今日Science：高纤维饮食或有益免疫治疗，益生菌存疑 | 热心肠日报

今天是第2039期日报。

Science：高纤维饮食或有益免疫治疗，益生菌存疑

Science[IF:47.728]

① 评估黑色素瘤患者的粪便菌群组成（n=293）、益生菌（n=158）和膳食纤维（n=128）的摄入情况，及与ICB治疗反应的关系；② 治疗前使用益生菌与较差的PFS和治疗应答相关，但不显著；③ 膳食纤维摄入充足（≥20克/天）与较好的PFS和治疗应答相关（尤其纤维摄入充足且不补充益生菌者），纤维摄入每增加5克/天，疾病进展或死亡风险降低30%；④ 小鼠中，低纤维饲喂或补充益生菌会降低抗PD-1治疗效果，伴随肿瘤中IFNγ阳性的细胞毒性T细胞减少。

Dietary fiber and probiotics influence the gut microbiome and melanoma immunotherapy response
12-23, doi: 10.1126/science.aaz7015

【主编评语】肠道菌群可以调节癌症患者对免疫检查点阻断（ICB）治疗的应答。饮食习惯和补充剂（如益生菌）可以影响肠道菌群，但这些饮食因素对癌症免疫治疗的影响尚待深入研究。Science最新发表的一项由Jennifer A. Wargo团队与合作者团队开展的研究，结合临床观察和动物实验，探索了益生菌和膳食纤维摄入对ICB治疗抗癌效果的影响。该研究首先在临床队列中检验了之前报道的与ICB应答相关的肠道菌群特征，如瘤胃球菌科（有降解淀粉和发酵纤维的功能）的富集。然后，研究者通过分析黑色素瘤患者的饮食问卷，发现益生菌摄入似乎与较差的治疗结果相关，而充足的膳食纤维摄入则与更好的ICB治疗应答和无进展生存期（PFS）相关。之后，研究者在小鼠模型中对这些发现进行了检验，表明两种饮食因素对ICB疗效和抗肿瘤免疫有不同的影响，并证实肠道菌群介导了膳食纤维对ICB治疗的有益作用。虽然相关结论还需在更大的患者队列和临床试验中验证，而且益生菌以及活菌制剂对免疫治疗的影响很可能也因具体的菌株和配方而异，这些发现对癌症ICB治疗的临床实践和研究具有重要参考价值，特别是强调了高纤维饮食（多吃蔬菜、水果、豆类和全谷物）的重要性。（@mildbreeze）

Nature Reviews：工程化的活性生物材料（综述）

Nature Reviews Materials[IF:66.308]

① 传统的生物材料包括改善健康的益生菌，及用于生物催化的工程化设计的微生物或生物膜；② 生物活性材料可作为细胞内外生物传感器、恢复皮肤菌群的皮肤贴片、创面贴片和组织粘接剂的自生长生物膜、支持组织再生的活性结构支架、自我补充和个性化药物洗脱材料使用；③ 微生物包埋主要应用于生物膜工程化、微胶囊、纺织以及生物材料的3D打印；④ 生物活性材料应用要考虑微生物与材料之间的交互作用、生物兼容、免疫原性测试以及安全性问题。

Engineered living biomaterials
08-31, doi: 10.1038/s41578-021-00350-8

【主编评语】Nature Reviews Materials发表的综述文章，重点介绍了工程生物材料在生物医学方面的应用，包括生物传感、伤口愈合、基于干细胞的组织工程和药物传递等，并进一步提出了工程生物材料现阶所面临的挑战及未来应用。（@nana）

王小磊+祝荫：精准有效治疗幽门螺杆菌感染的新型纳米药物

Advanced Materials[IF:30.849]

① 制备抗坏血酸棕榈酸盐（AP）水凝胶包裹的pH响应型金属-有机骨架制氢纳米颗粒（Pd(H) @ ZIF-8）；② AP通过静电作用靶向并粘附于胃酸环境中的炎症部位，经金属蛋白酶水解后释放Pd(H) @ ZIF-8；③ Pd(H) @ ZIF-8可被胃酸分解，产生锌离子和氢，增加细菌细胞膜通透性、杀灭幽门螺杆菌、增加粘膜修复蛋白表达、缓解炎症反应、修复胃黏膜；④ Pd(H) @ ZIF-8还可避免肠道菌群失衡，为治疗幽门螺杆菌感染提供了精确、有效、健康的策略。

Metal-Organic-Framework-Based Hydrogen-Release Platform for Multieffective Helicobacter Pylori Targeting Therapy and Intestinal Flora Protective Capabilities
10-16, doi: 10.1002/adma.202105738

