Clostridium butyricum M588(Miyarisan Pharma)

Pivotal Phase 3 trial of MO-03 builds on prior studies that demonstrated enhanced immunotherapy benefit without added toxicity MOUNTAIN VIEW, Calif.--(BUSINESS WIRE)--Osel Inc., a clinical-stage biopharma company pioneering live biotherapeutic products (LBPs), today announced a clinical trial agreement with SWOG Cancer Research Network for a pivotal Phase 3 clinical trial of its lead oncology candidate, MO-03, in combination with standard immuno-oncology (IO) regimens for advanced and metastatic renal cell carcinoma (mRCC). This marks the first-ever pivotal trial of a microbiome-based oral therapy in oncology. The BIOFRONT trial will build on promising results from two prior clinical studies led by Dr. Sumanta Kumar Pal, MD, FASCO at City of Hope. In those studies, prior formulations of the product were added to nivolumab and ipilimumab or to cabozantinib and nivolumab and showed statistically significant improvements in response rates and progression free survival, without added toxicity. 1,2 A recent dose-escalation study confirmed favorable safety across higher dose levels, with no increase in immune-related adverse events, leading to a new high-potency capsule formulation, MO-03, specific for oncology. “The study represents a major advance for patients with advanced RCC,” said Dr. Pal. “While other combination approaches in the front-line setting add significant toxicity, MO-03 could possibly augment the efficacy of immunotherapy-based regimens without compromising quality of life.” The Phase 3 randomized, double-blind study will enroll approximately 700 patients across up to 150 SWOG sites in the United States, comparing MO-03 plus approved IO therapy versus placebo plus IO. The trial is supported by the National Cancer Institute (NCI), part of the National Institutes of Health. Trial initiation is slated for Q1 2026. MO-03 is a high-potency capsule formulation of Clostridium butyricum Miyairi 588 (CBM588), developed specifically for oncology by Osel and Japan’s Miyarisan Pharmaceutical Co., which will supply the GMP product. Osel holds the Investigational New Drug applications (INDs) for CBM588 and MO-03 in the United States and has exclusive marketing rights to CBM588 and MO-03 pharmaceutical products in the United States, Canada, and Europe. “We appreciate the investment that SWOG/NCI is making in this pivotal trial, which will position MO-03 as