基于双工程菌的“锁扣”生物活材料构建及其体内肠道滞留应用

摘要

生物活材料的研究主要集中在利用单一细菌生产生物膜、水塑料等体外应用。由于菌株尺寸较小,当其应用于体内时,容易发生逃逸,导致滞留效果较差。为解决这一难题,本研究借助大肠杆菌(Escherichia coli)表面展示系统(Neae),在两个菌株表面分别展示SpyTag和SpyCatcher,构建一种双菌“锁扣”型生物活材料生产系统。两菌株之间通过SpyTag和SpyCatcher的结合,发生原位交联,从而长时间滞留在肠道部位。体外实验表明两菌株混合几分钟后,会发生明显的沉降。此外,利用共聚焦成像和微流控平台进一步证明了该系统在流动状态下的粘附效果。最后,为了验证该系统在体内应用的可行性,小鼠连续3d口服A菌(p15A-Neae-SpyTag/sfGFP)和B菌(p15A-Neae-SpyCatcher/mCherry),收集肠道组织进行冷冻切片染色。结果表明,相较于未结合菌株,该双菌系统能更多滞留在小鼠肠道,为生物活材料进一步的体内应用奠定了基础。