刘夺 工学博士 教授 博（硕）士生导师

  长期从事微生物药学底层技术——工程化微生物的设计构建研究，并开展与电子科学、材料学、计算科学等多学科交叉融合研究。研究提出“微生物药的定制合成与智能调控”思路，通过设计与构建微生物底盘，使其能够定制化合成药物产物，包括小分子代谢物、功能蛋白等。研究建立了微生物药的两种使用方式：其一是微生物发酵与药物产物提取，其二是直接在体使用微生物活药。对于微生物活药，研究实现将微生物的传感功能与调控功能转换为数字化电信号，形成可监控的工程菌活药用于“诊断——干预”一体化模式。相关成果于Nature Microbiology、Biomaterials、Chemical Engineering Journal、Chemical Society Reviews等期刊发表第一或通讯作者SCI论文20余篇，以第二作者于Nature Methods发表论文，参与工作在Science、Nature Communications等期刊发表论文。

1.教育背景

200509-200907 天津大学 生物工程 本科

200909-201701 天津大学 生物化工 硕博

201705-202112 天津大学 讲师

202112-202510 天津大学 副研究员

202511-今 海南大学 教授

2.教学情况

  曾面向高年级打造《基因工程》《光遗传学》双支柱课程：在基因工程教学中首创“基础理论+技术前沿”双模块架构，系统性覆盖疾病诊疗、蛋白工程等五大领域，每学期更新30%文献内容，确保教学内容与国际前沿同步；在光遗传学课程突出“多学科交叉”特色，整合光学、电子学与生物学知识，打造“理论-设计-验证”全流程训练。曾实施数字化教学改革：建成《光遗传学》《工程生物智造》智慧学习空间，集成知识图谱导航、AI助教答疑、个性化学习路径三大功能模块，动态更新多层级教学资源库。

3.科研情况

  紧密围绕合成生物学、微电子工程学、光遗传学、纳米材料制备等研究方向，在工程菌底盘的合成生物学设计再造、“机体—工程菌”信号感知交流用于疾病治疗、工程菌与胶囊化电子器件交互系统构建等方面取得了系列创新。

（1）工程菌底盘的合成生物学设计再造：在传感线路设计构建、单代谢路径组装、多基因装配协作、基因组设计合成的多个层面实现工程菌遗传物质的从头合成及生命系统的从头设计，建立了工程菌遗传改造的大体量元件库（上万件），相关研究发表在Nature Methods、ACS Synthetic Biology等期刊。

（2）“机体—工程菌”信号感知交流用于疾病治疗：利用红光信号递送、可穿戴蓝光信号递送，精准控制小鼠体内光遗传工程菌分泌治疗因子功能，建立了帕金森症、慢性肾炎、皮肤损伤等多种治疗模型，取得显著治疗效果，相关研究发表在Biomaterials、ACS Applied Materials & Interfaces等期刊。

（3）工程菌与胶囊化电子器件交互系统构建：长期在合成生物学、微电子工程学、光遗传学交叉方向开展研究，在微电子电路设计与加工、电子器件的胶囊化装配、以及电子器件与工程菌信号交互配合等方面具有丰富经验与技术储备。利用工程菌与电子胶囊配合用于猪肠炎诊疗，相关研究发表在Nature Microbiology、Chemical Engineering Journal等期刊。

4.研究领域

  “智能微生物药学”是电子信息科学、合成生物学、微生物药学领域相互融合形成的交叉学科方向，是生物智能技术（BT）与人工智能技术（IT）交叉融合的范式创新，其在生物医药、生物制造、环境修复等领域应用潜力巨大。“智能微生物药学”研究团队，通过结合微生物学、药学、计算机科学、电子工程学、材料学等多学科技术手段，基于智能化方法研究利用微生物资源开发新型药物、优化药物生产过程、实现可控递送以及精准医疗。

团队提出“微生物传感-调控-通信模块组合设计”新思路，探索其在生物医药合成、慢性疾病诊疗上的工程化实践路径。三模块协同将拓展合成生物系统的设计边界，在微生物与宏观世界之间建立“对话”桥梁，有望实现：实时监测疾病信号、定制调控合成治疗分子、远程通信精准干预病程，为慢性病按需诊疗提供闭环方案。

