[發明專利]一種光響應型工程菌腸道靶向光遺傳載體系統及構建方法和應用

有效

• 申請號: 202010320056.0
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111557918B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 王漢杰;崔梅慧;劉晶;孫韜;潘惠卓
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: A61K9/19
• 分類號: A61K9/19;A61K47/46;A61K38/18;A61K48/00;A61P1/00;C12N15/70;C12N15/65;C12N15/12;C12R1/19
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 韓曉梅

本發明涉及一種光響應型工程菌腸道靶向光遺傳載體系統，所述系統為藍光響應工程菌BL21@pH敏感微球載稀土納米材料@酸?堿?酶穩定的雙組分微球，該雙組分微球為均勻包裹殼聚糖的工程菌BL21@海藻酸鈉微球載稀土納米材料@酸?堿?酶穩定微球。本發明光響應型工程菌腸道光遺傳載體系統為一種藍光響應工程菌BL21@pH敏感微球載稀土納米材料@酸?堿?酶穩定的雙組分微球，形貌均一，分散性好，可靶向炎癥性腸病病灶部位，同時釋放藍光響應的工程菌BL21和稀土納米材料@酸?堿?酶穩定微球，利用“光遺傳技術”實現外源工程菌的精準有效定植，進一步實現對炎癥性腸病的緩解與治療。

技術領域

本發明屬于生物技術和醫藥技術領域，尤其是一種光響應型工程菌腸道靶向光遺傳載體系統及構建方法和應用。

背景技術

臨床應用表明，重組工程菌移植在艱難梭菌感染、炎癥性腸病、糖尿病、癌癥、肝硬化及相關腦病的預防、緩解和治療中發揮著不可或缺的作用。已有研究報道，通過重組工程菌定植可緩解臨床上90％的艱難梭菌感染癥狀；在帕金森病動物模型中，重組工程菌移植在調節運動功能缺損和神經炎癥方面也發揮重要作用。此外，與口服或注射用藥相比，細菌作為腸道的內生“藥物工廠”，更適合小分子蛋白質和多肽藥物的遞送，避免了藥物遞送過程中的降解和免疫排斥。傳統的重組工程菌定植方法依賴于細菌本身的隨機沉降，從而使工程菌的定植周期和定植位置無法控制，導致重組工程菌臨床推廣應用處于停滯狀態。

一般來說，重組工程菌成功定植的必要條件是重組菌錨定于腸上皮細胞或黏膜層。這種錨定現象取決于細菌表面黏附蛋白與其相互作用。有報道稱，乳酸菌表面形成菌毛的SpaCBA蛋白復合物是使其黏附于宿主腸道腸上皮細胞和黏液層的原因。其中微生物具有不同的黏附相關大分子(蛋白質、血凝素和多聚糖等)分泌系統，通過調控的方式來控制微生物分泌預期數量的大分子，使外源工程菌時空精準地定植于宿主特定腸斷(十二指腸、空腸、回腸、結腸等)，有望解決重組工程菌移植面臨的臨床難題。本申請人設想通過調控使工程菌在“開”和“關”狀態下相互轉化。在“開”狀態下，工程菌分泌黏連蛋白協助定植，在“關”狀態下，工程菌處于靜息狀態。目前，小分子物質調控系統，如tetracycline-induced TetR系統和BHT-induced PR-α系統，已用來影響工程菌的生物學功能。然而，由于在復雜的腸道環境中難以追蹤化學誘導物質，因此增加了精準調控的難度。“光遺傳技術”的時空精度在神經調節領域中表現突出。其中，光遺傳調控方法通過遺傳編碼光依賴受體或光敏感轉錄元件已在細胞分辨率水平上實現了對神經元的精確操作。與化學誘導劑相比，光以其毒性小、快速激活和失活等優點在控制細胞行為方面表現出巨大潛力。利用光作為媒介，如藍光敏感的pDawn系統和紅光敏感的Cph8系統，已經能夠準確地調控細菌的基因表達。

通過檢索，尚未發現與本專利申請相關的公開專利文獻。

發明內容

本發明目的在于克服現有技術中的不足之處，提供一種光響應型工程菌腸道靶向光遺傳載體系統及構建方法和應用。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種光響應型工程菌腸道靶向光遺傳載體系統，所述系統為藍光響應工程菌BL21@pH敏感微球載稀土納米材料@酸-堿-酶穩定的雙組分微球，該雙組分微球為均勻包裹殼聚糖的工程菌BL21@海藻酸鈉微球載稀土納米材料@酸-堿-酶穩定微球；

所述工程菌BL21@海藻酸鈉微球載稀土納米材料@酸-堿-酶穩定微球包括工程菌BL21pUC19-pDawn-Ag43-TGF-β1、稀土納米材料@酸-堿-酶穩定微球和海藻酸鈉；所述工程菌BL21@海藻酸鈉微球載稀土納米材料@酸-堿-酶穩定微球具有高效遞送工程菌BL21和稀土納米材料的雙組分遞送功能；

所述工程菌BL21pUC19-pDawn-Ag43-TGF-β1包含光響應啟動子pDawn、黏附基因Ag43、工程菌表面展示因子TGF-β1；所述光響應啟動子pDawn、黏附基因Ag43具有光控定位功能，工程菌表面展示因子TGF-β1能夠與腸道黏膜系統共同承擔免疫協同功能；