紐約 - 2019年7月3日 - 新興的合成生物學領(lǐng)域 - 設(shè)計新的生物組件和系統(tǒng) - 正在徹底改變醫(yī)學。通過對活細胞的遺傳編程，研究人員正在創(chuàng)建能夠智能地感知和響應各種環(huán)境的工程系統(tǒng)，與當前基于分子的治療相比，可以產(chǎn)生更具體和有效的解決方案。
與此同時，癌癥免疫療法 - 使用身體的免疫防御來對抗癌癥 - 在過去十年中改變了癌癥治療方法，但只有少數(shù)實體腫瘤得到了應對，全身治療常常導致嚴重的副作用。設(shè)計能夠在實體腫瘤內(nèi)誘導有效的抗腫瘤免疫應答而不引發(fā)全身毒性的療法已經(jīng)提出了重大挑戰(zhàn)。
哥倫比亞工程學院和哥倫比亞大學歐文醫(yī)學中心(CUIMC)的研究人員今天宣布，他們正在通過設(shè)計一種非病原性細菌來應對這一挑戰(zhàn)，這種細菌可以在小鼠體內(nèi)定植實體腫瘤并安全地提供有效的免疫療法，作為特洛伊木馬治療來自內(nèi)部的腫瘤。該療法不僅導致淋巴瘤小鼠模型中的腫瘤完全消退，而且還導致對遠處未注射的腫瘤病變的顯著控制。他們的研究結(jié)果今天發(fā)表在Nature Medicine上。“看到未經(jīng)治療的腫瘤與原發(fā)病灶的治療一起反應是一個意想不到的發(fā)現(xiàn)。這是細菌性癌癥治療之后的首次證明，即所謂的'遠隔'效應，”生物醫(yī)學工程助理教授Tal Danino說。“這意味著我們將能夠設(shè)計細菌在當?shù)匾l(fā)腫瘤，然后刺激免疫系統(tǒng)尋找腫瘤和轉(zhuǎn)移灶，這些腫瘤和轉(zhuǎn)移灶太小而無法通過成像或其他方法檢測到”
該研究是與CUIMC微生物學和免疫學助理教授Nicholas Arpaia以及該出版物的共同高級作者合作領(lǐng)導的。該團隊將他們在合成生物學和免疫學方面的專業(yè)知識結(jié)合起來，設(shè)計出一種能夠在腫瘤壞死核心中生長繁殖的細菌菌株。當細菌數(shù)量達到臨界閾值時，非致病性大腸桿菌隨后被編程為自毀，允許有效釋放治療劑并防止它們在體內(nèi)其他地方造成嚴重破壞。隨后，一小部分細菌在裂解后存活并重新種植群體，允許在治療的腫瘤內(nèi)重復輪次藥物遞送。該概念證明以這種方式編程細菌最初是在幾年前(DIN&達尼諾等。自然2016)。在目前的研究中，作者選擇發(fā)布一種靶向一種名為CD47的蛋白質(zhì)的納米抗體。
CD47是一種“不吃我”的信號，可以保護癌細胞免受天然免疫細胞如巨噬細胞和樹突狀細胞的侵害。它在大多數(shù)人類實體瘤中大量存在，并且最近已成為流行的治療靶標。“但是CD47存在于體內(nèi)的其他部位，并且CD47的系統(tǒng)性靶向?qū)е嘛@著的毒性，如最近的臨床試驗所證明的。為了解決這個問題，我們設(shè)計了僅在腫瘤內(nèi)靶向CD47的細菌并且避免了治療的全身副作用， “該論文的主要作者和Arpaia和Danino共同指導的博士生Sreyan Chowdhury補充道。
腫瘤內(nèi)細菌誘導的局部炎癥和CD47阻斷的聯(lián)合作用導致腫瘤細胞的攝取或吞噬作用增加，并隨后增強治療腫瘤內(nèi)T細胞的活化和增殖。研究小組發(fā)現(xiàn)，使用其工程菌進行治療不僅可以清除治療過的腫瘤，還可以降低多種模型中腫瘤轉(zhuǎn)移的發(fā)生率。“用工程菌處理導致在腫瘤中引發(fā)腫瘤特異性T細胞，然后全身遷移以治療遠處腫瘤，”Arpaia說。“如果腫瘤和CD47納米抗體有效載荷中沒有活細胞裂解，我們就無法觀察到治療或遠隔效應。”
