综述：利用微生物组：基于CRISPR的基因编辑和抗菌肽在对抗抗生素耐药性和癌症中的应用

这篇综述系统探讨了微生物组在健康与疾病中的关键作用，重点介绍了CRISPR-Cas9基因编辑技术和抗菌肽（AMPs）在应对抗生素耐药性（AMR）和癌症治疗中的创新应用。文章详细阐述了微生物组调控免疫、代谢和抗癌机制，分析了工程化益生菌和AMP协同治疗的潜力，同时指出了临床转化面临的稳定性、递送系统和伦理监管等挑战。

微生物组：健康守护者与疾病调控者

人类微生物组被称为"隐藏的器官"，包含细菌、古菌、病毒和真菌等数万亿微生物，其基因总量是人类基因组的150倍。这些微生物在皮肤、肠道、口腔等部位形成复杂生态系统，通过发酵食物、合成维生素（如B族维生素和维生素K）、调节免疫系统等功能维持宿主健康。肠道菌群尤其关键，通过肠-脑轴影响认知和行为，而皮肤微生物则通过产生β-防御素和cathelicidins等抗菌肽（AMPs）抵御病原体。

微生物组失衡（dysbiosis）与多种疾病密切相关。当有益菌减少而致病菌增殖时，可能引发慢性炎症、代谢紊乱甚至癌症。研究表明，肠道菌群改变与炎症性肠病（IBD）、2型糖尿病、阿尔茨海默病和帕金森病等神经系统疾病相关。抗生素滥用导致的菌群失调还增加艰难梭菌感染和结直肠癌风险。

抗菌肽：天然防御武器

AMPs是微生物组产生的小分子肽，具有广谱抗菌和抗癌特性。这些带正电荷的肽能选择性结合癌细胞膜上外翻的磷脂酰丝氨酸（PS），触发凋亡而不伤害正常细胞。例如人源肽LL-37和合成肽LTX-315通过调节肿瘤微环境（TME）增强免疫反应。与传统化疗相比，AMPs毒性更低，且可通过化学修饰增强疗效。

微生物组中分离的AMPs展现出独特优势：

• 乳酸菌产生的lactomodulin对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）的MIC₅₀仅0.2 μmol

• 表皮葡萄球菌分泌的lugdunin通过破坏细胞膜和耗能作用抑制金黄色葡萄球菌

• 唾液链球菌产生的salivaricin 9能特异性杀伤棒状杆菌

• 乳酸乳球菌产生的nisin靶向脂质II抑制革兰氏阳性菌细胞壁合成

CRISPR技术：精准调控微生物组

基因编辑技术为微生物组改造提供新工具：

• 同源重组（HR）通过RecA/RecBCD核酸酶实现靶向突变

• CRISPR-Cas9系统利用sgRNA引导Cas9在特定位点产生双链断裂（DSB），通过非同源末端连接（NHEJ）或同源定向修复（HDR）实现编辑

• 新发现的CoCas9仅1004个氨基酸，识别特殊PAM序列（5'-N₄GWNT-3'），适合AAV载体递送

• CRISPRi使用失活Cas9（dCas9）可逆沉默基因，避免敲除致死效应

这些技术已用于：

• 删除病原菌耐药基因恢复抗生素敏感性

• 改造乳酸菌持续分泌AMPs

• 调控免疫检查点（如PD-1）增强抗癌疗效

微生物组与癌症：从机制到治疗

特定菌群通过多途径影响癌症：

• 粪杆菌（Faecalibacterium）和梭菌目（Clostridiales）产生短链脂肪酸（SCFAs）如丁酸，具有抗炎抑瘤作用

• 阿克曼菌（Akkermansia muciniphila）增强PD-1阻断疗效，促进CD8⁺T细胞浸润

• 乳酸杆菌（Lactobacillus）激活NK细胞和细胞因子分泌

临床研究显示：

• 黑色素瘤患者瘤内注射LTX-315诱导免疫原性细胞死亡（ICD）

• 工程化鼠李糖乳杆菌（LGG）携带CRISPR敲除IDO1，联合超声治疗三阴性乳腺癌

• 合成细菌囊泡（SBVs）递送吲哚菁绿（ICG），通过cGAS/STING通路激活抗肿瘤免疫

挑战与前景

尽管前景广阔，微生物组疗法仍面临：

• AMPs易被蛋白酶降解，口服生物利用度低，需纳米载体或D型氨基酸修饰

• 基因编辑可能引发水平基因转移（HGT）等生态风险

• 个体化治疗需结合宏基因组、蛋白质组等多组学数据
  未来需优化AMP稳定性、开发靶向递送系统、建立伦理监管框架，推动这些创新疗法从实验室走向临床。