2026年8月6日，合肥综合性国家科学中心大健康研究院王育才团队在Cell Stem Cell发表题为“Living therapeutic depots: Matching design to therapeutic needs”的评述文章。文章结合近期发表于Science和Nature Biomedical Engineering的两项研究，比较了活体治疗药物库的两种代表性设计策略，并指出：此类系统并非存活越久、产量越高越好，关键是根据疾病特点，在正确的部位和时间提供适当的治疗功能。

活体治疗药物库是将工程化微生物、干细胞或免疫细胞等置于水凝胶等生物材料中，使其在病灶附近感知信号并产生治疗分子。水凝胶不仅承担细胞递送和局部滞留的作用，还会影响细胞增殖、治疗产物扩散以及系统的启动与终止。因此，如何协调细胞存活、空间限制、功能持续时间和治疗输出，是该领域走向应用的核心问题。

文章重点评述了两项采用不同思路的研究。Science报道了一种用于长期封装工程菌的高强度聚乙烯醇水凝胶。该材料内部设置明胶微腔，使细菌保持活性，同时通过较高的刚度、韧性和抗疲劳能力限制菌落扩张并防止细菌逃逸。工程菌能够感知铜绿假单胞菌释放的信号，随后裂解并释放抗菌蛋白，在小鼠假体关节感染模型中降低局部病原菌负荷。该系统突出“持久、封闭和自主响应”，适用于反复感染等需要长期干预的场景。

Nature Biomedical Engineering报道了另一种面向急性心肌损伤的策略。研究人员将产氢光合细菌装载于可注射的细胞外基质水凝胶中，并将其递送至心脏附近。光照可启动局部产氢，降低缺血再灌注引起的氧化应激，进而保护线粒体功能、减少心肌细胞死亡和纤维化。该方法在大鼠和巴马小型猪模型中均改善了心脏功能。与长期封装不同，该系统只需在损伤早期发挥作用，细菌活性随后逐渐下降，体现了“短暂滞留、外源触发”的设计理念。

文章指出，这两种方案并非相互竞争，而是分别回应不同的治疗需求。慢性感染、长期内分泌不足等疾病可能需要能够持续存在并反复响应的治疗药物库；心肌缺血再灌注损伤、急性炎症及围手术期器官损伤则更适合快速启动、限时发挥作用的系统。治疗性蛋白、气体或小分子的扩散特征不同，也要求材料在封装能力与通透性之间作出相应平衡。

文章示意图

未来，活体治疗药物库的评价应超越细胞存活率、局部滞留率和总产量，进一步关注治疗作用在组织中的时空分布。同时，规模化制造、储存运输、遗传稳定性、细菌逃逸和治疗后清除等问题也亟待解决。文章强调，成功的活体治疗系统需要围绕明确的临床任务，对细胞、材料、激活方式和治疗输出进行一体化设计。

合肥综合性国家科学中心大健康研究院副研究员周汉和博士后梁启蕊为第一作者，资深研究员王育才为通讯作者。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.stem.2026.07.009