肾衰竭是各种慢性肾脏疾病发展到后期引起的肾功能部分或者全部丧失的一种病理状态，它可分为急性肾衰竭及慢性肾衰竭。急性肾衰竭的病情进展快速，通常是因肾脏血供受阻、病*感染或是受到*物的伤害造成。而慢性肾衰竭主要原因为长期的肾脏病变，随着时间及疾病的进行，肾脏的功能持续下降。
仅在我国，每年就有-万人罹患急性肾损伤，其中80万人因此而死亡。据估计，占我国总人口10.8%的巨大人群患有不同程度的慢性肾衰竭。一旦肾衰竭发展为终末期肾病，患者往往需要借助机械设备以从血液中去除含氮废物。临床使用的血液透析和腹膜透析需要频繁的进行侵入式操作，因此极大的干扰了患者的正常生活。同时，透析导致的并发症，诸如心衰和腹膜炎，也是威胁患者生命的重要因素。
每个人的肠内寄宿着数倍于体细胞的细菌。这些细菌不仅可以保护我们免受病原体的侵害，帮助我们消化食物，还参与调控了机体众多的代谢反应。随着认识的逐渐深入，越来越多的研究人员将肠道菌群视作一个人体的器官，发挥了免疫和代谢的功能。而在菌群寄宿的肠道中，有着人体最大的粘膜——肠粘膜。相比腹膜，肠粘膜的表面积是其倍左右。因此，利用细菌的代谢能力和肠粘膜的半透性，从肠道去除血液中的小分子含氮废物是很有希望的。
日前，武汉大学化学与分子科学学院张先正课题组在Nature子刊NatureBiomedicalEngineering杂志发表了题为：Anorallydeliveredmicrobialcocktailfortheremovalofnitrogenousmetabolicwasteinanimalmodelsofkidneyfailure的研究论文。
武汉大学化学与分子科学学院张先正课题组选取了肾衰竭中最常见的两种含氮废物——尿素和肌酐，作为目标含氮废物。他们首先筛选出了两株可以分别降解尿素和肌酐的细菌。但他们发现，这些细菌将尿素和肌酐分解成了氨——一种*性较大的代谢物。因此，一株可以高效代谢氨合成氨基酸的细菌也被同时引入。经过条件优化后，这三株细菌在培养基中可以高效的将尿素和肌酐转化成氨基酸。然而，当混合菌群被喂给罹患肾衰竭的小鼠时，却发现预想中的级联代谢反应并没有发挥作用。通过仔细地分析，他们发现当混合的细菌被小鼠服用后，不同的细菌往往停留在不同的位置，因此难以交换代谢物。同时，肠道中的蛋白质也干扰了细菌对小分子含氮废物的利用。细菌微生态系统（BacterialMicro-Ecosystem，BME）降解含氮废物为了克服以上问题，他们进一步将三种细菌封装在海藻酸钙凝胶微球中实现共定位，然后在凝胶微球上原位聚合了一层聚多巴胺纳米膜。该薄膜将大分子拒之门外，只允许小分子物质进入，成功构建了一个细菌微生态系统（BacterialMicro-Ecosystem，BME）。在急性和肾衰竭的小鼠模型，以及在猪肾衰竭模型中，BME均显著降低了血液中尿素和肌酐的浓度。在实验过程中，BME治疗也没有发生明显的不良副反应。这一技术有可能使得口服的微生物鸡尾酒疗法成为临床治疗肾衰竭的全新并且安全的选择。论文链接：