胃腸道生物反応器は動物胃腸道を「天然培養システム」とし、その生理環境を利用して目標蛋白、活物質の合成または腸管菌群の制御を実現する生物装置であり、その応用シーンは主に生物医薬、農業養殖、食品工業、腸管健康研究などの分野で、具体的には次のようになります。
これは胃腸道生物反応器の核心的な応用方向の一つであり、優勢は動物胃腸道の細胞発現システムと天然分泌メカニズムを利用し、低コストで高活性な組換え蛋白薬を生産することである。
薬用蛋白発現：遺伝子工学技術により動物（ウサギ、豚、羊など）の腸管上皮細胞を改造し、胃腸管内で目標薬用蛋白を特異的に発現させる、例えばヒトラクトフェリチン、インスリン、成長ホルモン、抗体断片などがあります。これらの蛋白質は腸管分泌物や糞便によって排出され、その後分離精製することで薬物を製造することができ、従来の発酵タンクの生産に比べてコストが低く、蛋白活性が天然状態に近い。
経口ワクチンの開発：ワクチン抗原の遺伝子を宿主腸管菌群または腸管細胞に導入し、胃腸管に抗原を持続的に発現させる。動物摂取後、抗原は腸管粘膜免疫反応を刺激し、粘膜抗体（IgA）を産生し、実現する経口ワクチンの原位置生産と免疫、腸管感染症（例えば、ロタウイルス、大腸菌感染など）の予防に適しており、コールドチェーン輸送を必要とせず、使用がより便利である。
飼料添加剤のその場合成：養殖動物（鶏、豚、牛）の腸管共生菌群を改造し、胃腸管内で動物に必要な栄養物質、例えばアミノ酸（リジン、プロテイン）、ビタミン（B族、K族）、酵素製剤（フィターゼ、アミラーゼ）などがあります。これにより、飼料中の人工添加剤の添加量を減少させ、養殖コストを低減するとともに、栄養吸収効率を高め、動物の成長を促進することができる。
動物腸管疾患の予防制御：抗菌ペプチド、プロバイオティクス因子を発現する胃腸道生物反応器を構築し、腸管菌群のバランスを調節することにより、サルモネラ菌、ウエルシュ菌などの有害菌の繁殖を抑制し、動物免疫力を強化し、抗生物質の使用を減少し、養殖過程における疫病リスクを低減する。
機能性活物質の調製：微生物型胃腸管生物反応器（工程化乳酸菌、酵母菌など）を用いて、ヒトの腸管を模擬する環境において、機能性食品を合成するのに必要な活性成分、例えばプロバイオティクス、プロバイオティクス、短鎖脂肪酸、抗酸化ペプチドなどがあります。これらの成分はヨーグルト、代替ミール、健康食品に直接添加することができ、腸の調節、抗酸化などの作用を発揮する。
食品廃棄物の資源化利用：農業或いは食品加工廃棄物（例えばワラ、おから、果皮）を擬生胃腸道生物反応器に投入し、腸管菌群の発酵作用を利用し、廃棄物中のセルロース、ヘミセルロースなどを食用可能な蛋白飼料或いは発酵食品原料に転化し、資源の循環利用を実現する。
腸管菌群と疾病機序の研究:構築体外生体模倣胃腸管生物反応器（人体の胃−小腸−大腸の生理環境を模擬し、温度、pH、蠕動、菌群組成などを含む）、腸管菌群と宿主の相互作用機序を研究するために用いられ、及び菌群のアンバランスと肥満、糖尿病、炎症性腸病などの疾病の関連を研究し、疾病の予防と治療に理論的根拠を提供する。
個人化栄養と薬物スクリーニング：体外生体模倣反応器に基づいて、異なる人々の腸管特徴（例えば菌群タイプ、代謝能力）をシミュレーションし、特定の人々に適した個性的な食事方案をスクリーニングし、或いは腸管内での薬物の吸収、代謝状況を評価し、薬物剤形（例えば経口徐放製剤）を最適化する。
エンジニアリング化された腸管菌群を用いて構築された胃腸管生物反応器は、特定の動物の腸管菌群を土壌または水体中の残留農薬、プラスチック微粒子など、動物の採食と代謝過程を通じて、汚染物の無害化処理を実現する。