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該研究以蜜蜂為模式動物，利用基因工程化改造腸道菌原位遞送dsRNA，實現(xiàn)對腸道寄生蟲的抑制。同期，在腸道菌表達調(diào)控方面，鄭浩課題組聯(lián)合清華大學盧元研究員，在《小》（Small）雜志發(fā)表論文“利用納米傳感無線時空調(diào)控熊蜂腸道菌”（Nanotransducer-enabled wireless spatiotemporal tuning of engineered bacteria in bumblebee）。

近年來，在合成生物學、先進材料等前沿技術(shù)的推動下，工程化改造腸道菌、并利用其獨特的生理功能，將化學小分子、核酸、多肽等藥物遞送到病變區(qū)域，已發(fā)展成為最具潛力的藥物遞送系統(tǒng)。與傳統(tǒng)遞送系統(tǒng)相比，活細胞遞送在體內(nèi)具有生物相容性高、循環(huán)周期長、突破生理屏障、靶向性高等優(yōu)勢，未來在病原菌抑制、腸道疾病等醫(yī)藥健康領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。然而，目前面臨的主要挑戰(zhàn)一方面是基于腸道天然非模式菌株的改造技術(shù)尚不成熟，另一方面是基于細胞載體的可控表達釋放。因此，針對于腸道天然菌株的基因工程改造，并開發(fā)基于新材料、新元件的實時調(diào)控技術(shù)是當前微生物組合成生物學研究的熱點。

蜜蜂是重要的農(nóng)業(yè)授粉昆蟲，不僅在構(gòu)建生態(tài)農(nóng)業(yè)、供給蜂產(chǎn)品供給中扮演重要角色，而且對于不同植被的傳粉作用在維持生物多樣性及生態(tài)平衡上發(fā)揮了重要作用。然而，近年來由于病原微生物和寄生蟲感染，導致全球蜜蜂種群數(shù)量呈逐年下降趨勢。在這項研究中，鄭浩團隊基于合成生物學構(gòu)建工程腸道菌體系，通過無菌、單菌蜜蜂模型，評價工程益生菌功能。首先，該團隊發(fā)現(xiàn)蜜蜂腸道菌通過調(diào)節(jié)宿主的氧化相關(guān)的免疫反應(yīng)，降低了微孢子蟲的寄生能力。與此相應(yīng)，發(fā)現(xiàn)寄生蟲利用硫氧還蛋白和谷胱甘肽系統(tǒng)來抵抗宿主氧化應(yīng)激，維持平衡的氧化還原狀態(tài)。最后通過改造蜜蜂腸道菌，賦予腸道菌靶向遞送dsRNA的能力，改造后的腸道菌可以在原位抑制微孢子蟲硫氧還蛋白和谷胱甘肽系統(tǒng)相關(guān)基因的表達，從而顯著抑制了微孢子蟲的侵染。該研究還展示了工程化腸道菌保護蜜蜂免受該病原體侵害的潛力，為改善蜜蜂健康提供了新的思路。

在另一項研究中，利用無菌熊蜂夠特異性單菌定植的優(yōu)勢，探究了溫控工程化細菌的無線時空調(diào)控，創(chuàng)新性地采用了納米機器人進行溫控驅(qū)動，開發(fā)了磁性納米機器人外加高頻磁場、光敏納米機器人近紅外光兩種控溫方式。首先，通過體外實驗證明兩種納米機器人能夠進行溫控驅(qū)動的可行性。隨后，建立熊蜂單菌模型以進行體內(nèi)實驗，并通過熊蜂的生存實驗證明納米機器人的低毒性。利用溫控工程化細菌在熊蜂腸道內(nèi)產(chǎn)生的綠色熒光蛋白作為熒光表征，證明了納米機器人在熊蜂腸道內(nèi)的時空調(diào)控能力。同時，該工作開發(fā)了熊蜂無菌動物在利用腸道菌進行疾病干預(yù)領(lǐng)域的應(yīng)用，為生物醫(yī)學領(lǐng)域提供了潛在的優(yōu)良模型，也為熊蜂保護提供了全新技術(shù)。目前，該團隊利用合成生物學設(shè)計、優(yōu)化工程菌，實現(xiàn)特定功能蛋白、分子的產(chǎn)生和功能調(diào)控。

以上兩項研究中國農(nóng)業(yè)大學為第一完成單位，鄭浩教授為（共同）通訊作者。食品學院博士生郎浩宇、碩士生程曉雯（共一）分別為文章的第一作者。研究生王浩、本科URP學生王昊卿參與了相關(guān)工作。以上研究獲得了中國農(nóng)業(yè)大學人才培育發(fā)展支持計劃、國家重點研發(fā)計劃“合成生物學”重點專項、國家自然科學基金面上項目的資助。

近年來，鄭浩教授團隊致力于開發(fā)蜜蜂新型模式動物平臺，應(yīng)用于工程益生菌、腸道菌群功能、進化及其與宿主互作機制方面的研究。目前團隊已構(gòu)建了成熟的高通量無菌蜂平臺，開發(fā)了基于蜜蜂的糖尿病、結(jié)腸炎、自閉癥、帕金森等疾病模型，應(yīng)用于腸道菌群、糞菌移植與藥物篩選方面的研究與開發(fā)。近年來，鄭浩課題組相關(guān)成果發(fā)表于Nature Communications（2篇）、PNAS（2篇）、Microbiome（4篇）等雜志。鄭浩教授獲得了首屆中國生物物理學會優(yōu)秀青年科學家獎、中國農(nóng)學會青年科技獎、中國昆蟲學會青年科技獎、中國生態(tài)學會青年科技獎等獎勵。