死目標(biāo)細(xì)菌，而是誘導(dǎo)其釋放外膜囊泡（OMVs）。這些納米級囊泡滿載細(xì)菌分子，可被宿主免疫系統(tǒng)捕獲并用于增強(qiáng)免疫防御。具體來說，OMVs可以激活干擾素-γ（IFN-γ）信號通路，并提升腸道細(xì)胞表面MHC-II分子的表達(dá)，從而訓(xùn)練一類特殊的CD4+CD8αα+T細(xì)胞，以維持腸道免疫穩(wěn)態(tài)。

為驗證APOL9的生理功能，該團(tuán)隊構(gòu)建了APOL9基因敲除小鼠，并使其感染沙門氏菌。這些小鼠表現(xiàn)出更強(qiáng)的細(xì)菌擴(kuò)散能力和更高的死亡率。而補(bǔ)充APOL9誘導(dǎo)的OMVs后，小鼠感染癥狀顯著改善，免疫應(yīng)答明顯增強(qiáng)。

這一研究首次闡明了宿主蛋白可通過識別細(xì)菌脂質(zhì)標(biāo)志物并觸發(fā)有益的免疫反應(yīng)，揭示了主動塑造菌群的新范式——宿主并非被動容忍微生物而是可以通過主動的分子“對話”實現(xiàn)腸道微生態(tài)的動態(tài)平衡。同時，該成果有望為開發(fā)“菌群-免疫”協(xié)同調(diào)控的下一代療法開辟新路徑。

近日新華網(wǎng)發(fā)布，天津大學(xué)科研團(tuán)隊與西北農(nóng)林科技大學(xué)合作，成功構(gòu)建“可吞服光電子膠囊-工程菌雙向交流系統(tǒng)”，建立起人類與腸道工程菌之間的光學(xué)“語言”，為腸道健康監(jiān)測與疾病治療開辟了新路徑。

國際期刊《自然-微生物學(xué)》發(fā)表了他們的這一成果。

腸道內(nèi)棲息著數(shù)以億計的微生物，其組成和活動與人體健康密切相關(guān)。但由于腸道環(huán)境復(fù)雜，傳統(tǒng)檢測和調(diào)控手段難以精準(zhǔn)捕捉菌群的實時狀態(tài)。天津大學(xué)王漢杰、劉奪團(tuán)隊與西北農(nóng)林科技大學(xué)杜濤峰團(tuán)隊聯(lián)合攻關(guān)，研發(fā)出可吞服的光電子膠囊，如同“智能潛水艇”深入腸道，通過光學(xué)信號實現(xiàn)與工程菌的雙向交流。

研究人員選擇腸道中不存在的光信號作為“加密語言”：一方面，改造益生菌使其能根據(jù)腸道炎癥標(biāo)志物（如硝酸根）發(fā)光，膠囊的光電傳感器將光信號轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)無線傳輸至手機(jī)App，讓人類“讀懂”菌群的實時狀態(tài)；另一方面，膠囊通過LED發(fā)出綠光指令，調(diào)控工程菌表達(dá)抗炎蛋白等治療物質(zhì)，實現(xiàn)精準(zhǔn)干預(yù)。

在豬腸炎模型實驗中，該系統(tǒng)展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢：能比傳統(tǒng)檢測方法提前1至2天捕捉到腸炎信號，且通過遠(yuǎn)程調(diào)控可有效緩解炎癥。這項技術(shù)構(gòu)建了新型“菌-機(jī)接口”，豐富了生物電子接口類型，為實現(xiàn)“人-機(jī)-菌交互”、推動智能化疾病診療奠定了基礎(chǔ)。

業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，該成果為腸道微生物研究提供了全新工具，未來結(jié)合人工智能和云技術(shù)，有望實現(xiàn)對腸道健康的動態(tài)監(jiān)測與精準(zhǔn)調(diào)控，為腸炎等疾病的治療帶來革新。

電子膠囊可發(fā)出光學(xué)指令讓細(xì)菌分泌治療蛋白示意圖。

資料來源丨新華社、央視新聞

Targetingsymbiontsbyapolipoprotein L proteinsmodulates gutimmunity

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Zhang X, Feng Z, Li H, Yang H, Li L, Zhang C, Dai P, Wang H, Xue H, Wang Y, Sun D, Liu X, Li M, Lu S, Liu J, Du T, Liu D, Wang H. Ingestible optoelectronic capsules enable bidirectional communication with engineered microbes for controllable therapeutic interventions. Nat Microbiol. 2025 Aug;10(8):1841-1853.