近日，深圳湾实验室化学生物学研究所饶浪课题组与合作团队在Cell Biomaterials期刊发表了题为“Yogurt-inspired hybrid membrane vesicles for the prevention and treatment ofHelicobacter pyloriinfection”的研究论文。研究团队受酸奶组分启发，通过将细菌外膜囊泡（OMVs）与改性乳脂肪球膜囊泡（MMVs）融合，构建了一种新型杂化膜囊泡（hMVs），用于预防和治疗幽门螺杆菌感染。该系统在在有效降低幽门螺杆菌感染的同时，兼具促进受损胃黏膜上皮修复的功能，这一研究成果有望为幽门螺杆菌感染的预防与治疗提供了可行的解决方案。

研究背景

幽门螺杆菌（H. pylori）是一种革兰氏阴性菌，全球约有50%的人口受其影响，其主要定植于胃黏膜，是多种胃肠疾病（例如慢性浅表性胃炎、慢性萎缩性胃炎、十二指肠溃疡，甚至胃癌）的重要始动因子，是全球性的公共卫生问题之一。目前，临床上针对幽门螺杆菌感染主要以抗生素治疗为主，如三联疗法（质子泵抑制剂、克拉霉素和阿莫西林）和四联疗法（质子泵抑制剂、铋剂、四环素和甲硝唑）。然而，这些依赖抗生素的疗法具有明显缺陷，包括幽门螺杆菌耐药性增强、根除率下降、无法有效修复受损的胃黏膜屏障以及导致胃部微生态失调等。因此，开发非依赖抗生素的幽门螺杆菌感染新疗法，对减缓耐药和预防胃肠道疾病具有重要意义。

设计思路：

宿主细胞膜与病原体（包括细菌和病毒）之间互作的受体-配体特征，为制定广泛的抑制黏附和定植策略提供了重要依据。细胞外囊泡 (EVs) 和仿生膜囊泡，包含源自宿主细胞膜的天然同源蛋白分子，可以有效阻断病原体与宿主之间的受体-配体相互作用。乳脂肪球膜 (MFGM) 是一种包裹天然牛奶中乳脂肪球的生物膜，富含极性脂质、胆固醇和膜特异性糖蛋白等功能分子。这些成分有助于维持肠道上皮细胞的稳态，调节黏膜免疫，并促进受损黏膜愈合等。本研究将H. pylori外膜囊泡（OMVs）与改性乳脂肪球膜囊泡（MMVs）融合，构建了一种兼具“抗黏附促修复”特性的新型杂化膜纳米囊泡（hMVs），用于预防和治疗幽门螺杆菌感染。研究成果以“Yogurt-inspired hybrid membrane vesicles for the prevention and treatment ofHelicobacter pyloriinfection”为标题发表于Cell Biomaterials期刊。

核心优势

• 仿生膜纳米囊泡（hMVs）可作为抑制H. pylori感染的非抗生素策略；

• hMVs通过调节细胞膜脂筏和紧密连接蛋白ZO-1表达来增强或维持胃黏膜上皮完整性；

• hMVs通过减少细胞炎性因子分泌和中性粒细胞募集来减轻炎症；

• hMVs具有维持胃部益生菌丰度的潜力。

主要结果呈现

杂化膜囊泡（hMVs）的构建及其表征（图1）：首先对细菌细胞外膜囊泡（OMVs）和乳脂肪球膜分别进行提取、纯化和改性处理。然后，进一步将纯化的OMVs与工程化的乳脂肪球膜纳米囊泡MMVs挤推融合，得到融合产物hMVs。利用透射电子显微镜（TEM）和动态光散射（DLS）对hMVs进行形貌和尺寸表征。TEM和DLS结果表明，OMVs、MMVs和hMVs均具有典型的囊泡样结构，平均尺寸分别为173.3 nm、186.7 nm和178.0 nm。随后运用荧光标记和SDS-PAGE等方法确定两种组分成功融合，并运用蛋白质组学技术对融合囊泡的蛋白质特征及潜在功能进行分析。

图1 工程化纳米囊泡（hMVs）作用机制示意及其制备与表征

体外探索hMVs与AGS细胞的互作（图2）：首先对 hMVs 的细胞毒性进行检测，结果显示其对细胞几乎无毒，安全性良好。随后，通过划痕实验、免疫荧光染色以及巨噬细胞吞噬凋亡细胞实验，系统评估 hMVs 在促进受损上皮细胞修复、维持细胞膜脂筏结构、增强紧密连接蛋白 ZO-1 表达，以及提高巨噬细胞清除凋亡细胞能力等方面的作用。结果表明，hMVs 在多个层面上具有良好的上皮保护与修复功能，且可以在小鼠胃部长时间滞留，有助于发挥幽门螺杆菌感染的防治作用。

图2 体外和体内hMVs与胃上皮细胞的相互作用研究

动物模型验证（图3）：在明确上述功能基础上，进一步通过动物模型验证了hMVs在预防和治疗幽门螺杆菌感染中的作用。实验结果显示，给小鼠持续一周灌胃hMVs，可使幽门螺杆菌的定植载量分别降低 86% 和 66%。同时，该治疗策略还可以通过抑制炎症因子IL-8的产生，减少了中性粒细胞的募集等方式减轻胃部炎症反应，同时也在一定层度上维持了胃内有益菌群的丰度，体现出良好的抗菌与黏膜修复效果。

图3 hMVs修复H.pylori感染后的胃黏膜屏障损伤并降低体内H.pylori的黏附程度

意义与展望

该研究提出的口服仿生膜囊泡是一种简单、安全、高效的非抗生素依赖性幽门螺杆菌防治策略，在预防和对抗幽门螺杆菌感染的同时，最大程度降低出现耐药性的风险，兼顾了胃肠道稳态的维持，为应对病原菌感染的防治提供了新型非抗生素依赖性纳米复合物平台。下一步团队将聚焦主要功能蛋白质筛选及广谱抗病原菌感染纳米复合物构建，积极推动其临床转化应用。

论文信息

深圳湾实验室博士后刘路杰为本文第一作者，深圳湾实验室饶浪研究员、新加坡国立大学陈小元教授、清华大学喻国灿助理教授为本文通讯作者。本项目得到了深圳市医学研究专项基金、国家自然科学基金和新加坡国家医学研究委员会基金的支持。

原文信息：

Yogurt-inspired hybrid membrane vesicles for the prevention and treatment ofHelicobacter pyloriinfection

文章来源|饶浪课题组

编辑|鲍文旭

责编|远 山

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