【主编评语】幽门螺杆菌感染是慢性胃炎、消化性溃疡和胃癌的主要病因之一。传统方法利用抗生素消除幽门螺杆菌，没有靶向作用，会导致严重的细菌耐药性和肠道菌群失调。此外，抗生素也很难解决幽门螺杆菌感染引起的炎症反应或胃粘膜屏障受损。Advanced Materials近期发表了南昌大学化学学院王小磊和南昌大学第一附属医院祝荫作为共同通讯作者的研究成果，报道了一种PH响应型金属有机框架制氢纳米颗粒（Pd(H)@ZIF-8）系统，可实现特异性杀死幽门螺杆菌，缓解炎症的的作用，同时还有效避免了对肠道菌群的破坏。（@nana）

国内团队：新型纳米递送系统延长药物在胃肠道的滞留时间

Nature Communications[IF:14.919]

① 将核心疏水末端儿茶酚修饰的亲水聚乙二醇合成为非复杂纳米颗粒双齿氢键驱动自组装凝聚层NPA2；② NPA2凝聚层无静电相互作用力，不依赖pH和盐，具备湿生物粘附性和生物相容性，对消化酶存在抗性；③ 在体内模型中，Cy7修饰NP2凝聚层表现出胃肠道滞留时间延长超过2天，药物缓释效果增强；④ 载有地塞米松磷酸钠盐 (Dex-P）的NPA2凝聚物在DSS诱导的结肠炎模型中具有较优的治疗效果；⑤ Dex-P/NPA2通过调节先天免疫以及恢复菌群稳态缓解结肠炎。

Nanoparticle-assembled bioadhesive coacervate coating with prolonged gastrointestinal retention for inflammatory bowel disease therapy
12-09, doi: 10.1038/s41467-021-27463-6

【主编评语】治疗炎症性肠病等胃肠道疾病的一个关键挑战是开发一种能够在胃肠道长期滞留的口服给药系统。来自香港中文大学的赵伟仁和华南理工大学的边黎明合作在Nature Communications发表文章，开发出一种新型纳米颗粒给药系统，可有效提高药物在胃肠道的滞留，延长药物的释放时间，或可用于治疗胃肠道疾病药物的递送。（@章台柳）

大连工业大学：利用糖原纳米颗粒运载人参皂苷，缓解小鼠结肠炎

Biomaterials[IF:12.479]

① 尿刊酸和α-硫辛酸修饰糖原，封装人参皂苷Rh2形成Rh2纳米颗粒（Rh2NPs），用于溃疡性结肠炎 (UC)治疗；② Rh2NPs具备低pH和氧化还原敏感特性，体外可抑制细胞促炎因子及NO产生，被RAW264.7细胞内吞抑制其凋亡；③ Rh2NPs在体外体内表现出良好生物相容性，可改善DSS诱导的小鼠体重减轻、DAI评分和MPO活性等，减轻小鼠的组织损伤和炎症浸润；④ Rh2NPs可改善DSS诱导小鼠肠道菌群的多样性和丰度，恢复菌群多样性，Rh2NPs比Rh2疗效更好。

Glycogen-based pH and redox sensitive nanoparticles with ginsenoside Rh for effective treatment of ulcerative colitis
08-20, doi: 10.1016/j.biomaterials.2021.121077

【主编评语】Biomaterials发表的来自大连工业大学胡蒋宁团队的研究成果，开发了一种基于pH和氧化还原还原双重反应的纳米给药系统。该系统具有良好的稳定性、生物相容性和体内安全性。负载人参皂苷Rh2的纳米颗粒（Rh2NPs）具有对pH和氧化还原敏感的缓释特性。Rh2NPs不仅能显著改善小鼠结肠炎症状，抑制炎症，修复肠道损伤，还能有效维持肠道菌群稳态。本研究为结肠炎的有效治疗提供了理论依据。（@nana）

一种新型厌氧益生菌的包被方法

Journal of the American Chemical Society[IF:15.419]

① 使用FDA安全认证的Fe3+和三种天然酚类，可以有效、快速形成金属-酚网络模体系，具有较好的成核作用，能有效包裹包括细胞、细菌、真菌等生物活性单位；② 该MPN原料成本低，安全性高，作为一种刚性屏障，在固相和液相中均抑制包被菌的分裂，抑制作用与包被厚度无关；③ MPN包被的细菌具较好的细胞活力；④ 弱酸处理可“按需”降解MPN从而释放包被菌，适合口服给药递送至肠道；⑤ MPN包被在冻干工艺处理中可有效保护包被菌。

Protection of Anaerobic Microbes from Processing Stressors Using Metal–Phenolic Networks
12-09, doi: 10.1021/jacs.1c09018

