肠道微生物群在免疫系统对牛奶或花生等潜在食物过敏原的耐受性中起着重要作用。研究表明，某些细菌可以通过阻止抗原进入血液来防止食物过敏。

现在，芝加哥大学的一组研究人员创造了一种特殊类型的聚合分子，可以将这些细菌产生的关键代谢物直接输送到肠道，在那里它有助于恢复肠道内膜，并使有益细菌大量繁殖。

研究表明，这些被称为胶束的聚合物可以被设计成直接在小肠和大肠中释放丁酸盐的有效载荷，丁酸盐是一种已知有助于预防食物过敏的分子。

当给予小鼠时，这些胶束增加了产生丁酸盐的梭状芽孢杆菌的丰度，保护小鼠免受花生过敏反应的影响，并减轻了溃疡性结肠炎模型的症状严重程度。

胶束技术可以用于输送其他代谢物和分子，使其成为治疗其他过敏和炎症性胃肠道疾病的潜在平台。

“我们很高兴地看到，我们的药物既补充了肠道中存在的丁酸盐水平，又帮助产生丁酸盐的细菌数量扩大，”芝加哥大学生物科学部和普利兹克分子工程学院的邦宁家族教授凯瑟琳·纳格勒说，她是该研究的高级作者，该研究于2022年12月发表在《自然生物医学工程》杂志上。

“这可能不仅会对食物过敏和炎症性肠病产生影响，还会对过去30年来不断增加的一系列非传染性慢性疾病产生影响，这是对我们社会生活方式的改变和抗生素的过度使用的回应。” 

丁酸盐不能简单地放在药片里

数以百万计的美国人患有食物过敏，其中包括高达8%的儿童。避免对问题食物产生危险过敏反应的唯一方法是严格避免，但在家庭以外的学校或餐馆很难做到这一点，因此研究人员仍在寻找从一开始就预防食物过敏的治疗方法。

在过去的几年里，纳格勒的研究小组专注于梭状芽胞杆菌和丁酸盐治疗食物过敏的潜力。2014年，她的团队发现梭状芽胞杆菌会导致肠道中的免疫细胞产生高水平的白细胞介素-22 (IL-22)，这是一种信号分子，有助于降低肠内膜的渗透性，防止食物过敏原进入血液，引发积极的免疫反应。

2019年晚些时候，纳格勒和来自意大利的同事们证明，健康个体的肠道细菌可以预防食物过敏。他们将健康人类婴儿的肠道微生物移植到无菌小鼠体内，保护动物不会对牛奶产生过敏反应，而对牛奶过敏的婴儿的肠道微生物则不能提供同样的保护。这项研究还确定了一种特殊的细菌，厌氧菌，一种梭状芽孢杆菌纲的丁酸盐生产成员。

2021年的另一项研究观察了一对双胞胎，其中一对健康，另一对过敏。同样，健康的个体有大量的梭状芽胞杆菌。“我们从许多不同的角度观察它的每一种方式都指向了产生丁酸盐的梭状芽孢杆菌。因此，我们认为丁酸盐是调节疾病的潜在代谢物。”

问题是，你不能只是把丁酸盐放进药丸里，就指望它能起作用。在它的基本形式中，它有一种恶臭和持久的气味和味道。口服丁酸盐在到达需要丁酸盐的肠道之前也会被胃吸收，身体代谢太快，无法产生治疗效果。为了解决这个传递问题，纳格勒开始与普利兹克分子工程学院的尤金·贝尔组织工程教授杰弗里·哈贝尔合作。

哈贝尔擅长设计以新方式组装的材料，与身体和免疫系统相互作用。他的团队开发了将丁酸盐与聚合物结合的胶束，创造了一种可以悬浮在水中，通过胃，并在肠道中释放丁酸盐的传递机制。他们还发现，带中性电荷的胶束在小肠中释放丁酸盐，带负电荷的胶束在结肠中释放丁酸盐，从而可以更好地控制输送。

“这是一种非常灵活的化学反应，使我们能够针对肠道的不同部位。”

——jeffrey Hubbell，普利兹克分子工程学院组织工程尤金·贝尔教授

——jeffrey Hubbell，普利兹克分子工程学院尤金·贝尔组织工程教授

一旦进入肠道，丁酸胶束有助于修复小鼠的肠道屏障功能。当对花生过敏的老鼠用丁酸胶束治疗时，它们在花生挑战时没有过敏反应。胶束还降低了结肠炎小鼠模型的症状严重程度。

“这是一种非常灵活的化学反应，使我们能够针对肠道的不同部位，”哈贝尔说。“因为我们传递的是丁酸盐这样的代谢物，所以它是抗原不可知的。它是许多不同过敏症状的一种药物，比如花生或牛奶过敏。一旦我们开始临床试验，这将是一个巨大的好处。”

纳格勒和哈贝尔共同创立了一家名为ClostraBio的公司，进一步将丁酸胶束开发成一种商用治疗花生过敏的药物。他们正在与美国食品和药物管理局(Food and Drug Administration)合作，研究一种新药的申请，并希望在未来18个月内开始对中度溃疡性结肠炎患者进行临床试验。一旦他们证明丁酸胶束是安全有效的，他们希望将这项技术扩展到其他适应症。

纳格勒说:“丁酸盐不太可能是唯一相关的代谢物，但这个平台的美妙之处在于，我们可以与其他微生物代谢物制成聚合物，这些聚合物可以与丁酸盐或其他疗法结合使用。”“因此，聚合物平台的潜力非常大。”

-这篇文章最初发表在生物科学部的网站上。

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。