5.社会兼职

  现任合成生物技术全国重点实验室固定研究人员、天津市生物医学工程学会青年委员。

6.代表性项目

  先后承担国家重点研发计划项目子课题3项，国家自然科学青年基金1项，海南省重点研发计划项目子课题1项，中石化横向项目1项。

7.代表性成果

（1）Xinyu Zhang, Zhijie Feng, Hongxiang Li, Haoyan Yang, Lianyue Li, Chao Zhang, Pengxiu Dai, Hanxin Wang, Huimin Xue, Yaxin Wang, Dawei Sun, Xinyu Liu, Mingshan Li, Shenjunjie Lu, Jing Liu, Taofeng Du*, Duo Liu*, Hanjie Wang*. Ingestible optoelectronic capsules enable bidirectional communication with engineered microbes for controllable therapeutic interventions. Nature Microbiology, 2025, 10,1841-1853.

亮点：本研究基于光遗传学技术，创造生物-非生物间交流的光学“语言”，进而建立了一种新型的“菌-机接口”，丰富了生物电子接口的类型，拓展了生物电子接口的使用边界。未来，“人-机-菌交互”技术有着无限的可能，有望以高度可控、精准、即时、动态的方式为疾病诊断与治疗提供新一代智能化策略。

全文链接：https://doi.org/10.1038/s41564-025-02057-w

（2）Yue Liu, Jianting Zhou, Duo Liu, Xiaoyu Hu, Lin Yang, Xue-Ru Song, Xiao-Dong Jin, Wei Xie, Luhan Yang, Zichuan Liu, Ying-Jin Yuan*. De novo assembly and delivery of synthetic megabase-scale human DNA into mouse early embryos. Nature Methods, 2025, 22(8):1686-1697.

亮点：本研究在国际上实现了Mb尺度人类基因组的从头合成组装、跨物种转移与功能重塑,首次揭示了合成基因组在进入受体细胞后被细胞环境识别和重塑的过程，为染色体异常相关疾病的治疗开辟了新思路和新技术。

全文链接：https://doi.org/10.1038/s41592-025-02746-8

（3）Zhijie Feng, Huimin Xue, Xiaoxuan Yin, Hongxiang Li, Chao Zhang, Yinli Bao, Huifang Yin*, Cuiqin Huang*, Duo Liu*, Hanjie Wang*. Programmable therapeutic protein delivery in intestine via amplifier-optimized optogenetic bacteria and LED-equipped electronic capsule. Chemical Engineering Journal, 2025, 520, 166319.

亮点：本研究将“光遗传学原理和光电原理”相结合，搭建“发光胶囊-光遗传工程菌”组成的光学生物电子接口技术，探索其驱动搭载了“转录放大器”的工程菌在肠道快速释放生物药的可行性，为开发药械结合体提供大动物实验依据。

全文链接： https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.166319

（4）Huimin Xue, Mingshan Li, Yuhui Cui, Dongkui Tian*, Duo Liu*, Hanjie Wang*. Coordinated synthesis of aromatic amino acid derived pigments in yeast via global transcriptional engineering. Microbial Cell Factories, 2025, 24:174.

亮点：首次将全局转录工程策略，系统应用于酵母芳香族天然色素甜菜黄素的合成研究，为后续芳香族细胞工厂构建提供参考。

全文链接：https://doi.org/10.1021/acsami.5c06745

（5）Guijie Bai, Xiaoxuan Yin, Yaxin Ning, Yanning Zhang, Yue Jiang, Dawei Sun, Yaxin Wang, Binglin Ma, Duo Liu*, Peiyuan Liu*, Hanjie Wang*. Sustained TNFα Suppression and Enhanced Cutaneous Healing via Topical IgY Hydrogel Therapy in Inflammatory Skin Disorders. ACS Applied Materials & Interfaces, 2025, https://doi.org/10.1021/acsami.5c06745.

