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

央視報道中，中國團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)精準識別與免疫調(diào)控的新機制，徹底突破傳統(tǒng)被動模式。

那么，這一識別機制究竟怎樣運作？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)與機制出發(fā)層層深入，帶你解析這一宏觀革命。

5月14日，相關研究成果發(fā)表在《自然》（Nature）上。

中國科學院上海營養(yǎng)與健康研究所錢友存研究組聯(lián)合分子細胞科學卓越創(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制。該研究采用先進的蛋白質(zhì)組學技術(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且主要由腸上皮細胞產(chǎn)生。研究通過獨創(chuàng)的結(jié)合流式細胞術(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菌即擬桿菌目。

進一步，機制研究表明，APOL9的識別能力依賴于細菌表面一種特殊的脂質(zhì)分子神經(jīng)酰胺-1-磷酸（Cer1P）。當通過基因編輯去除該分子后，APOL9與細菌不再結(jié)合。該研究首次證實，宿主能通過細菌特征性脂質(zhì)標記，實現(xiàn)選擇性“身份識別”。

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

為驗證APOL9的生理功能，該團隊構(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)出更強的細菌擴散能力和更高的死亡率。而補充APOL9誘導的OMVs后，小鼠感染癥狀顯著改善，免疫應答明顯增強。

這一研究首次闡明了宿主蛋白可通過識別細菌脂質(zhì)標志物并觸發(fā)有益的免疫反應，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，天津大學科研團隊與西北農(nóng)林科技大學合作，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“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》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。但由于腸道環(huán)境復雜，傳統(tǒng)檢測和調(diào)控手段難以精準捕捉菌群的實時狀態(tài)。天津大學王漢杰、劉奪團隊與西北農(nóng)林科技大學杜濤峰團隊聯(lián)合攻關，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)控工程菌表達抗炎蛋白等治療物質(zhì)，實現(xiàn)精準干預。

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，且通過遠程調(diào)控可有效緩解炎癥。這項技術(shù)構(gòu)建了新型“菌-機接口”，豐富了生物電子接口類型，為實現(xiàn)“人-機-菌交互”、推動智能化疾病診療奠定了基礎。

業(yè)內(nèi)專家認為，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)出光學指令讓細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.