200万美元：将肠道胶囊-微生物群作为药物

匹兹堡大学化学工程助理教授Tagbo Niepa正在进行利用微生物组改善人类健康的研究。他获得了美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)颁发的200万美元新创新者奖(New Innovator Award)，该奖项支持“提出高风险、高影响研究的极具创造力的科学家”。特别是，Niepa的微生物界面实验室正在开发可以捕获微生物群落的胶囊，让它在与原生环境非常相似的环境中繁殖。这些纳米培养胶囊可能被用于在人健康时提取其微生物组的样本，将其存储在“银行”中，并允许人在生病时服用胶囊，恢复他们的肠道微生物组。

　　

   

   

图片:Tagbo Niepa，匹兹堡大学化学工程助理教授    

图片来源:匹兹堡大学

人体是数百种不同微生物的宿主，它们对人类的健康和寿命有着巨大的影响。这些微生物组成了人体微生物群，每个人的微生物群落都是独一无二的。

健康的身体有一种有益的“好”和“坏”细菌的平衡，称为共生。但是，当有害细菌的数量超过有益细菌时，生物失调可能导致疾病，或由疾病引起，或两者兼而有之。如果我们能在健康的时候拍下我们的微生物群，然后在生病的时候用它来重置我们的身体，当我们的微生物群陷入失调的时候会怎样?

这种潜力是匹兹堡大学化学工程助理教授Tagbo Niepa进行研究的推动力。他关于利用微生物组改善人类健康的研究获得了美国国立卫生研究院(National Institutes of health) 200万美元的新创新者奖(New Innovator Award)，该奖项支持“提出高风险、高影响研究的极具创造力的科学家”。

特别是，Niepa的微生物界面实验室正在开发可以捕获微生物群落的胶囊，让它在与原生环境非常相似的环境中繁殖。这些纳米培养胶囊可能被用于在人健康时提取其微生物组的样本，将其存储在“银行”中，并允许人在生病时服用胶囊，恢复他们的肠道微生物组。

“有了这项技术，我们实际上可以收集和存储健康个体的样本，对它们进行筛选，以了解其微生物组的组成，然后在病人生病时给他们使用，”Niepa说。今年早些时候，他在细菌生物膜方面的工作获得了美国国家科学基金会职业奖。

了解保护我们的细菌  

研究人员发现，肠道微生物群与各种各样的健康结果有关，比如体重、胃溃疡、肠易激综合征、癌症，甚至精神健康。因此，微生物组的操纵创造了惊人数量的令人兴奋的潜在医疗应用。

“这个奖项肯定了塔格博研究中令人难以置信的独创性。捕获健康的肠道微生物，在自然环境中有效培养它们，并在需要时将这些微生物送回身体的技术是游戏规则的改变者，”美国钢铁工程学院临时院长、生物工程杰出教授Sanjeev Shroff说。“我相信这项研究有可能对人们的生活产生重大影响，并对医学的未来产生巨大影响。”

例如，在美国，每年每30万人中就有1人患a艰难梭状芽胞杆菌感染(通常被称为c . diff)． 一旦一个人感染了这种病原体，它就会在体内休眠，很可能再次感染。

“如果你从c . diff如果再次感染时服用抗生素，它可以消除肠道内的有益细菌，使肠道内的细菌减少c . diff给了病原体增殖的空间，”Niepa解释道。“如果你有机会储存健康的微生物群，你只需吞下一粒药就能恢复平衡。”

不仅仅是益生菌  

非处方益生菌和发酵食品和饮料含有有益的细菌，随着时间的推移，它们可以增殖，对微生物群有益。但Niepa的纳米培养胶囊技术的工作原理有点不同。

这种胶囊使用独特的材料来模拟微生物的自然环境，促进以前难以培养的微生物物种的生长。纳米培养消除了传统培养中不同物种在争夺空间和营养时产生的生长速率偏差，而且纳米培养的渗透性允许微生物在仍被包裹的情况下与环境相互作用。

理想情况下，这项技术将从健康人的粪便样本中收集肠道细菌，并将其存储在特殊的孵化胶囊中，从而形成一个微生物库。如果那个人后来被感染了c . diff在美国，他们可以使用这种药片来恢复健康的细菌平衡，从而治愈疾病。

虽然一个人自己的样本是最理想的，但Niepa和他的团队也在研究使用健康捐赠者的样本给病人的可能性。作为nih资助项目的一部分，Niepa和他的团队将开发一种纳米培养鸡尾酒，用于感染的小鼠c . diff为了验证这个假设。

Niepa说:“如果这个项目成功了，它可能意味着我们对疾病和医学的看法将发生巨大转变。”“这项工作为未来研究如何通过操纵人类微生物群来预防甚至治愈疾病创造了一个必要的框架。”

化学与石油工程系主任、著名教授Steven Little表示:“本系对Niepa教授的认可感到无比自豪。他对微生物界面的设想非常有创意，这个奖认可了他的设想的创造性和他的研究的潜在影响，再合适不过了。我很高兴看到我们多年来在尼帕教授身上看到的潜力得到了实现。”