Nature 子刊首发！“智能活胶水” 横空出世，钟超团队开辟肠病靶向治疗新路径！
2026年1月19日，柏垠生物创始人、中国科学院深圳先进技术研究院钟超研究员团队，在国际**学术期刊《Nature Biotechnology》发表了题为“Engineered living glues secrete therapeutic proteins for treatment of inflammatory bowel disease”的重磅研究，系统阐述了“智能活胶水”在精准医疗领域的最新突破。
这一里程碑式的成果，源于钟超博士在海洋生物粘附材料领域长达十余年的系统性深耕。从十多年前在麻省理工学院（MIT）开展博士后研究期间对海洋生物“按需粘附”机理的探索，到如今实现“智能感应、精准定位、高效修复”的智能活体胶水系统，团队始终致力于解密自然界的粘附力量并赋予其生命智慧。这种数十年如一日的专业沉淀，构成了柏垠生物技术创新的底层基石。
作为全球重组贻贝粘蛋白领域的领军企业，柏垠生物凭借前沿的合成生物技术，率先实现了这一“海洋软黄金”从传统动物提取向高效生物制造的跨越，致力于将贻贝粘蛋白天然的“修复+抗炎”力量，转化为守护人体皮肤与黏膜“**道防线”的坚实盾牌。柏垠生物正通过合成生物技术与人工智能技术的深度融合，重新定义创新生物材料的未来，开启“智”造生命材料的新篇章。
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01从领域认知到科学假设
在自然界中，海洋贻贝和藤壶可以在水中牢牢附着在礁石或沙地上，秘诀在于它们能根据周围环境主动分泌“黏合剂”。这种“感知环境、随时响应”的黏附本领，启发了科学家对新型材料的探索。
然而，对于患有炎症性肠病的病人来说，他们的肠道内壁常常出现反复破损、发炎甚至出血。目前医学上使用的粘合剂大多数是“静态”的，难以在潮湿且不断蠕动的肠道里稳定发挥黏附作用。医生往往还需要借助影像检查或侵入性操作来确定损伤位置。因此，如何让治疗材料能在体内“自动找到病灶、自己牢牢粘住并发挥作用”，依然是当前医学材料研究面临的一大难题。
医用粘合剂在止血和组织修复领域已被广泛应用，但在胃肠道这样湿润、蠕动频繁且环境复杂的体系中，其黏附稳定性和定位准确性仍然面临巨大挑战。近年来，合成生物学与材料科学交叉催生了"工程活材料"（Engineered Living Materials,ELMs）这一新兴方向，目标是赋予材料类似生物系统的环境感知与功能响应能力。研究团队此前曾探索通过光或小分子诱导的方式调控工程微生物的黏附行为，但这类方法高度依赖外源刺激，难以适应体内病灶环境的动态变化。基于这一局限，研究团队将目光投向疾病本身所提供的天然信号——出血。对于炎症性肠病而言，出血不仅是症状，更是病灶位置直接可靠的标志。由此，团队提出关键科学假设：是否可以利用血液或血红素作为触发信号，构建一种在微量出血处自动启动、原位形成黏附基质并同步释放修复因子的“智能活胶水”系统？
02智能活胶水如何实现"自主诊疗"
围绕这一构想，研究团队以人体肠道常驻微生物——大肠杆菌为“底盘”，构建了一套多功能、高度协同的智能活胶水系统。该系统由三个核心模块组成，共同完成从识别到修复的闭环响应：
智能活胶水用于精准靶向与治疗炎症性肠病
高灵敏血液感应模块——疾病的“信号探测器"：研究团队首先构建了一套可灵敏识别血液信号的基因感应电路。此前，麻省理工学院Timothy K. Lu教授团队曾提出血红素响应型生物传感器，用于肠道出血监测（Mimee et al.,Science,2018），但该系统主要适用于信号检测，其输出能力不足以支持后续治疗分子的高效合成。为解决这一问题，研究团队引入三层转录放大器，并系统优化转录因子HtrR表达强度及血液响应启动子HrtO的操纵子拷贝数，使基因线路在体外实现百倍级响应增强，并可在低至100ppm血液条件下产生显著输出。在IBD出血模型中，该电路能够快速被激活，而在无出血条件下保持沉默，显示出良好的疾病依赖性。
