肿瘤细胞在基因突变过程中产生的新抗原具有高度特异性和免疫原性，是肿瘤免疫治疗的理想靶点。传统的肿瘤新抗原递送方式，如直接注射肽段、DNA或RNA疫苗，能够在一定程度上刺激免疫反应，但往往存在递送效率低、免疫原性不足等问题。研究发现某些细菌具有天然的归巢能力，不仅能够实现抗原的精准递送和持续刺激，还能调节抗肿瘤免疫应答发挥治疗作用。因此，基于益生菌的肿瘤新抗原递送载体为精准癌症免疫治疗提供了一种全新的思路。
2024年10月16日，哥伦比亚大学 Nicholas Arpaia教授团队在Nature（IF2023=50.5）期刊上发表了题为“Probiotic neoantigen delivery vectors for precision
cancer immunotherapy”的研究论文。该研究以大肠杆菌Nissle 1917为载体，构建了搭载肿瘤新抗原的工程化益生菌，实现了肿瘤新抗原的高效表达和稳定递送并有效激活特异性免疫反应，展现出巨大的抗肿瘤潜力。
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通过对小鼠结直肠癌细胞系进行外显子和转录组测序，筛选出适合的新抗原序列，并对大肠杆菌Nissle 1917（EcN）进行工程化改造，使其高效表达和递送肿瘤新抗原。通过对原发性/转移性结直肠癌小鼠进行瘤内注射/静脉注射工程化EcN肿瘤新抗原疫苗，明确其对小鼠抗肿瘤免疫反应的影响和疗效。此外，研究人员还在更具侵袭性的黑色素瘤模型中探索了工程化细菌癌症疫苗的抗肿瘤作用。通过对EcN进行工程化改造（包括优化新抗原结构、剔除隐秘质粒及Lon、OmpT蛋白酶、表达李斯特溶菌素等），肿瘤新抗原表达和对吞噬作用的敏感性显著增加。体外共孵育实验发现，工程化EcN疫苗能使骨髓源性树突状细胞（BMDCs）分泌更高水平的IL-12p70，诱导TH1型免疫反应和促进BMDCs激活OT-I和OT-II T细胞，增加IFNγ和IL-2的分泌（Fig.1）。![]()
Fig.1 构建工程化EcN肿瘤新抗原疫苗
瘤内或静脉注射结直肠癌新抗原疫苗EcNcΔlon/ΔompT/LLO+ nAg19能显著抑制肿瘤进展，延长小鼠生存期，且具有良好的生物耐受性。工程菌在肿瘤组织中保持高浓度而在其他器官中可快速清除。该疫苗对结直肠癌的肺转移瘤模型也展现出显著的抗肿瘤效果，揭示了其治疗晚期转移性癌症的潜力（Fig.2）。
Fig.2 工程菌肿瘤新抗原疫苗在结直肠癌中的疗效
WB和流式细胞术分析显示，结直肠癌小鼠静脉注射EcNcΔlon/ΔompT/LLO+ nAg19-His后肿瘤及引流淋巴结CD80+、CD86+和分泌IFNγ的CD4+、CD8+ T细胞比例明显增加，提示该疫苗可以激活有效的细胞免疫反应，同时减少了免疫抑制细胞的比例，PD-L1表达下调。此外，预防性接种也能显著抑制肿瘤的生长和复发，提示小鼠体内建立了持久的特异性免疫记忆（Fig.3）。对B16F10黑色素瘤细胞测序筛选出42种新抗原，与上述研究过程类似，作者构建了EcNcΔlon/ΔompT/LLO+ nAg42，无论瘤内注射还是静脉注射，益生菌疫苗均能显著抑制肿瘤生长，延长小鼠生存期。应用单克隆抗体耗竭CD4+和CD8+ T细胞后疫苗的抗肿瘤作用显著下降，表明其诱导的抗肿瘤免疫反应依赖于CD4+和CD8+ T细胞（Fig.4）。Fig.4 工程菌肿瘤新抗原疫苗在黑色素瘤中的疗效
免疫学分析显示，EcNcΔlon/ΔompT/LLO+ nAg42干预后肿瘤内cDC1/2、CD4+/CD8+ T细胞、NK细胞及炎症单核细胞数量显著增加，肿瘤浸润Foxp3−CD4+、CD8+T细胞及NK细胞颗粒酶B的表达水平升高，而免疫抑制性细胞比例降低。此外，该疫苗还能显著抑制黑色素转移瘤进展，且治疗耐受良好。
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Fig.5 工程菌肿瘤新抗原疫苗抑制黑色素转移瘤进展
本研究聚焦于精准肿瘤免疫治疗，成功开发了一种工程菌肿瘤新抗原递送系统并揭示了其抗肿瘤效果和机制。其核心优势在于能够高效表达和递送肿瘤新抗原，显著增强抗肿瘤免疫反应。具体来说，工程菌肿瘤新抗原疫苗主要通过激活树突状细胞、诱导特异性T细胞反应来重塑肿瘤免疫微环境。本研究为精准癌症免疫治疗带来了革命性的新思路，为未来开发更精准、高效、安全的癌症免疫疗法提供了有力支持，具有广阔的应用前景。1、未来可进一步构建人源化小鼠模型，验证益生菌疫苗对人肿瘤免疫微环境可能的影响。2、本研究中EcN被证明是一种良好的肿瘤新抗原递送载体，可进一步探究其他工程化益生菌在递送效率和免疫原性方面的差异，使载体的选择更加丰富。
https://www.nature.com/articles/s41586-024-08033-4
编辑：吴雪 排版：邹婷婷 审核：王静钰