a first-in-class LBP in oncology,” said Peter P. Lee, MD, Chairman of Osel. “We are actively working with Miyarisan to engage partners who are interested in commercializing MO-03, pending positive Phase 3 results. Recent market research among US oncologists and payers shows strong interest in MO-03 and a high likelihood of coverage in the mRCC setting.” The BIOFRONT trial, formally titled “S2419, Phase III Double Blinded Trial of Immune-Based Therapy with a Live Biotherapeutic CBM588 or Placebo for Frontline Therapy of Advanced Clear Cell Renal Cell Carcinoma,” is led by Principal Investigator (PI) Pedro C. Barata, MD, MSc, at University Hospitals Seidman Cancer Center. Co-PIs are Ulka Vaishampayan, MD, at University of Michigan Rogel Cancer Center, and Sumanta K. Pal, MD, at City of Hope. Osel holds the exclusive worldwide intellectual property rights for the use of Clostridium butyricum in oncology in combination with immune checkpoint inhibitors (ICIs) including the PD-1, PD-L1 and CTLA-4 inhibitors nivolumab, ipilimumab, pembrolizumab, cemiplimab, durvalumab, daclizumab, avelumab, or atezolizumab. The allowed claims specifically cover Clostridium butyricum as the sole live biotherapeutic product in combination regimens with ICIs and other anti-cancer agents. The intellectual property includes not only renal cell cancer but also extends to other major malignancies and microsatellite-instability high (MSI-H) cancers, including non-small cell lung cancer, melanoma, sarcoma, lymphoma, breast cancer, bladder cancer, cervical cancer, colon cancer, head and neck cancer, liver cancer, stomach cancer, or rectal cancer, supporting the broad clinical potential of MO-03. About Osel Inc. Osel Inc., a privately held biopharmaceutical company based in Mountain View, California, is focused on the development and commercialization of a portfolio of live biotherapeutic products (LBPs) to prevent or treat major medical conditions via modulation of the human microbiome. The company is a pioneer in the field of LBPs and primarily focuses on oncology and women’s health indications. Visit oselinc.com to learn more. References: 1. Ebrahimi H, Pal SK, et al. Cabozantinib and nivolumab with or without live bacterial supplementation in metastatic renal cell carcinoma: a randomized phase 1 trial. Nat Med. 2024;30(9):2576 2585. doi: 10.1038/s41591-024-03086-4. 2. Dizman N, Pal SK, et al. Nivolumab plus ipilimumab with or without live bacterial supplementation in metastatic renal cell carcinoma: a randomized phase 1 trial. Nat Med. 2022;28(4):704 712. doi: 10.1038/s41591-022-01694-6. Contacts Media Contact Colin Sanford colin@bioscribe.com Thomas Parks, PhD tparks@oselinc.com

