肝性脑病（hepatic encephalopathy，HE）是肝硬化患者常见且严重的并发症，其根源在于肝脏解毒功能衰竭导致的高氨血症。过量的氨突破血脑屏障，扰乱大脑功能，引发从认知障碍到昏迷等一系列神经症状。当前一线药物（如乳果糖和利福昔明）主要通过通便或抑制肠道产氨菌来降低氨吸收，但存在副作用、耐药性或成本高昂等局限，且无法解决肌肉消耗、氨基酸失衡等多重代谢紊乱。肝性脑病的复杂病理生理机制，亟需一种能多靶点干预的综合疗法。

2026年4月24日，新加坡国立大学Matthew Wook Chang团队在Cell 在线发表题为“Engineered commensals for metabolic modulation of the gut-liver-brain axis”的研究论文，该研究另辟蹊径，利用合成生物学技术，将人体内天然的共生菌——植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum ），改造为精准调控肠道代谢的“活体治疗平台”，为肝性脑病的治疗提供了全新的解决思路。 该研究的核心策略是，通过基因工程赋予细菌以“编程”能力，使其能在患者肠道内执行特定的治疗任务。团队构建了两种功能互补的工程菌株： “清除与合成”菌株：该菌株被植入了异源酶系统，能够主动吸收并同化肠道中过量的氨，同时将氨转化为对人体有益的支链氨基酸（BCAA）。这不仅直接清除了核心毒性物质，还有助于纠正肝硬化患者常见的BCAA缺乏，改善营养状况。 “阻断源头”菌株：该菌株通过过表达自身的谷氨酰胺代谢酶，高效消耗肠道内的谷氨酰胺。谷氨酰胺是肠道细胞产生氨的另一重要底物，此设计能从源头减少氨的生成。 在肝性脑病的小鼠模型中，口服这两种工程菌展现了卓越的疗效。治疗显著将全身血氨水平降低了多达10倍，同时恢复了血液中BCAA与谷氨酰胺的平衡。更重要的是，小鼠的焦虑样行为和认知功能得到了明显改善。与现有临床药物利福昔明相比，工程菌的降氨和改善行为的效果更优，且不会破坏肠道菌群的整体多样性，显示出更好的安全性。 这项研究的成功，标志着活体生物疗法的设计思路从简单的“益生”迈向了复杂的“代谢重编程”。它首次证明，我们可以像编程计算机一样，设计细菌来执行多重、协调的代谢任务，以修复“肠道-肝脏-大脑”轴这一复杂通讯网络的紊乱。

其意义远不止于肝性脑病。这项研究为利用工程化共生菌治疗其他涉及代谢紊乱的复杂疾病（如其他类型的高氨血症、代谢综合征等）提供了一个强大的、可编程的平台。未来，通过装载不同的代谢模块，这些“活体药厂”或将成为精准调控宿主代谢、治疗一系列慢性疾病的全新武器。

摘译自AGGARWAL N, SHEN H, LEE LT, et al. Engineered commensals for metabolic modulation of the gut-liver-brain axis[J]. Cell, 2026 . DOI: 10.1016/j.cell.2026.03.048. [Epub ahead of print] 

转自 iNature