口服增强型人工肠内分泌L细胞(EcN-GLP-1@Fe-TA-Pe@CLGN)通过多机制协同治疗2型糖尿病

针对2型糖尿病(T2D)患者肠内分泌L细胞功能受损导致的胰高血糖素样肽-1(GLP-1)分泌不足问题，南昌大学团队创新性地构建了增强型人工肠内分泌L细胞EcN-GLP-1@Fe-TA-Pe@CLGN。该研究通过基因工程改造益生菌EcN持续分泌GLP-1，并采用Fe3+-多酚网络(Fe-TA)和共价交联涂层(CLGN)实现胃肠道保护与靶向递送，结合天竺葵素(Pe)增强肠道渗透性，最终实现血糖/血脂调控、器官修复和肠道菌群重塑的多重疗效，为糖尿病治疗提供了全新策略。

　　

论文解读

在2型糖尿病(T2D)治疗领域，一个关键病理特征是肠内分泌L细胞功能受损，导致胰高血糖素样肽-1(GLP-1)分泌不足。GLP-1作为"智能血糖调节器"，能刺激胰岛β细胞分泌胰岛素并抑制α细胞分泌胰高血糖素，但现有GLP-1受体激动剂注射疗法存在患者依从性差、无法根治病因等局限。更棘手的是，口服给药面临胃酸破坏、肠道渗透性差和靶向性不足三重障碍，犹如让药物穿越"硫酸池"和"铜墙铁壁"才能起效。

南昌大学的研究团队独辟蹊径，从"细胞仿生"理念出发，打造了增强型人工肠内分泌L细胞EcN-GLP-1@Fe-TA-Pe@CLGN。这个命名复杂的"纳米医疗兵"实则是精妙的四层结构：核心是经CRISPR-Cas9基因编辑的大肠杆菌Nissle 1917(EcN)，持续分泌GLP-1；中层是装载天竺葵素(Pe)的铁-单宁酸(Fe-TA)粘附网络；外层则是β-葡聚糖(GN)构建的共价交联保护壳(CLGN)。这种设计让益生菌像"特洛伊木马"般突破消化道防线，在肠道定点释放治疗分子。

研究团队运用了三大关键技术：(1)双质粒CRISPR-Cas9系统将GLP-1基因簇整合至EcN染色体；(2)EDC/NHS化学交联构建GN保护层；(3)代谢寡糖标记结合荧光成像追踪肠道定植。动物实验采用高脂饮食联合链脲佐菌素(HFD/STZ)诱导的T2D小鼠模型，通过糖耐量试验(OGTT)、16S rRNA测序和多组学分析评估疗效。

研究结果揭示

1. 人工细胞构建：EcN-GLP-1发酵上清GLP-1浓度达69.47±7.75 pg/mL，较野生型提高34倍。FTIR和GPC证实氨基化GN(AmGN)与羧甲基化GN(CmGN)成功交联，电镜显示CLGN涂层使细菌直径增加约200 nm。

2. 胃肠道防御：CLGN保护使EcN-GLP-1在模拟胃肠液中的存活率提升746.6倍，紫外照射15分钟后仍保持7.84%活性，抗生素环境下生长不受抑制。

3. 精准递送机制：荧光成像显示EcN-GLP-1@Fe-TA-Pe@CLGN肠道滞留量是裸菌的7.29倍。β-葡聚糖酶降解CLGN后，Pe释放率达43.52%，Caco-2模型证实其使跨上皮电阻(TEER)下降，钙黄绿素表观渗透率(Papp)显著提升。

4. 协同治疗效应：治疗9周后，T2D小鼠空腹血糖从18.26±2.82降至7.44±1.43 mmol/L，胰岛素水平恢复至正常组90%。肠道菌群分析显示有益菌Akkermansia丰度增加，有害菌Erysipelotrichaceae减少，短链脂肪酸(SCFAs)产量提升2-3倍。

5. 多组学机制：肝脏蛋白质组发现611个差异蛋白，代谢组鉴定42种差异代谢物。共同富集于精氨酸生物合成和苯丙氨酸代谢通路，其中糖尿病相关代谢物L-色氨酸显著下调。

这项发表于《Cell Biomaterials》的研究开创了"微生物仿生治疗"新范式。其重要意义在于：首次实现GLP-1的肠道原位持续分泌，突破口服生物利用度瓶颈；创新的Fe-TA/CLGN双涂层技术为活菌制剂口服提供普适性方案；揭示SCFAs-氨基酸代谢轴新机制。相比现有GLP-1受体激动剂，该策略在降低血糖波动(OGTT-AUC下降58%)和改善胰岛素抵抗(HOMA-IR降低67%)方面展现出优势，同时避免注射治疗的痛苦。未来通过灵长类模型验证后，这种"智能菌群疗法"或将成为代谢疾病治疗的颠覆性选择。