《科学》：益生菌“曝光”实体瘤！科学家发明全新抗癌疗法，用工程益生菌定位肿瘤，招募CAR-T细胞

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-2_123-144）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-2_123-144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。