Nat Commun：科学家利用合成聚糖调控肠道微生物组成并缓解结肠炎

肠道微生物组组成和代谢物产生与疾病的发生和进展有关，包括自身免疫性疾病、癌症、代谢综合征和肝病。因此，对微生物组的靶向调控是具有前景的疾病治疗策略。其中，聚糖干预，一种基于化学的方法改变微生物组，利用肠道中的生态位如何被专门代谢不同碳源的物种占据。含有膳食纤维的复杂聚糖的消化干预在几天内显着改变肠道微生物组的组成和输出，可预防2型糖尿病，肥胖症和癌症。目前作为益生元销售的具有健康益处的聚糖包括低聚果糖（FOS），低聚半乳糖（GOS），低聚木糖（XOS），支链淀粉和乳果糖。为了利用聚糖调节微生物组的潜力，研究人员合成了数百种具有不同单糖、键类型和聚合度（DP）的合成聚糖（SG）的库。这些SGs能够对微生物组进行广泛的有针对性的改变，并可能为预防和治疗疾病开辟新的途径。

近日，Kaleido Biosciences临床健康医疗公司的研究人员在Nat Commun上发表了题为“Synthetic glycans control gut microbiome structure and mitigate colitis in mice”新的报道，研究了化学多样性合成聚糖（SGs）的性质和治疗潜力，发现合成聚糖控制肠道微生物组结构并缓解小鼠结肠炎。

在这项研究中，他们使用离体平台将数百种从各种天然存在的单糖聚合而成的SGs的发酵与参考聚糖进行比较，以高度多重地测量生长，代谢输出和分类学。基于离体实验，选择了SG对其聚合谱和糖苷键进行化学结构分析。由于一些参考聚糖已被证明可以缓解肠道炎症和改善屏障功能、减少感染引起的结肠炎，他们比较分析了SG和参考聚糖治疗在这些肠道病变的小鼠模型中的效果。

结果显示，通过肠道微生物菌群培养的SGs发酵会导致在分类和代谢谱中出现化合物特异性的变化，而这些变化在参考聚糖(包括益生元)中是观察不到的。此外，模型肠道病原体在大多数SGs上生长不良，说明SGs对高危人群的安全性较高。最后，研究发现，SGs可提高结肠炎小鼠模型的生存率，减少其体重减轻，并改善其临床评分。因此，合成聚糖是通过选择性改变肠道微生物组来改善健康的一种有前途的方式。

图 SG的结构特征

总之，这项研究评估了SG作为微生物组调节剂的功能和治疗潜力，并展示了SG与参考聚糖相比的优势。

参考文献：Tolonen, A.C., Beauchemin, N., Bayne, C. et al. Synthetic glycans control gut microbiome structure and mitigate colitis in mice. Nat Commun 13, 1244 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-28856-x