亮点：研究建立了卵黄抗体的标准化制备流程，通过抗原蛋白设计、给鸡免疫，从鸡蛋中获得特异性卵黄抗体IgY，并制备水凝胶贴片，探索其在表皮抗炎症、促伤口愈合上的应用价值。

全文链接：https://doi.org/10.1021/acsami.5c06745

（6）Hui Wang, Zhijie Feng, Peiyuan Liu, Jing Liu, Duo Liu*, Hanjie Wang*. Advances in optogenetically engineered bacteria in disease diagnosis and therapy. Biotechnology Advances, 2025, 83, 108645.

亮点：系统总结了近年来“光遗传学工程菌”在疾病诊疗应用中的前沿进展，展望了“光遗传学工程菌”与多学科的交叉融合趋势，特别是与电子科学、人工智能等学科技术的交叉融合、基于光学信号的“菌机接口”技术的发展。

全文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0734975025001314

（7）Yuhui Cui, Duo Liu, Huimin Xue, Mingshan Li, Wenhong Guo, Cuiqin Huang, Xintian Zheng, Jichao Yang, Hong Liu*, Huifang Yin*, Hanjie Wang*. Metabolic Engineering of Yarrowia lipolytica with Massive Gene Assembly and Genomic Integration. ACS Synthetic Biology, 2025, 10.1021/acssynbio.5c00333.

亮点：为解脂耶氏酵母这种非模式的产油酵母底盘建立了大片段DNA组装与改造工具。研究提出“跨物种预组装+二次组装整合”思路，实现大规模基因（>10个）的精准组装与整合，累计可实现93.5 kb外来DNA整合。通过外源基因实现番茄红素生产体系的优化提升。

全文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssynbio.5c00333

（8）Junyi Wang, Ying Li, Dawei Sun, Jingyi Li, Lianyue Li, Xinyu Zhang, Xinyu Liu, Zhijie Feng, Huimin Xue, Yuhui Cui, Yiwen Wang*, Duo Liu*, Hanjie Wang*. Implementing Optogenetic-Controlled Bacterial Systems in Drosophila melanogaster for Alleviation of Heavy Metal Poisoning. ACS Synthetic Biology, 2024, 13, 3312-3325.

亮点：将光遗传工程菌与果蝇模型相结合，建立了果蝇肠道重金属螯合解毒模型。

全文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssynbio.4c00409

（9）Lianyue Li, Chun Yang, Jing Liu, Yiyang Pan, Xuyan Wang, Yiliang Zhang, Hanjie Wang*, Tao Sun*, Duo Liu*. Hydrogel-Encapsulated Engineered Microbial Consortiumasa Photoautotrophic " Living Material " for Promoting Skin Wound Healing. ACS Applied Materials & Interfaces, 2023, 15, 5, 6536–6547.

亮点：设计光自养蓝细菌与异养菌结合生产细胞因子，用于表皮伤口修复研究。

全文链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36708324/

（10）Xinyu Zhang, Gaoju Pang, Tao Sun, Xinyu Liu, Huizhuo Pan, Yingying Zhang, Jing Liu, Jin Chang*, Hanjie Wang*, Duo Liu*. A red light-controlled probiotic bio-system for in-situ gut-brain axis regulation. Biomaterials, 2023, 294, 122005.

亮点：利用红光基因元件，设计构建红光响应的光遗传工程菌，用于肠脑轴脑疾病调控研究。

全文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961223000133

（11）Meihui Cui, Wei Ling, Lili Zhang, Yayang Li, Jing Liu, Tao Sun, Binglin Ma, Shenjunjie Lu, Huizhuo Pan, Gaoju Pang, Yingying Zhang, Shufang Zhang, Xian Huang, Peiqi Zhao, Duo Liu*, Hanjie Wang* . Smartphone bioelectronic drug with visual colorimetric sensor and bulknanoencapsulation optogenetic bacteria for chronic kidney disease theragnostics. Chemical Engineering Journal, 2023, 451, 138812.

亮点：利用光成像检测技术和光遗传学工程菌，构建生物电子药用于肾病诊疗。

全文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894722042930

8.荣誉奖励

（1）2023年中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛金奖指导教师

（2）2024年第十四届“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛银奖指导教师