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最近在各种微生物身上动脑筋，用它们来增敏免疫治疗的研究可真不少啊，比如奇点糕前两天提过的益生菌新抗原疫苗疗法，还有人想到用基因工程改造细菌，让它们表达关键炎症因子IFN-γ来破解免疫治疗耐药[1]，但基于细菌的免疫疗法还有得是想象空间呢，比如说再多改造改造，它们就能变成定植在肿瘤部位的“兵工厂”，源源不断生产抗癌分子？
这可不是什么异想天开，而是中国台湾研究者们在Cell Reports Medicine期刊发表的最新研究成果[2]：通过敲除大肠埃希菌Nissle 1917(EcN)的lpp基因，研究者们让这种益生菌的外膜具有渗漏性，从而能源源不断地外泌经基因工程改造合成的免疫调节分子和溶瘤嵌合蛋白，有效激活抗肿瘤免疫应答，还能建立相应的免疫记忆，且给药只需单次静脉注射即可。
论文首页截图
细菌一直以来都是受青睐的治疗载体，它们能凭借肿瘤嗜性（tumor tropism）在肿瘤微环境成功安营扎寨，并成功释放搭载或自身合成的有效载荷，调整基因表达还能优化它们的给药效率[3]，不过本次研究提出把细菌“搞漏”的策略，听起来可就直接甚至粗暴得多了，但其实原理也不复杂：敲除对象lpp编码的是脂蛋白，因此lpp对细菌外膜的渗透性举足轻重。
研究者们首先敲除了另一种大肠杆菌菌株（E.coli BL21）的lpp基因，以初步明确在外膜渗漏状态下，最适合构成外泌嵌合蛋白的免疫调节分子。在被测试的3种白介素-2（IL-2）变体中，人工设计的IL-2类似物Neo2/15[4]分泌水平最高，也足以激活T细胞主导的免疫应答，再加上靶向PD-L1的纳米抗体，就成了作为外泌免疫调节分子的嵌合蛋白（aPDL1-Neo2/15）。
为了使细菌载体精准递送、减小潜在的脱靶毒性，研究者们还使细菌表达了另一种嵌合蛋白，即以间皮素（mesothelin）为靶标的纳米抗体与溶血素E重组蛋白融合（HlyE-aMSLN），它能选择性识别表达间皮素的癌细胞，从而与前面的免疫调节性嵌合蛋白形成了联合治疗，而这种联合治疗只需要注射一次细菌载体就能实现，简便利落多了。
同时外泌两种嵌合蛋白，是细菌载体取胜的关键
接下来，研究者们把测试对象换成了益生菌EcN，证实敲除lpp基因导致的外膜渗漏状态，能够有效改善静脉注射给药时的安全性：敲除lpp会使EcN在脾脏和肾脏定植，以及在外周血中增殖的能力明显减弱，改善治疗的耐受性和体重减轻等副作用，但EcN定植到肿瘤部位的能力不会受明显影响，甚至可以说乏氧和免疫抑制性的肿瘤微环境更利于它们生存。
经过体外实验证实敲除EcN的lpp基因，可使它将预定产生的两种嵌合蛋白顺利外泌（下文简称改造完成的EcN为CIOP）后，研究者们在肠癌和黑色素瘤模型小鼠上进行的实验证实，单次注射CIOP就足以使肿瘤减小到肉眼不可见的程度，还能通过诱发远隔效应（abscopal effect）杀伤远处病灶，效果显著优于仅表达一种嵌合蛋白并敲除lpp的EcN，其主要激活的也是T细胞主导的抗肿瘤免疫应答，且各类提呈MHC-II类抗原的细胞增多。
经改造完成的CIOP展现了出色抑癌效果
单次注射，一针见效，有两种嵌合蛋白协同、只需一种益生菌载体，不得不说这次研究的思路属实很赞，那lpp基因你就安心地被敲掉吧，奇点糕也希望能更进一步全面验证这种思路的普适性，说不定还能再让EcN多表达点抑癌要素，战斗力更上一层楼呢？
参考文献：
[1]Li F, Yang Z, Savage T M, et al. Programmable bacteria synergize with PD-1 blockade to overcome cancer cell–intrinsic immune resistance mechanisms[J]. Science Immunology, 2024, 9(100): eadn9879.
[2]Liu C-H, Pan Y-C, Lim S-K, et al. Combinatorial leaky probiotic for anticancer immunopotentiation and tumor eradication[J]. Cell Reports Medicine, 2024.
[3]Lynch J P, González-Prieto C, Reeves A Z, et al. Engineered Escherichia coli for the in situ secretion of therapeutic nanobodies in the gut[J]. Cell Host & Microbe, 2023, 31(4): 634-649. e8.
[4]Silva D A, Yu S, Ulge U Y, et al. De novo design of potent and selective mimics of IL-2 and IL-15[J]. Nature, 2019, 565(7738): 186-191.
本文作者丨谭硕
