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Nature | 肿瘤代谢废物竟是“宝”!经细菌“改造”后,可帮助免疫治疗效果提升30%

 外科黄文斌 2021-10-13

T淋巴细胞一种具有监视和消灭外来入侵者能力的免疫细胞,是肿瘤免疫疗法的核心支柱。但值得注意的是,营养物质(如L-精氨酸)的可用性对于T细胞功能和免疫反应至关重要。然而,肿瘤微环境缺乏营养的持续供给却使T细胞活性受到限制。

近日,来自美国加州大学科研团队在顶级期刊《Nature》上发表了题为“Metabolic modulation of tumours with engineered bacteria forimmunotherapy”的研究论文,该研究发现了一种可靶向性定植于癌细胞中的工程益生菌,可将肿瘤微环境中的代谢废物转化为L-精氨酸,从而促进T细胞抗肿瘤免疫应答,为提高临床T细胞治疗效果提供了新的策略和依据。

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先前的研究表明,补充L-精氨酸可延长黑色素瘤小鼠体内T细胞的存活时间,并提高肿瘤的杀伤性。然而,在临床上给患者补充L-精氨酸并不实际,因此亟需寻找出一种可持续、稳定的向肿瘤微环境中供应L-精氨酸的方式以提升肿瘤免疫疗法的疗效。

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埃希氏大肠杆菌Nissle1917 (ECN) 具有对人体无害,不产生分泌毒素,也无持久的使血红素粘连的特点,现如今被广泛应用于递送,释放和肿瘤治疗等医疗用途。科研人员对ECN进行了基因改造,删除了精氨酸抑制基因 (ArgR),并整合了不受负反馈调节抑制的ArgA fbr突变,构建了一种工程益生菌“L-Arg细菌”,它能特异性地在肿瘤中定植,将肿瘤中积累的代谢废物“氨”转化为L-精氨酸。

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在进一步的试验中,研究人员使用L-Arg细菌对患有结肠癌(MC38)的C57BL/6小鼠通过瘤内注射方式给药,研究发现,L-Arg 细菌能提高肿瘤内L-精氨酸浓度,增加肿瘤浸润的T细胞的数量、促进效应T细胞功能。此外,L-Arg 细菌与 PD-L1 靶向抗体联合使用能将抗PD-L1治疗效果提升近30%,限制小鼠的肿瘤生长,试验中74%接受联合疗法治疗的小鼠的肿瘤被完全根除。

不仅如此,研究作者在黑色素瘤小鼠模型(B16-OVA)中也观察到了相似的结果。更重要的是,当在肿瘤完全消退的小鼠体内再次接种MC38 细胞后,肿瘤并没有生长,这说明小鼠体内已经形成了长期免疫。

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综上所述,该研究通过合成生物学的手段构建了一个变异菌株,对肿瘤微环境进行了代谢物重塑。该 L-Arg 菌株疗法合并 PD-L1 阻断免疫治疗,产生了极强的依赖于 T 细胞的长期抗肿瘤免疫。这些发现为免疫治疗提供了新的思路,奠定了在临床中使用合成生物学手段的可能性!
考资料:
[1] Fernando P Canale, et al. Metabolic modulation of tumours with engineered bacteria for immunotherapyNature. 2021. Doi:10.1038/s41586-021-04003-2.

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