蔡正伟
口服活体生物材料治疗肠相关代谢性疾病
报告人:蔡正伟
所在单位:上海交通大学医学院附属瑞金医院
报告人简介:蔡正伟，副研究员、硕士生导师，任医用水凝胶团队负责人。2019年博士毕业于华东理工大学应用化学专业，后于上海交通大学医学院附属瑞金医院从事博士后研究。长期致力于生物医用水凝胶与口服微球递送系统研究，重点攻克创伤微环境调节、难愈合创面修复、瘢痕抑制及烧伤相关脏器损伤干预。目前已在Nat Commun、Adv Mater、Adv Sci等国际顶尖期刊发表SCI论文70余篇，总引用逾5000+，H=38。申请专利10项，授权专利4项(2项转化，其中一项已开展10例临床实验)。主持国家自然科学基金、上海市卫健委面上项目在内的多项国家及省部级课题。入选上海市“超级博士后”激励计划，获中国国际大学生创新大赛优秀指导教师及“Wiley中国开放科学年度作者”奖。担任上海市科技专家库专家，Research、iMeta、VIEW等高影响力期刊的青年编委。
报告摘要:
研究背景：
肠道微生态失衡是诱发及加重多种肠相关代谢性疾病的核心驱动因素。尽管通过口服益生菌调节肠道菌群被视为一种极具前景的干预手段，但其长期疗效一直受限于游离菌体在复杂肠道环境中的定植能力不足。细菌个体在肠道内定植需经历附着、粘附、微菌落形成及生物膜成熟的漫长阶段，极易被胃酸、胆盐及肠道蠕动清除。近年来，微菌落因具备群体感应、分化协同及结构保护等多细胞行为，展现出远超游离菌体的生存优势，但如何实现其体外可控培养并作为活体生物材料稳定递送至肠道，始终是代谢性疾病微生态疗法面临的技术瓶颈。
研究目的：
为突破传统口服益生菌定植率低、无法长效调节代谢微环境的难题，本研究开发了一种新型口服活体生物材料——“EMS（Express Microcolony Service）”培养-递送一体化系统。该研究旨在通过设计具有应力松弛特性的双网络水凝胶基质，在3D培养体系中精准操纵益生菌微菌落的命运，实现微菌落的高效装载、抗逆运输与高丰度定植，从而为肠相关代谢性疾病提供一种具持续健康效益的创新干预路径。
研究发现：
研究证实，相较于传统浮游状态的单个菌体，微菌落展现出更优的群体感应、抗逆性及生物膜形成能力，定植相关基因表达显著上调。据此，研究团队成功构建了基于共价-离子双交联海藻酸水凝胶的EMS系统。该活体生物材料利用其独特的应力松弛和耐酸特性，为微菌落提供了充沛的可调营养及仿生细胞外基质支持。经流变学、溶胀-降解分析及培养参数的多维优化，EMS系统在体外显著增强了微菌落对胃酸、胆盐和抗生素的抵抗力。
在体内动物实验中，EMS递送的微菌落在小鼠盲肠和结肠的定植率分别升至传统口服游离菌的89倍和52倍，展现出极强的细胞粘附与胞外多糖分泌能力，生理适应性优异。此外，在肠道屏障受损及微生态失衡模型（如IBD小鼠模型）的验证中，单次口服EMS递送的大肠杆菌Nissle 1917微菌落，即可高效修复肠黏膜屏障、逆转肠道炎症并重塑菌群稳态。这种对肠道微生态的深度重塑及长效维持能力，在疗效上可比肩一线药物5-ASA，且无需持续给药，为进一步逆转并治疗肠菌相关的代谢紊乱奠定了坚实的机制与实验基础。
研究意义：
本研究标志着口服微生态干预从传统的“游离活菌个体补充”向“多细胞微菌落集成”的关键跨越。EMS活体生物材料不仅重塑了益生菌的肠道定植理论，更将递送单位升级为功能高度集成的微菌落。借助水凝胶基质优化生长调控与口服递送，该系统实现了肠道微生态的长效重塑与屏障修复，为临床治疗肥胖、糖尿病等肠相关代谢性疾病，甚至肿瘤、肠道炎症等其他肠菌介导的复杂疾病，提供了一个高度可临床转化的全新干预策略。