动态生物黏附模块——仿生"生物胶水"：当工程菌检测到血液信号后，即启动黏附程序，分泌来源于海洋藤壶的水泥蛋白(如CP43K)，这类蛋白可在水环境中自组装形成稳定的黏附基质。相较细菌生物被膜体系(如Curli纤维)，藤壶水泥蛋白具有更好的生物相容性，并显示出一定的抗炎潜力。在体外猪肠组织黏附实验及微流控"出血缺损"模拟系统中，活胶水能够在血红素泄漏处原位形成密封层，并显著提升抗压和防漏能力，验证了其"按需粘合"的功能特性。
03工程活胶水TL-glue在急慢性结肠炎中的疗效验证
在葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的急性结肠炎模型中，TL-glue在体重、疾病活动指数、结肠长度及组织形态上均表现出显著改善。基于光声/超声成像的血红蛋白检测进一步表明TL-glue组出血相关信号明显降低。组织学与免疫分析显示，其可促进隐窝结构和杯状细胞恢复，提高Mucin-2、E-cadherin及ZO-1/Occludin等屏障标志物水平，同时降低促炎因子、提升抗炎因子，形成“止血—修复—抗炎”的功能闭环。
工程活胶水在炎症性肠病模型中的在体疗效评估在更接近慢性免疫紊乱特征的IL-10⁻/⁻自发性结肠炎模型中，TL-glue同样在多项疾病指标和组织学层面展现出稳定疗效，进一步验证了其对慢性病程的干预潜力。此外，研究还探索了口服递送方案，通过肠溶包裹实现胃酸保护与肠道释放。结果显示，活胶水在炎症肠道中被特异激活，在健康宿主中更快清除，体现出良好的安全性与转化潜力。
04总结与展望
该研究提出并系统验证了一种以出血信号为触发的智能活体胶水平台，使工程微生物能够在病灶处自主定位、稳定停留并持续发挥治疗作用。该体系在急性与慢性两种IBD模型中均展现出一致疗效，并通过在体成像、功能评估和机制分析等多层证据支撑其科学合理性。在转化层面，研究团队进一步评估了免疫相容性并引入多重生物安全策略，同时展示了口服递送的可行性，为未来临床应用奠定了基础。
05专家点评
该研究在同行评审中获得积极评价，德国INM–莱布尼茨新材料研究所Wilfried Weber教授评价道：“这项研究从基因电路设计到最终组织学评估进行了全面而系统的验证，有望成为自调控工程活体治疗材料的典型范例，并为该领域后续发展建立标准”。此外，研究团队也受邀以Research Briefings在同期发表评述文章“A therapeutic glue that autonomously targets gut bleeding in inflammatory bowel disease”，分享了该研究背后的科学思路、关键突破及其在工程活体材料领域的潜在影响。
本研究由中国科学院深圳先进技术研究院定量合成生物学全国重点实验室、合成生物学研究所钟超研究员、安柏霖副研究员与深圳大学医学部黄鹏教授共同担任通讯作者，钟超课题组原科研助理葛昌浩与深圳大学江珊珊博士为共同**作者。研究过程中，中国科学院深圳先进技术研究院定量合成生物学全国重点实验室、合成生物学研究所施小山研究员、黄术强研究员，上海科技大学刘一凡教授，深圳大学林静教授，以及上海交通大学医学院附属瑞金医院刘琰教授等给予了重要支持与专业指导。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金及深圳医学研究专项等项目的资助，并依托深圳合成生物研究重大科技基础设施顺利完成。