前言 炎症性肠病（IBD）是一组具有重要临床意义的慢性胃肠道炎症性疾病，可对患者生活各方面产生重大影响。炎症性肠病的两种主要类型为克罗恩病（Crohn’s Disease, CD）和溃疡性结肠炎（Ulcerative Colitis, UC）。这两种亚型均属于复杂性疾病，其特征分别为胃肠道（克罗恩病）或结肠（溃疡性结肠炎）的进行性破坏性炎症。这些疾病的综合影响可能导致严重的身体和心理症状。目前全球患者人数已超过680 万，每年治疗费用通常高达1 万美元。 尽管克罗恩病和溃疡性结肠炎具有相似的发病机制，但二者仍表现出不同特征。克罗恩病可涉及消化系统的任何部位，而溃疡性结肠炎通常起始于直肠，并逐渐蔓延至整个结肠。炎症性肠病的确切发病机制尚不清楚，但普遍认为是由菌群失衡、免疫系统异常、遗传易感性和环境触发因素等多种因素复杂相互作用所致。尽管治疗方法不断发展，但炎症性肠病的管理仍具挑战性，往往需要终身用药，且这些药物可能存在潜在副作用。因此，开发新型有效的治疗策略显得尤为迫切。 2021 年，后生元被定义为 “对宿主具有健康益处的非活性微生物制剂和/ 或其成分”。这一全面定义涵盖了多种分子。需注意的是，类益生菌指的是灭活的益生菌细胞或粗制细胞提取物。虽然类益生菌可被视为后生元的一个子集，但后生元的范围更广，还包括益生菌产生的代谢产物。研究表明，益生菌和后生元在改善病理状态方面具有相似能力。然而，在后生元的安全性和肠道菌群调节方面，其相较于益生菌具有显著优势。后生元不存在存活风险，稳定性更高且易于储存，是益生菌的理想替代品。特别是，后生元作为下一代生物治疗剂，在治疗溃疡性结肠炎和其他多种炎症性疾病方面具有极高的适用性。 在治疗溃疡性结肠炎方面，与传统益生菌相比，后生元具有更高的稳定性、安全性和靶向生物活性，可通过多种作用机制缓解病情。研究表明，益生菌干预对克罗恩病患者效果不佳，但对溃疡性结肠炎患者显示出更良好的疗效。因此，本综述将重点关注可能有助于改善溃疡性结肠炎治疗的后生元生物活性成分，介绍后生元的主要来源和制备方法，并系统评估后生元在溃疡性结肠炎治疗中的疗效，着重分析其生物活性成分、通过屏障改善肠道健康的机制、免疫代谢重编程以及对菌群的调节作用。 1. 后生元的来源、制备与鉴定 本节将讨论后生元成分的来源和制备方法，并通过图1 和图2 进行展示 图 1. 后生元的主要来源。后生元来源于多种微生物，包括乳酸菌、下一代益生菌以及以酵母菌为代表的其他菌株。这些来源可产生丁酸、细菌素、免疫调节蛋白（如 Amuc_1100 蛋白、硫氧还蛋白）等多种生物活性化合物，这些化合物为后生元在溃疡性结肠炎（UC）治疗中发挥潜力提供了支持。 图 2. 用于保留生物活性成分的创新性制备技术及其特点。该图囊括了后生元生产中所采用的先进提取与灭活方法，包括传统溶剂提取法、超声辅助提取法、欧姆加热法，以及超临界二氧化碳（SC-CO₂）提取法。每种技术均会从提取效率、生物活性物质（如短链脂肪酸（SCFAs）、胞外多糖（EPS））的保留效果，以及对不同微生物来源的适用性三个维度进行评估。 乳酸菌是一类广泛存在于发酵食品中的微生物。这类革兰氏阳性菌具有出色的耐酸性和耐胆盐能力，使其能够在肠道环境中良好存活并发挥作用。乳酸菌涵盖多种细菌属，包括双歧杆菌属、乳杆菌属和链球菌属。 代谢组学技术的发展使得乳酸菌代谢产物的鉴定成为可能，这些代谢产物可产生胞外多糖、细菌素、短链脂肪酸和芳香族氨基酸等有益化合物。这些代谢产物对宿主生理的重要性已引起全球广泛关注。近年来，研究人员探究了益生菌（尤其是乳酸菌）在溃疡性结肠炎管理中的潜在益处。源自长双歧杆菌某个亚种和鼠李糖乳杆菌1.0320 的新型胞外多糖，已被证实能有效减轻葡聚糖硫酸钠诱导的肠道损伤，缓解结肠炎症状和氧化应激反应。这种作用具有浓度依赖性，且会影响肠道菌群组成。 机制研究表明，口服后生元制剂Probio-Eco（由热灭活的乳杆菌和双歧杆菌菌株组成）可通过同时调节肠道微生物组和代谢组来缓解结肠炎症。这一现象主要与粪便中丁酸盐水平的显著升高有关，丁酸盐作为一种重要的短链脂肪酸，在促进上皮细胞生长、增加黏膜黏液分泌和促进免疫耐受方面发挥着关键作用。这些后生元的健康益处极具前景，表明其在溃疡性结肠炎治疗中具有潜在价值。因此，乳酸菌被认为是目前应用最广泛的后生元原料之一。 近期研究表明，传统益生菌在溃疡性结肠炎治疗中存在定植效率低、个体反应差异大以及作用机制不明确等局限性。相比之下，下一代益生菌，如Akk 菌、普拉梭菌、脆弱拟杆菌和酪酸梭菌，通过后生元技术实现了基因工程改造和成分标准化，为溃疡性结肠炎治疗提供了新的解决方案。 在此背景下，通过基因工程和合成生物学技术，下一代益生菌被重新改造为“微生物工厂”。这种创新方法旨在提高抗炎分子的高浓度生产。通过灭活技术，这些进展能够保留免疫调节成分，从而摆脱了传统益生菌对定植能力的依赖以及个体反应差异的问题。大量研究表明，Akk 菌可通过改善肠屏障功能、上调与肠屏障完整性相关的基因表达以及促进抗菌肽的产生，来减轻炎症和氧化应激反应 。此外，Marion Lenoir 等人在小鼠研究中发现，普拉梭菌可通过产生丁酸盐发挥抗炎作用，丁酸盐能上调 Dact3 基因的表达。 