人类肠道微生物组对宿主的生理、代谢和免疫功能具有深远影响。微生物群落的工程化改造代表了现代生物技术的重要突破。传统方法如粪菌移植（FMT）和益生菌疗法虽有一定疗效，但在有效性和安全性方面存在局限性。过去五年，生物催化和代谢工程的进展推动了基因可编辑肠道菌株的发展，为靶向治疗开辟了新途径。
本文综述了基于微生物组的干预手段从早期重组益生菌向高级合成生物学平台的演进过程，重点解析了酶工程的机制改进，包括短链脂肪酸合成路径优化、有害代谢物降解及免疫调节化合物生物合成。研究聚焦炎症性肠病、代谢紊乱和结直肠癌等疾病，揭示了与肠道健康相关的微生物生产系统。其中，通过改造大肠杆菌Nissle 1917使其表达苯丙氨酸解氨酶（PAL）和L-氨基酸脱氨酶（LAAD），实现了对苯丙酮尿症患者过量苯丙氨酸的降解，成为肠道代谢干预的里程碑。
图1 工程益生菌设计的三要素：(1) 电路设计（调控治疗元件表达）；(2) 载体选择（适应肠道环境的底盘菌株）；(3) 患者适配（给药方式与临床可行性）。
图2 工程益生菌开发权衡：需平衡制造与临床可行性（如固体制剂）与靶向环境适配性（如环境感应启动子）。
图3 大肠杆菌Nissle 1917的基因工程流程：通过乳糖摄取优化、基因敲除（wecB）和基因过表达（lgtA）实现乳果三糖II（LNT II）的高效分泌。
图4 脆弱拟杆菌治疗蛋白分泌改造：采用OMV释放、膜蛋白融合和外泌系统（如大肠杆菌I型溶血素）实现治疗性纳米抗体（sdAb-TcdA）的高效递送。
图5 活体生物药开发管线：从概念验证（1）到临床候选菌株筛选（6），包含菌株优化、体外测试、类器官芯片验证等阶段。
研究通过案例和数据表证明了这些技术的临床转化潜力，展示了合成微生物组工程在精准医疗中的广阔前景。
【全文结束】
