口服工程化大肠杆菌EcN-Tff1通过肠道螯合铜有效缓解铜中毒

《Microbial Cell Factories》：Engineering of copper-binding probiotic for the treatment of copper poisoning in a drinking water-induced mouse model

　　

摘要

背景

铜中毒是一种以多器官毒性为特征的严重疾病，然而现有疗法疗效有限且存在不良反应，亟需更安全、更有效的铜清除方案。本研究旨在构建一种能够螯合肠道内铜的益生菌株，并评估其在铜中毒小鼠模型中的治疗潜力。

结果

我们对大肠杆菌 Nissle 1917进行了工程改造，使其表面展示多种铜结合元件，并确定过表达Tff1的菌株（EcN-Tff1）具有最高的铜结合能力。在通过补充铜的饮用水建立的铜中毒小鼠模型中，口服EcN-Tff1显著减轻了疾病表型，表现为体重增加、肝脏炎症减轻以及肝脏病理损伤缓解。EcN-Tff1治疗增加了粪便中铜的排泄，同时降低了肝脏和尿液中铜的蓄积，表明肠道途径的铜清除能力得到增强。16S rRNA扩增子测序显示，EcN-Tff1给药改变了肠道微生物组组成，包括Ligilactobacillus、Eubacterium siraeum group、Coriobacteriaceae_UCG-002和Faecalibaculum相对丰度的变化。利用PICRUSt2进行功能预测显示，该工程菌株调控了肠道微生物代谢通路，与信号转导、辅因子和维生素代谢、外源性物质生物降解、氨基酸代谢以及病原体感染相关的通路显著富集。

结论

本研究证明EcN-Tff1是一种有效的口服生物制剂，能够减轻铜负荷，为铜过载相关疾病提供了一种有前景的基于微生物的治疗策略。