酵母菌凭借其耐受强酸性胃环境和胆汁的能力，成为极具潜力的后生元来源。此外，酵母菌在加工和储存过程中稳定性极佳，受温度、pH 值等环境因素的影响较小。一项关于布拉氏酵母菌、热灭活布拉氏酵母菌以及布拉氏酵母菌来源的β- 葡聚糖在炎症性肠病管理中治疗效果的系统性比较研究显示，热灭活布拉氏酵母菌在调节肠道菌群组成和功能特征方面效果更优。源自布拉氏酵母菌的硫氧还蛋白被鉴定为新型后生元，其通过激活表皮生长因子受体通路，可减轻肠道炎症、增强上皮屏障完整性并缓解氧化应激反应，为炎症性肠病提供了一种靶向性强且安全的治疗策略。此外，研究发现某些酵母菌菌株还能产生共轭亚油酸异构体10-12tc 和丙酸。 研究表明，源自酵母菌的后生元可通过其抗炎特性显著缓解溃疡性结肠炎症状。这些发现凸显了酵母源益生菌在改善菌群失调以及与溃疡性结肠炎治疗相关的炎症病理生理方面的独特优势。 2.制备 2.1传统溶剂提取法 后生元化合物的分离主要采用基于溶剂的提取方法。Han 等人提出了一种从植物乳植杆菌Z057 的无细胞上清液中提取细菌素的新型技术。该方法使用体积比为1:1 的乙酸乙酯（作为提取溶剂），后续通过真空蒸发处理得到浓缩提取物。此外，在70°C 条件下，采用氯化钠提取胶红酵母的胞外多糖，可获得多样性丰富的有机物。该方法可用于酵母菌菌株中胞外多糖的提取为解决短链脂肪酸在提取过程中易挥发的问题，Gu 等人率先提出了一种碱性调节提取法，该方法采用氢氧化钠浓度梯度。这种创新方法显著提高了乙酸和丙酸的回收率，同时有效抑制了其挥发。此外，通过使用N - 叔丁基二甲基硅基- N - 甲基三氟乙酰胺进行同步提取和衍生化，简化了短链脂肪酸的分析流程。该方法无需进行耗能的超声处理，从而将分析工作量和处理时间减少了30% 以上。相比之下，传统溶剂提取法仍是分离非挥发性后生元代谢产物的重要方法，Lee 等人的研究也证实了这一点。 2.2超声辅助提取法 传统提取方法存在能耗高、二氧化碳排放量大以及使用有害溶剂等局限性，因此迫切需要开发可持续的分离技术。超声辅助提取技术作为一种极具前景的绿色替代方法，在提高提取效率和调节微生物生理反应方面具有双重功能。通过可控的声空化作用，超声波可产生微机械力，在保持细胞结构完整性的同时，可逆地增加细胞膜通透性。这种物理机制能够精确控制微生物代谢产物的释放，这是后生元生产中的关键因素。 在后生元制造领域，我们近期的研究建立了一套优化的超声处理方案（24 kHz，10 μm 振幅，3 次 ×5 分钟脉冲），该方案可显著促进短乳杆菌的发酵过程。与传统方法相比，采用该方案后，活菌数量、比生长速率、膜通透性和酸化速率均有所提高。这种处理方法具有非热特性，能够保留热敏性成分，同时实现可控的微生物灭活，这对于维持后生元的生物活性至关重要。 Brandao 等人首次证实了超声灭活（20 kHz，40 分钟）用于制备类益生菌的可行性。灭活后的干酪乳杆菌虽然失去了活性，但仍保留了其细菌成分，并具有调节菌群的特性，可改善高脂饮食诱导的小鼠体内代谢紊乱和心血管功能障碍。这项研究证实，超声波是一种能够保留功能成分的非热灭活技术，为后生元生产提供了安全高效的方法。 2.3欧姆加热辅助提取法 欧姆加热技术是一种利用电流通过食品自身电阻将电能转化为热能，从而实现食品快速均匀加热的技术。 与传统传热方法相比，这种高效的加热工艺可显著缩短总处理时间，并最大限度地减少热损伤。一项值得关注的研究发现，在对嗜酸乳杆菌LA-5、干酪乳杆菌01 和动物双歧杆菌乳亚种Bb-12 进行灭活处理时，采用欧姆加热（8 V/cm）比传统加热处理对细胞膜完整性的损伤更小，且能更好地保留类益生菌的功能结构。 与传统加热相比，欧姆加热可提高干酪乳杆菌对碳水化合物等营养物质的利用率，从而更有效地促进细菌生长。此外，一种由乳清和葡萄汁制成的饮料，添加经欧姆加热（8 V/cm，95°C，60 Hz 频率下处理7 分钟）灭活的干酪乳杆菌01 后，仍能保留细胞内酶和多糖等重要功能成分。这种特性可显著降低餐后血糖水平，并提高营养物质的生物利用度。这些结果表明，欧姆加热是一种可行的技术方法，可用于生产高效的类益生菌物质。 2.4超临界二氧化碳辅助提取法 超临界二氧化碳作为一种极具前景的非热技术，在后生元生产过程中可实现高效的微生物灭活。该方法可替代传统加热处理，有效保留有益的代谢产物和细胞成分。超临界二氧化碳的抗菌机制与其对微生物膜完整性的影响和对细胞内pH 值的调节作用有关。研究表明，超临界二氧化碳会增加细胞膜的流动性和通透性，破坏其结构完整性，并导致关键细胞成分发生不可逆损伤。 通过精确调节温度和压力参数，超临界二氧化碳在后生元的选择性提取方面展现出显著优势。这种方法可根据目标成分的理化性质实现针对性提取，同时最大限度地减少杂质的混入。然而，由于超临界二氧化碳本身极性较低，在处理极性或中等极性化合物时，需要添加共溶剂以优化提取效率。 目前，关于超临界二氧化碳辅助提取后生元的研究仍较为有限，但初步研究已揭示了其潜在的生物效应。一项对经超临界二氧化碳灭活的双歧杆菌的研究显示，其对雄性Wistar 大鼠具有显著的代谢影响，包括降低血清高密度脂蛋白胆固醇（HDL - 胆固醇）水平，以及升高白蛋白和肌酐浓度。这些发现表明，超临界二氧化碳处理不仅能实现微生物灭活，还可能调节后生元的生物活性。未来需要开展更多系统性研究，以阐明超临界二氧化碳处理参数与功能代谢产物保留之间的关系。 3.鉴定 后生元的描述和鉴定可能因涉及多种物质（包括死亡细胞、细胞碎片和微生物代谢产物）而变得复杂。由于难以对后生元的所有成分进行清晰的表征和定量分析，详细说明后生元的制备过程可能就足够。尽管研究人员致力于开发具有更高准确性和更快检测速度的创新方法，但在实际基质中对这些方法进行验证至关重要。