近年来，炎症性肠病（IBD）的发病率快速上升，并呈现年轻化趋势，然而临床管理长期受困于发现晚与治不愈两大难题。随着合成生物学的迅速发展，基于工程化细菌构建的智能生物传感器，为肠道疾病的无创监测开辟了全新路径。此外，相较于传统生物制剂，工程化微生物能够在病灶局部自主合成并递送治疗药物，兼具高效性与成本优势。
2026年10月20日，湖南大学周俊教授、郑金海教授，湖南农业大学唐雄卓教授，以及湖南大学附属医院韩康研究员作为共同通讯，在《Cell Reports》杂志在线发表了题为An engineered probiotic for diagnosis and mucosal healing in inflammatory bowel disease 的研究论文。该研究将诊断与治疗功能整合于一体，构建了一个用于IBD诊断与再生治疗的智能益生菌平台，为IBD的同步检测与精准治疗提供了多功能解决方案。
临床人群队列研究显示，IBD患者肠黏膜中活性氧（ROS）水平显著升高，且与疾病严重程度呈正相关，使ROS成为IBD极具前景的生物标志物。基于此，研究团队将能够感应ROS水平的调控元件导入益生菌大肠杆菌Nissle 1917（EcN）。当感应到ROS时，OxyR被激活，启动下游荧光素酶Rluc8的表达，通过检测生物发光信号，实现对肠道ROS的实时、动态监测。
针对IBD相关肠道病变的彻底恢复，不仅需要有效控制炎症，更依赖上皮细胞再生与黏膜屏障修复。然而，近年来基于益生菌的治疗研究多集中于抗炎和抗氧化途径，针对黏膜愈合的治疗策略仍相对有限。作为IL-10细胞因子家族的一员，IL-22通常在肠道炎症期间被诱导表达，是内源性组织修复程序的重要组成部分，能够促进上皮再生、抗菌肽产生及屏障完整性恢复。为此，团队对EcN进行工程化改造，使其表达融合蛋白IL-22-Fc，实现IL-22在肠道内的原位递送。机制研究表明，工程菌株EcN-IL22可激活上皮细胞中的IL-22R1/STAT3信号通路，促进上皮屏障修复与肠道干细胞增殖，并进一步鉴定出Trip13和Fignl1与上皮修复过程密切相关。除小鼠模型外，EcN-IL22在仔猪结肠炎模型中也展现出显著的保护效果。
Figure. EcN_oxyR_IL22 promotes epithelial regeneration and barrier repair in colitis
更具巧思的是，研究团队将ROS响应回路中的诊断输出直接替换为IL-22-Fc，使原本用于报告病情的开关，转变为按需给药的触发机制，从而实现炎症触发的精准治疗递送，并显著缓解结肠炎症状。
Graphical abstract
湖南大学生命医学交叉研究院周俊教授、郑金海教授，湖南农业大学唐雄卓教授、湖南大学附属医院韩康研究员为该论文的共同通讯作者。湖南大学博士研究生赵宇、孙妤婕，湖南农业大学硕士研究生朱小锋为本论文共同第一作者。该研究获得了国家自然科学基金、湖南省自然科学基金、湖南省研究生创新科研项目等项目的资助。
周俊，湖南大学生命医学交叉研究院教授、博士生导师。主要从事肠组织稳态与肠道疾病模型研究，利用小鼠及类器官模型探索信号通路、菌群-宿主互作、干细胞与组织代谢、衰老等科学问题。相关成果发表于 Developmental Cell、PNAS、Nature Communications、Cell Reports Medicine、Cell Reports等期刊。实验室常年招收硕士、博士研究生，欢迎有意者将简历发送至：junzhou82@hnu.edu.cn。
