肠道菌群与健康息息相关，尤其是与炎症性肠病等慢性炎症密切相关。直接补充益生菌是一种有前景的治疗策略，但普通益生菌难以在恶劣的肠道环境中有效定植并发挥作用。

2026年4月22日，扬州大学杨云鹏及中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心孙强共同通讯（于佩君为本研究第一作者）在Cellular & Molecular Immunology在线发表题为Construction of an engineered Escherichia coli strain with enhanced intestinal colonization and anti-inflammatory efficacy in colitis的研究论文。

该研究通过合成生物学手段，对一种经典益生菌进行“三重强化”改造，使其变成一种能在肠道内“扎根”并精准调节免疫的“活体药丸”，在结肠炎小鼠模型中显示出卓越疗效。

底盘与瓶颈：明星益生菌的“短板”

大肠杆菌Nissle 1917（EcN）是一种非致病性菌株，因其安全性高、遗传工具成熟，被视为理想的“底盘细胞”用于构建工程益生菌。然而，天然EcN在肠道中的定植能力有限，如同“过路客”，限制了其作为长效治疗平台的应用。

三重强化：设计能“扎根”肠道的工程菌

为解决这一瓶颈，研究团队对EcN进行了三项精准的基因工程改造，构建了名为EcN-CPM的新菌株：

1.强化生存：同时导入耐酸基因 PatE和胆汁酸外排基因 MdtM，使其能协同抵抗胃酸和胆汁的严酷环境，确保更多活菌到达肠道。

2.强化定植：增强表达与 卷曲菌毛 相关的基因。这种菌毛能像“锚”一样帮助细菌牢牢黏附在肠黏膜上，延长其在肠道内的停留时间。

显著疗效：缓解结肠炎并重塑菌群

在葡聚糖硫酸钠诱导的结肠炎小鼠模型中，口服EcN-CPM展现出强大效果：相比对照组，治疗组小鼠的结肠缩短减轻、肠道屏障功能改善、炎症因子水平显著下降。更重要的是，它能重塑紊乱的肠道菌群：降低致病性大肠杆菌-志贺氏菌的丰度，同时促进有益菌norank_f_Muribaculaceae的增殖。

口服给予经改造的具有更强益生菌特性的 EcN 菌株 EcN-CPM，能够缓解由 DSS 引发的结肠炎小鼠的疾病表型（图源自Cellular & Molecular Immunology）

深入机制：调节代谢与免疫，恢复稳态

研究进一步揭示了其多层面的作用机制：

1.代谢层面：norank_f_Muribaculaceae是一类重要的短链脂肪酸产生菌。EcN-CPM通过促进其生长，恢复了肠道内短链脂肪酸的水平。这些脂肪酸不仅能抑制病原菌，本身也具有抗炎作用。

2.免疫层面：伴随菌群和代谢物的改善，肠道免疫平衡得以恢复。EcN-CPM治疗上调了调节性T细胞相关标志物，下调了辅助性Th17细胞相关炎症因子，将失衡的 Th17/Treg 比例拉回正常状态，从而直接缓解炎症。

总结与展望

该研究成功将合成生物学理念应用于益生菌开发：

1.理念创新：从“补充”益生菌转向“设计”功能增强型益生菌，使其具备克服体内环境挑战、精准执行治疗任务的能力。

2.机制清晰：系统阐明了工程菌从“定植”到“调节菌群”再到“恢复免疫平衡”的全链条作用机制。

3.平台价值：构建的 EcN-CPM 是一个多功能强化平台，其设计策略（增强耐受、促进黏附）可为开发针对其他疾病的下一代“活体疗法”提供通用蓝图。

这项研究标志着工程益生菌正从概念走向更为精准、高效的现实，为治疗结肠炎等复杂疾病提供了崭新的策略。

参考消息：https://www.nature.com/articles/s41423-026-01415-w