因此，需要结合多种技术才能充分表征后生元。 准确鉴定后生元成分对于质量控制和机制验证至关重要。流式细胞术主要用于评估细胞活性，具有速度快和高通量的显著优势。相反，要精确鉴定和表征特定后生元化学成分（如短链脂肪酸、细菌素和胞外多糖）及其物理结构，则需要采用一系列分析方法，包括色谱法、质谱法、分光光度法、傅里叶变换红外光谱法和核磁共振法。由于后生元成分高度复杂，建立通用且标准化的鉴定和表征方案面临着巨大挑战。然而，后生元的表征必须包含三个基本要素：准确鉴定前体菌株、验证灭活过程的有效性，以及定量分析最终产品中的非活性细胞。 4.改善溃疡性结肠炎的后生元生物活性成分 后生元是指源自微生物的生物活性化合物，既可由活细菌产生，也可在细菌裂解时释放。这些化合物主要分为两类：（1）细菌固有的结构成分，包括细胞壁、细胞膜、胞外多糖、肽聚糖、S 层蛋白和脂磷壁酸；（2）位于细胞胞质中的生物活性分子，如短链脂肪酸、细胞内蛋白、氨基酸和肽。这些物质共同为宿主带来显著的生理益处。 4.1胞外多糖 微生物胞外多糖是细菌、真菌、酵母菌和微藻在生长和代谢过程中分泌的重要生物分子。源自后生元菌株的胞外多糖会影响肠道菌群组成和代谢产物的产生，可能在免疫调节和代谢稳态维持方面发挥积极作用。然而，其通过抑制溃疡性结肠炎中促炎信号通路来发挥直接治疗作用的机制尚未完全阐明。 胞外多糖调节溃疡性结肠炎炎症的关键机制包括促进短链脂肪酸的产生、抑制Fas/FasL 和TLR4/NF-κB 信号通路、激活Nrf2 信号通路、抑制促炎性Th17 细胞分化，以及促进CD4+T 细胞向调节性T 细胞分化。此外，后生元研究已从最初对粗制细菌提取物的观察，深入到对特定活性成分的详细分析。近期研究表明，源自泡菜中特定细菌产生的多糖EPS-W-1，可显著增加结肠长度，并有效缓解溃疡性结肠炎症状。阿尔新蓝和过碘酸- 希夫染色实验证实了其屏障修复功能，结果显示杯状细胞数量和黏液分泌量显著恢复，结肠上皮结构完整性也得到大幅改善。胞外多糖减轻葡聚糖硫酸钠诱导的小鼠结肠炎的能力表明，这是一个值得深入研究的领域。未来的研究应重点开展全面研究，深入探究胞外多糖的结构、功能、相互关系及临床应用等方面。 4.2短链脂肪酸 短链脂肪酸是肠道微生物在发酵膳食纤维和其他不可消化碳水化合物过程中产生的有机酸。主要的短链脂肪酸包括乙酸、丙酸和丁酸。 溃疡性结肠炎的发生与短链脂肪酸产生不足密切相关。短链脂肪酸对于维持结肠稳态至关重要，具有抗炎特性，同时还能增强结肠功能。结肠细菌分解膳食纤维产生的短链脂肪酸，已被证实对炎症具有缓解作用。值得注意的是，丙酸和丁酸可通过增强缺氧诱导因子- 1α（HIF-1α）依赖性肠黏膜屏障功能，来维持肠道稳态 。乙酸、丙酸和丁酸均对肠道炎症具有抑制作用。其抗炎作用的主要机制包括抑制脂多糖- TLR4（LPS-TLR4）通路，以及减少M1 型巨噬细胞极化，从而改善肠道内的炎症微环境。丁酸钠在缓解溃疡性结肠炎方面的作用尤为突出，它可通过抑制铁死亡、调节Nrf2/GPX4 信号通路，以及影响肠道微生物组来发挥作用。尽管戊酸在研究中受到的关注相对较少，但有研究表明其与溃疡性结肠炎疾病严重程度降低相关。具体而言，戊酸与单核细胞计数和白细胞介素- 6 水平呈负相关。此外，研究还发现戊酸可通过上调GPR41 和GPR43，直接抑制脂多糖激活的单核细胞和巨噬细胞。 此外，施用短链脂肪酸（SCFAs）衍生物（如丁酸修饰脂质体），可通过减轻与结肠炎相关的 Gasdermin E介导的焦亡，显著促进上皮屏障的修复。针对丁酸诱导小鼠结肠高敏感性的机制研究发现，其浓度效应呈现出双相特征：低浓度丁酸通常表现出有益作用，包括抗炎、保护肠道屏障及调节免疫等；但当丁酸浓度超过3 mM 时，会抑制组蛋白去乙酰化酶，进而诱导结肠高敏感性，并可能产生毒性。短链脂肪酸（SCFAs）作为后生元的活性成分，在改善溃疡性结肠炎（UC）方面展现出多方面的作用机制。然而，仍需进一步研究以优化其递送方式，并评估其临床应用潜力。 4.3细菌素 细菌素是一类由细菌产生的抗菌肽或蛋白质，在胃肠道区域尤为常见。近期研究表明，细菌素具有强大的抗菌和抗炎特性，可通过选择性抑制致病菌、促进有益微生物定植，来维持肠道菌群稳态。例如，由肠杆菌科编码的抗菌肽微囊菌素J25，已被鉴定为一种强效抗革兰氏阴性菌肽。其作用机制可能涉及调节炎症反应和维持肠上皮屏障完整性。 口服从伴生乳杆菌MN047 中分离出的细菌素，可有效减少结肠炎小鼠杯状细胞的丢失，同时提高黏蛋白2和紧密连接蛋白的水平，在小鼠结肠炎模型中展现出抗炎特性。 此外，研究还揭示了乳酸链球菌A的抗炎特性及其潜在作用机制。研究证实，该细菌可通过激活腺苷来刺激鞘脂信号通路，同时抑制嘌呤代谢。这种作用方式可能有助于减少炎症引起的线粒体功能障碍和氧化应激。 尽管目前尚无将乳酸链球菌A 用于溃疡性结肠炎治疗的具体研究，但这些发现为改进该疾病的治疗方法提供了创新性思路和策略。 4.4肽聚糖 肽聚糖是一种复杂的大分子，由交替连接的N - 乙酰葡糖胺和N - 乙酰胞壁酸组成，并通过短肽链交联，是细菌细胞壁的主要成分。在细菌生长和分裂过程中，肽聚糖会在特定酶的作用下不断降解和重塑，释放出肽片段。这些片段对于细菌信号传递、宿主间通讯以及免疫反应至关重要。 肽聚糖的关键受体包括胞质中的NOD 样受体NOD1 和NOD2。值得注意的是，NOD2 基因突变与包括克罗恩病在内的多种炎症性疾病相关。研究表明，NOD2 在减轻多种细菌产物诱导的炎症以及预防炎症性结肠炎方面发挥着关键作用。此外，研究发现受体相互作用丝氨酸/ 苏氨酸激酶2在NOD1 和NOD2 的炎症信号通路中具有调节作用。当受到细菌肽聚糖激活后，NOD2 会结合RIPK2 及其E3 连接酶XIAP，进而激活NF-κB 和MAPK 通路。