【主编评语】肠道菌群在维持肠道健康和稳态中发挥着重要的作用。肠道疾病的发生通常都与肠道菌群变化有着密切的关系，因此肠道菌群的干预是肠道疾病临床治疗方面重要的手段之一。尽管目前已有很多商业化的益生菌产品，但是很多肠道益生菌是厌氧菌，这类益生菌很难通过目前益生菌制剂加工过程制备成有效活菌制剂。近期一篇发表在美国化学会志（Journal of American Chemical Society）的研究，通过利用金属Fe和天然酚类形成的天然包被，开发了一种自组装的、可以有效提高益生厌氧菌——多形拟杆菌生存力和稳定性的包被方法，通过该方法包被的多形拟杆菌可以显著耐受温度胁迫和氧胁迫。这一进展将显著增加可稳定生产的益生微生物的范围，促进新型益生菌的开发和制备。（@Zhonghua）

港中大：胃肠道穿孔敷伤新型水凝胶

Science Advances[IF:14.136]

① 制备一种自凝和可黏附的聚乙烯亚胺+聚丙烯酸（PEI/PAA）粉末；② 基于强物理相互作用，PEI/PAA可在2秒内吸收界面水，在原位形成物理交联水凝胶；③ PEI/PAA物理交联聚合物可扩散到基质聚合物网络以增强湿附着力；④ 尽管存在机械性挑战和组织表面不规则问题，表面沉积的PEI/PAA可有效弥合猪的胃和肠损伤；⑤ 进一步实验证明PEI/PAA粉末可以提高大鼠胃穿孔的治疗效果；⑥ 因此是一种易合成、兼容性良好，具有广阔应用前景的生物黏合剂。

Ultrafast self-gelling powder mediates robust wet adhesion to promote healing of gastrointestinal perforations
06-02, doi: 10.1126/sciadv.abe8739

【主编评语】香港中文大学边黎明（CORMed）、Philip Wai Yan Chiu及团队在Science Advances发表文章，开发一种自凝和可黏附的聚乙烯亚胺+聚丙烯酸（PEI/PAA）新型水凝胶。阐述其如何克服界面水的干扰，在湿组织上实现生物黏合剂的强黏附这一来自临床的挑战和需求。（@solo）

Nature Reviews：动物-细菌共生研究，如何应对全球化挑战？（评论）

Nature Reviews Microbiology[IF:60.633]

① 宿主-微生物的共生研究，涉及多种、交叉学科，正从微观走向宏观（如全系生物学）；② 在快速全球化的背景下，共生研究旨在促进可持续发展，维持生物多样性、食物充足和环境保护；③ 提出三个相关假说：全球变化导致共生关系从稳定变为不稳定状态；④ 全球变化促进病理反应而非共生关系；⑤ 全球变化促进多样性高的微生物与宿主共生，而多样性低的微生物或将消失；⑥ 更多共生模型的建立和实地考察，可以提高共生研究实验结果的有效性和可重复性。

Harnessing the power of host-microbe symbioses to address grand challenges
08-06, doi: 10.1038/s41579-021-00619-3

【主编评语】人类依赖于宿主-微生物共生关系及其形成的生态系统来提供各种服务，包括食物和健康。Nature Reviews Microbiology发表的评论指出在快速全球化的背景下，研究共生关系的重要性，以及如何从宏观层面通过掌握动物-细菌互作，应对挑战，促进可持续发展。（@solo）

Nature：中国科学家发现产甲烷古菌的碳代谢全新途径

Nature[IF:49.962]

① 首先通过稳定碳同位素标记试验，证实加入的正构烷烃几乎完全转化为甲烷和二氧化碳；② 再通过宏组学分析，发现了一种新型的古菌Ca. Methanoliparum，这一古菌具有完整的烃降解与甲烷产生的代谢途径；③ 进而检出了烷烃降解产甲烷过程中的关键中间代谢产物，从而进一步证实了这种新型古菌的碳代谢途径；④ Ca. Methanoliparum可以直接氧化长链烷基烃，其通过β—氧化、Wood-Ljungdahl途径进入产甲烷代谢，不需要通过互营代谢来完成。

Non-syntrophic methanogenic hydrocarbon degradation by an archaeal species
12-22, doi: 10.1038/s41586-021-04235-2

【主编评语】北京时间12月23日，国际顶尖学术期刊《Nature》在线发表了农业农村部沼气科学研究所能源微生物创新团队的最新研究成果《Non-syntrophic methanogenic hydrocarbon degradation by an archaeal species》（非互营降解石油烃产甲烷的古菌）。该团队与深圳大学、德国马克斯普朗克海洋微生物研究所、中石化微生物采油重点实验室等单位合作，发现一种新型的产甲烷古菌，这种古菌可以直接将复杂有机物降解生成甲烷，不需要通过互营代谢来完成，这个发现突破了我们的传统认知，是一项重要的理论突破，未来有望应用在地下枯竭油藏残余原油的开采中。（@刘永鑫-中科院-宏基因组）

感谢本期日报的创作者：mildbreeze，Jack Chen，DMG-Quasimodo，Johnson，十年雪落，Pumpkin，solo，刘永鑫-中科院-宏基因组

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