来源:代丝雨 2023-10-16 10:39 发表在《科学》杂志上的一项研究则提出了另一个有趣的思路, 发表在《科学》杂志上的一项研究则提出了另一个有趣的思路,通过工程菌给肿瘤送tag,为CAR-T细胞铺路。研究者们称其为微生物向导CAR-T系统(ProCARs)。 论文题图 顺便一提本周《科学》的封面大活儿见次条 这个思路并非空穴来风。
实体瘤中原本就存在特异性微生物群,细菌似乎很适应缺氧和坏死的肿瘤微环境(TME),能够有选择性地优先定植在肿瘤核心。
已经有科学家利用细菌的这个特点,改造出了一系列工程菌,让它们成为精准运输抗肿瘤药物的特快专列。虽然还没有在临床上取得什么成就,但以目前的试验数据来说,工程菌至少安全性是很可靠的。
因此,研究者们也想到了利用工程菌来给CAR-T细胞“指路”。
研究者设计的向导细菌以益生菌Escherichia coli Nissle 1917(EcN)为基础,它内含同步裂解电路(SLIC),可将合成的CAR靶点直接运送到肿瘤核心。
SLIC的作用是使得细菌在肿瘤中生长到临界密度时同步破裂,释放细菌产生的治疗性化合物。这利用了细菌群体感应的优势,防止了细菌在瘤外的不受控生长。
用于给CAR-T指路的tag则设计为超级折叠绿色荧光蛋白(sfGFP)二聚体(diGFP)和胎盘生长因子2肝素结合域(PIGF-2123-144)相连。diGFP此前曾被证实可以介导CAR-T细胞反应。 ProCARs作用机制 PIGF-2123-144则能够与胶原、纤维连接蛋白等肿瘤的致密细胞外基质中富含的成分相连。这样设计有两个好处,一是可以限制整个系统的作用范围不超出肿瘤边缘从而提高安全性,二是可以促进CAR极化,增强抗肿瘤活性。
研究者在小鼠中测试了ProCARs系统的抗肿瘤活性。研究者首先给皮下荷瘤小鼠(Naml6)瘤内注射工程菌1×105CFU,48小时后瘤内注射2.5×106 GFP28z+ CAR-T细胞。
图中可见,tag的存在显著增强了CAR-T的抗肿瘤效果,仅有diGFP也是无效的。 tag的存在显著增强了CAR-T的抗肿瘤效果 ProCARs系统的特异性也是非常好,研究者检查了小鼠肿瘤外多种器官中的GFP浓度,都没有检出,也没有发现工程菌生长。
研究者还尝试了三阴性乳腺癌(MDA-MB-468)、结直肠癌(CT26/MC38)等癌种,均观测到了抗癌效果。
值得一提的是,在实验中,仅治疗一侧的肿瘤,也能够带来对侧未治疗肿瘤的生长放缓。这说明ProCARs会激活内源性免疫系统的适应性反应,带来整体的抗癌益处。
研究者进一步设计了一个释放人类CXCL16激活突变体CXCL16K42A的菌株,加强对CAR-T细胞的招募。这又进一步增强了ProCARs系统的抗癌效果。
最后,研究者尝试了通过静脉注射来输注ProCARs,CXCL16联合tag的治疗效果还是比较明显的,同时也没有观察到脱靶毒性。
ProCARs在遗传背景不同的多种人类和小鼠癌症模型中实现了治疗效果,足见应用潜力。在患者常因抗原丢失复发的背景下,这种对抗原不可知肿瘤仍能产生效果的治疗方法可谓弥足珍贵。
不过,相较小鼠,人类对内毒素更为敏感,全身给予革兰氏阴性细菌对于人类可能具有潜在的毒性,这是临床转化必须解决的问题。 |
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