这一信号级联反应会促进抗炎细胞因子的产生，并调节趋化因子的表达。近期一项研究探讨了源自乳杆菌的肽聚糖对增强Toll 样受体反应的影响。结果表明，肽聚糖的降解产物胞壁酰二肽可显著改善小鼠结肠上皮屏障功能，并上调紧密连接蛋白的表达。 尽管取得了这些进展，但肽聚糖及其衍生物在溃疡性结肠炎中发挥作用的机制仍未完全明确。为推动肽聚糖来源的后生元在溃疡性结肠炎及相关炎症性疾病中的广泛治疗应用，进一步深入研究这些机制至关重要。 4.5 脂磷壁酸 脂磷壁酸是革兰氏阳性菌细胞壁的重要两亲性成分，由磷酸甘油或磷酸核糖醇的重复单元构成，在肠道免疫调节中发挥着关键作用。研究发现，源自罗伊氏乳杆菌L1 的脂磷壁酸对炎症反应和肠道菌群稳态的维持具有浓度依赖性作用。在低浓度（如1 μg/mL）时，脂磷壁酸在体外和体内均可显著减轻脂多糖诱导的炎症反应，同时增加有益肠道细菌的丰度。相反，当浓度达到5 μg/mL 及以上时，脂磷壁酸则可能加剧肠道损伤并诱导菌群失调。 源自乳杆菌的脂磷壁酸具有显著的抗炎特性，在HT-29 细胞和小鼠结肠炎模型中，均可呈剂量依赖性地降低肿瘤坏死因子-α水平并升高白细胞介素- 10 水平。Apilactobacillus因其富含赖氨酸的脂磷壁酸结构，还能进一步促进免疫球蛋白A 的产生，从而促进肠黏膜免疫稳态。值得注意的是，野生型植物乳杆菌CRL1506 可通过脂磷壁酸抑制TLR3 介导的肠道炎症，具体表现为下调白细胞介素- 6 和单核细胞趋化蛋白- 1（MCP-1）等促炎因子的表达；而脂磷壁酸合成受损的dltD 突变体则无法产生这种效果，这凸显了脂磷壁酸在其中的关键作用。因此，脂磷壁酸已成为益生菌中一种极具前景的成分，在缓解炎症症状方面展现出潜力。然而，仍需通过进一步验证来评估脂磷壁酸在临床应用中的安全性和有效性，这有望为炎症性疾病的治疗提供一种新方法。 4.6 其他成分 结肠炎症相关的多种效应通常由微生物代谢产物介导，其中必需芳香族氨基酸色氨酸发挥着关键作用。作为一种后生元，色氨酸在溃疡性结肠炎的治疗管理中展现出显著潜力。其核心作用机制与肠道菌群代谢产物激活芳香烃受体通路密切相关。具体而言，色氨酸可通过其肠道菌群代谢产物激活AhR-IL-22 轴，从而促进肠屏障修复并抑制炎症反应。 此外，实验证据表明，在饮食中补充必需氨基酸L - 色氨酸的代谢产物，可激活肠上皮细胞中的多巴胺受体D2。这种激活会降低宿主肌动蛋白调节蛋白的表达，从而对肠道病原体起到防御作用。 胆汁酸是一类甾体类天然产物，与肠道菌群存在复杂的相互作用，共同调节肠道免疫和炎症反应。研究表明，胆汁酸通过激活关键信号分子，在肠道抗菌防御和炎症调节中发挥着关键作用。研究发现，激活FXR 可诱导抗菌靶基因（包括诱导型一氧化氮合酶（iNOS）和白细胞介素- 18）的表达，从而增强肠屏障功能，减轻黏膜损伤和微生物易位。此外，激活TGR5 可刺激肠道干细胞，促进上皮再生，从而改善葡聚糖硫酸钠诱导的结肠炎模型中的黏膜损伤。 胆汁酸可调节NF-κB 和NLRP3 炎症小体的活性，抑制炎症通路并促进抗炎细胞因子的分泌，有助于维持肠道稳态。值得注意的是，肠道菌群可将次级胆汁酸转化为3 - 氧代石胆酸（3-oxoLCA）和异石胆酸（isoLCA），这些代谢产物被证实可抑制Th17 细胞分化，进而进一步减轻炎症反应 。 综上所述，肠道中的色氨酸和胆汁酸均已成为极具潜力的治疗靶点。然而，由于菌群与宿主之间复杂的相互作用，以及疾病机制和实验模型的复杂性，仍需开展更深入的研究，以明确精确的治疗靶点并优化干预策略。 5.后生元改善溃疡性结肠炎的作用机制 5.1增强肠道屏障功能 肠道屏障由三个相互关联的部分组成：黏液层、上皮细胞层和固有层。黏液层是主要的物理屏障，由黏蛋白糖蛋白构成，同时还包含具有化学防御作用的抗菌蛋白和免疫球蛋白。黏液层下方是上皮细胞层，其通过紧密连接和黏附连接等特殊细胞间连接来调节物质的选择性通透性。固有层中含有负责监测和清除病原体的免疫细胞，共同构成了防御体系。这些分层结构共同形成了一个全面的防御网络，对维持肠道稳态至关重要。肠道屏障功能受损会导致肠道通透性增加，使得细菌代谢产物和内毒素能够进入全身循环。这一病理过程会触发先天免疫激活，并维持慢性低度炎症状态，而这些机制在肠道感染、炎症性肠病和乳糜泻的发生发展中起着关键作用（表1 和图3）。 图 3. 后生元介导的肠屏障强化作用。该图通过肠屏障的三部分结构进行阐释：1）黏液层，其包含黏蛋白 2（MUC2）、抗菌肽及免疫球蛋白 A（Immunoglobulin A，IgA）；2）上皮细胞层，该层的特征性标志是闭合小环蛋白 - 1（ZO-1）、闭合蛋白（Occludin）及 Claudin 家族蛋白等紧密连接蛋白；3）下方的固有层，该层分布有免疫细胞。图中的箭头指示了哪些后生元成分可对各层起到增强作用及其作用机制 新的证据表明，后生元可通过多种机制显著增强宿主上皮屏障功能。具体而言，短链脂肪酸可调节上皮细胞的转录谱，促进上皮细胞的增殖和修复。丁酸激活GPR109A 后，可增强结肠上皮细胞中白细胞介素- 18 的诱导表达和MUC2 黏蛋白的表达，从而保护结肠免受炎症和癌变的影响。此外，酪酸梭菌C1-6 产生的丁酸可作为肠上皮细胞的直接能量来源，通过代谢重编程促进上皮细胞的增殖和修复。 这些协同作用机制凸显了后生元在维持肠道屏障完整性和功能方面的治疗潜力。紧密连接蛋白是上皮细胞间的主要连接结构，在连接肠上皮细胞和控制肠屏障通透性方面发挥着关键作用。研究表明，热灭活的嗜热链球菌可通过上调紧密连接蛋白的表达水平，增强上皮屏障的结构完整性和功能恢复。此外，源自发酵乳杆菌HF06 的后生元可显著增强肠黏膜屏障功能。这一发现首次证实了发酵乳杆菌HF06 来源的后生元具有增强肠道屏障功能的作用。近期研究表明，肠道菌群对初级胆汁酸向次级胆汁酸转化的调节异常，可能会对溃疡性结肠炎的炎症发展产生显著影响。值得注意的是，研究证实石胆酸及其酶促转化代谢产物3 - 氧代石胆酸和异石胆酸，可通过上调ZO-1 等紧密连接蛋白的表达，增强上皮通透性并保护肠道屏障。这一机制对于维持全身代谢稳态至关重要。此外，引入梭状芽孢杆菌可增加次级胆汁酸的产生。胆汁酸水平的升高有助于维持稳态，并激活TGR5 受体，从而促进黏膜再生。这些发现为溃疡性结肠炎的黏膜修复提供了一种潜在的生物治疗策略。 5.2 调节肠道菌群及其代谢产物 肠道菌群失调（主要由微生物间相互作用紊乱引起）是溃疡性结肠炎发病机制中的关键因素，可导致肠黏膜损伤和炎症级联反应。对比分析显示，与健康人群相比，溃疡性结肠炎患者体内有益菌的数量显著减少，而致病菌和活泼瘤胃球菌的水平则有所升高。 后生元通过抑制致病菌增殖、促进益生菌增殖以及恢复溃疡性结肠炎相关失调菌群的多样性，展现出治疗潜力（图4）。研究发现，长双歧杆菌NSP001 的胞外囊泡可增加拟杆菌门和 Adlercreutzia （一种与短链脂肪酸产生相关的菌属）的相对丰度，同时降低厚壁菌门、疣微菌门以及颤螺旋菌属等促炎菌属的相对丰度。此外，后生元还可酸化肠道环境，抑制氨和毒素的积累，同时为有益菌提供支持。 图 4. 通过补充后生元改善溃疡性结肠炎（UC）患者的肠道菌群失调。该图展示了后生元对溃疡性结肠炎患者肠道菌群组成及代谢的修复作用。肠道菌群组成的关键变化包括：（1）增加有益菌的丰度；（2）减少致病相关菌（如脆弱拟杆菌，Bacteroides fragilis）；（3）促进保护性代谢产物（如短链脂肪酸，SCFAs）及次级胆汁酸的产生。这些变化有助于提高肠屏障完整性并减轻炎症 溃疡性结肠炎相关的肠道菌群失调还会改变关键的微生物代谢产物，包括短链脂肪酸、胆汁酸和鞘脂类物质，这些物质作为代谢副产物和碳源，对微生物生态具有重要影响。研究发现，溃疡性结肠炎患者体内短链脂肪酸（尤其是丁酸）的含量显著降低，这与产丁酸菌的减少有关。这种缺乏会影响结肠细胞的能量供应，并促进大肠杆菌等需氧致病菌的增殖。通过灌肠或口服补充丁酸，在动物模型中已被证实可恢复上皮屏障功能、降低炎症标志物水平并缓解结肠炎症状。 5.3 免疫调节 肠道是人体最大的免疫器官，承担了人体近70% 的全身免疫功能。其防御体系通过先天免疫和适应性免疫系统的协同作用来构建。在复杂的肠道微环境中，高度异质的巨噬细胞群体动态调节着黏膜稳态。然而，新的证据表明，巨噬细胞表型和功能的失调是慢性炎症性疾病的核心病理特征。后生元可通过调节巨噬细胞极化来重塑肠道免疫微环境的稳态（图5），为包括炎症性肠病在内的慢性疾病提供了一种新的治疗选择。源自长双歧杆菌的新型胞外多糖BLEPS-1，已被证实可通过下调白细胞介素- 6、肿瘤坏死因子-α 和γ- 干扰素等促炎细胞因子的表达，以及抑制诱导型一氧化氮合酶的表达，显著抑制促炎性巨噬细胞的激活。值得注意的是，当该胞外多糖与嗜酸乳杆菌共同制成后生元制剂时，可协同增强巨噬细胞的修复性极化。与单一疗法相比，联合疗法在缓解葡聚糖硫酸钠诱导的结肠炎方面效果更显著，这凸显了其作为炎症性肠病新型治疗策略的潜力。机制研究表明，吲哚- 3 - 丙酸可通过抑制糖酵解依赖性促炎性极化，同时增强巨噬细胞向修复表型的分化，来调节巨噬细胞的可塑性。这项研究结果为后生元通过重编程巨噬细胞极化相关的免疫代谢通路来治疗溃疡性结肠炎的潜在益处，提供了有力的实验证据。 图 5. 后生元在溃疡性结肠炎（UC）中的免疫调节机制。后生元影响的关键免疫机制包括：（1）巨噬细胞极化：促使促炎性 M1 型巨噬细胞向抗炎 / 修复性 M2 型巨噬细胞转化；（2）T 细胞平衡：抑制促炎性 Th1、Th2 及 Th17 细胞的分化，同时促进调节性 T 细胞（regulatory T cell，Treg 细胞）增殖；（3）上皮 - 免疫对话：激活肠上皮细胞中的芳香烃受体（AhR），进而增强肠屏障功能并促进抗菌肽（AMP）分泌。 近期研究强调了后生元在通过复杂免疫调节过程维持T 细胞亚群平衡方面的关键作用。开创性研究表明，生命早期的微生物定植具有长期的免疫调节作用，新生儿暴露于p40 等生物活性物质时，可诱导肠上皮细胞发生持续的表观遗传重编程。这一过程涉及Setd1β介导的组蛋白甲基化，可增强转化生长因子-β的分泌，从而促进固有层中调节性T 细胞的扩增，并为机体提供终身的结肠炎保护。值得注意的是，源自麦麸阿拉伯木聚糖的后生元具有独特的能力，可通过增加吲哚衍生物和胆汁酸的产生来激活芳香烃受体信号通路。芳香烃受体信号通路的激活可促进白细胞介素- 22 依赖性黏膜屏障增强，同时调节效应T 细胞的反应。 一项开创性研究采用源自人乳的后生元（具体为短双歧杆菌DSM 32583 和发酵乳杆菌 CECT5716），提出了一种创新的治疗方法。在溃疡性结肠炎模型中，这些后生元被证实可同时抑制致病性Th2/Th1/Th17 细胞的极化，同时促进富含白细胞介素- 10 的抗炎微环境的形成，从而实现对炎症级联反应的双重调节。 近期研究将这些发现扩展到老年人群体。例如，口服热灭活的加氏乳杆菌TMC0356 ，可通过上调CD8+T 细胞的丰度并维持CD28 共刺激分子的表达，显著改善老年人的细胞免疫反应。同样，热灭活的副干酪乳杆菌已被证实可预防与年龄或压力相关的免疫功能下降，并降低老年人感染风险，可能延长其健康寿命。这些发现为开发针对溃疡性结肠炎治疗的新型候选药物具有重要意义。 5.4 抗炎信号通路 近年来，后生元在溃疡性结肠炎中的免疫调节作用机制方面取得了重大进展。后生元的多靶点抗炎信号通路受到了越来越多的关注，这些通路可协同调节肠道炎症。大量研究表明，后生元可通过抑制促炎信号通路和激活免疫调节网络来重塑肠道微环境（图6）。例如，调节JAK/STAT3/FOXO3 通路是后生元促进单核细胞向抗炎性M2 表型激活的关键机制。研究发现，7-mix 和mix-sup 等特定制剂可抑制该通路，显著降低CD86+M1 巨噬细胞的比例，同时上调CD206+M2 标志物的表达，从而减轻肠道炎症。 图 6. 后生元在溃疡性结肠炎（UC）中靶向调控的关键抗炎信号通路。后生元通过协同调控一组信号通路网络发挥治疗作用，具体包括：（1）抑制核因子 -κB（NF-κB）信号通路，减少促炎性细胞因子（如肿瘤坏死因子 -α，TNF-α；白细胞介素 - 6，IL-6）的产生；（2）抑制 Janus 激酶 / 信号转导与转录激活因子 3 / 叉头框蛋白 O3（JAK/STAT3/FOXO3）信号轴，促进巨噬细胞向抗炎性 M2 表型极化；（3）调节组蛋白去乙酰化酶 3/ Toll 样受体 4（HDAC3/TLR4）通路，重新平衡辅助性 T 细胞 17 / 调节性 T 细胞（Th17/Treg）的稳态；（4）激活芳香烃受体（AHR），上调白细胞介素 - 22（IL-22）的表达，增强上皮屏障功能并诱导抗菌肽（AMPs）产生。这种多维度作用方式，凸显了后生元作为缓解肠道炎症综合策略的潜力。 此外，研究证实产短链脂肪酸细菌及其代谢产物可通过靶向组蛋白去乙酰化酶3和TLR4 通路，对白细胞介素- 6 和肿瘤坏死因子-α等促炎细胞因子以及Th17 细胞激活产生双重抑制作用，进而恢复Th17 细胞与调节性T 细胞之间的稳态。值得注意的是，抑制NF-κB 通路是后生元的核心抗炎策略。源自费氏丙酸杆菌的胞外囊泡已被证实可通过抑制NF-κB 信号通路，减少肠上皮细胞中白细胞介素- 8 的释放。此外，研究发现阿拉伯木聚糖与发酵乳杆菌HFY06 的协同组合可抑制NF-κB 活性，从而增强抗氧化能力并减缓结肠炎的进展。 除此之外，后生元可通过色氨酸代谢- AhR/IL-22 轴增强肠道屏障完整性。在此过程中，吲哚衍生物等微生物代谢产物可作为芳香烃受体的配体，从而激活下游的白细胞介素- 22 信号通路。有趣的是，研究发现丁酸和活性维生素D3 可通过激活芳香烃受体协同上调抗菌肽和白细胞介素-22的表达，同时抑制白细胞介素- 6 和肿瘤坏死因子-α的表达。这一发现表明，后生元可能通过调节免疫反应相关的多种信号通路（如JAK/STAT3 通路和芳香烃受体通路），从而调节巨噬细胞极化、细胞因子平衡并恢复上皮屏障功能，为溃疡性结肠炎的治疗提供一种新方法。后生元的多方面治疗效果为溃疡性结肠炎的精准免疫治疗提供了广阔前景。 6安全性评估 临床试验表明，含有后生元的产品对人体健康具有积极影响，且不会对宿主产生不良影响。在一项涉及443 名肠易激综合征患者的双盲、安慰剂对照试验中，参与者被分为两组：一组每天服用两粒含有热灭活的改善双歧杆菌MIMBb75 的胶囊，另一组则服用两粒外观相同的麦芽糊精胶囊。结果显示，热灭活的改善双歧杆菌MIMBb75 不仅保持了其与肠上皮细胞的强黏附能力，还表现出更强的疗效，这可能得益于肠道屏障功能的改善。另一项随机对照试验的数据表明，热灭活的副干酪乳杆菌CBA L74 可显著降低与腹泻相关的胃肠道感染风险。 近年来，专门针对后生元治疗溃疡性结肠炎的临床试验在已发表的文献中相对较少，大部分证据主要来自动物研究。例如，研究表明植物乳杆菌Q7 的胞外囊泡可通过调节肠道菌群，有效治疗葡聚糖硫酸钠诱导的小鼠结肠炎。同样，热灭活的两歧双歧杆菌B1628 细胞可通过调节肠道菌群，对葡聚糖硫酸钠诱导的结肠炎产生治疗效果。此外，源自副干酪乳杆菌TK1501 的脂多糖和肽聚糖可增强黏蛋白- 2 的表达并改善巨噬细胞的吞噬活性，有效治疗葡聚糖硫酸钠诱导的小鼠结肠炎。 值得注意的是，由于后生元所含微生物已失去复制能力，因此其安全性应优于益生菌。尽管已有多种后生元作为免疫刺激剂上市或受到监管，但目前尚未明确规定具体的监管类别。然而，不能仅根据前体微生物的安全特性就推定后生元是安全的。根据所提出的定义，在使用任何后生元之前，都需要对其预期用途进行安全性评估。此外，食品或食品补充剂中的每种后生元都需要获得健康声称批准，并且必须始终符合适用监管类别的安全要求。 未来的研究应重点开展后生元的临床研究，以证实其在缓解溃疡性结肠炎方面的有益作用，并全面评估后生元的安全性，从而为溃疡性结肠炎的治疗提供新的策略和方法。 7结论与未来展望 后生元已成为溃疡性结肠炎治疗领域的一个新型治疗方向。越来越多的证据表明，从传统益生菌转向精确定义的微生物衍生物，在调节微生物- 宿主相互作用和改善结肠炎发病机制方面具有治疗潜力。本综述系统概述了后生元的活性成分，强调了后生元在恢复肠道稳态中的多方面作用，包括增强屏障功能、调节菌群、免疫重编程以及调控抗炎信号通路。 后生元克服了传统益生菌的局限性（如定植效率低和个体差异大），为溃疡性结肠炎治疗提供了一种更稳定、效果更一致的治疗选择。尽管临床前研究取得了令人鼓舞的结果，为后生元干预提供了可能，但要将实验室发现转化为临床应用，仍面临诸多挑战。首先，由于后生元领域的定位不明确，其临床应用和商业化面临着重大的监管挑战，这限制了后生元制剂的广泛应用。其次，大多数研究过于关注菌群变化，而忽视了生物制剂的核心价值在于其健康益处。此外，研究表明后生元可降低活菌相关的感染和基因转移风险，但目前对其的全面安全性评估仍不充分。 因此，在改善溃疡性结肠炎方面，后生元几乎可以肯定具有积极作用，但其有效发挥作用的具体机制仍有待充分阐明。我们建议该领域应致力于通过精心设计的试验，验证具体且可靠的健康成果。例如，应考虑特定后生元与溃疡性结肠炎之间的剂量依赖性关联、活性成分的生物利用度和有效性，以及纳入的亚组人群的疾病严重程度。为了充分发挥后生元的健康益处，我们还需要明确的指南和标准，以确保后生元的安全性、质量和有效性。 ~ End ~