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益生菌或可助力CAR-T疗法

作者: 来源: 发布时间:2023-11-29

美国哥伦比亚大学Vincent等研究发现,通过工程菌给肿瘤添加标签,为CAR-T疗法牵线搭桥,帮助其更好地发挥杀伤肿瘤作用。(Science. 2023; 382: 211-218.)

CAR-T疗法在实体瘤中的效果不如血液系统肿瘤,主要是实体瘤中的肿瘤相关抗原(TAA)特异性不足,使得实体瘤中的CAR-T脱靶毒性高,对癌细胞的清除不彻底。解决这个瓶颈的方案主要集中于给CAR-T叠靶点,增加其靶向能力。

实体瘤中存在特异性微生物群,细菌似很适应缺氧和坏死的肿瘤微环境,可有选择性地优先定植在肿瘤核心。有研究者利用细菌的这一特点,改造出了系列工程菌,让其成为精准运输抗肿瘤药物的工具,虽还未在临床上探讨应用,但目前实验显示,工程菌安全性是可靠的。于是,研究者想到利用工程菌来为CAR-T引路。研究者设计的向导细菌以益生菌Escherichia coli Nissle 1917(EcN)为基础,它内含同步裂解电环(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。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指路的标签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此前被证实可介导CAR-T细胞反应。PIGF-2123-144能与胶原、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。首先给皮下荷瘤小鼠(Naml6)瘤内注射工程菌1×105 CFU,48小时后瘤内注射2.5×106 GFP28z+ CAR-T细胞。标签的存在显著增强了CAR-T的抗肿瘤效果,仅有diGFP也是无效的。ProCARs系统的特异性非常好,研究者检查了小鼠肿瘤外多种器官中的GFP浓度,均未检出,也未发现工程菌生长。研究者尝试了在三阴性乳腺癌(MDA-MB-468)、结直肠癌(CT26/MC38)等瘤种中的效果,均观测到了抗癌效果。在实验中,仅治疗一侧的肿瘤,也能带来对侧未治疗肿瘤的生长放缓。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。研究者尝试了通过静脉注射来输注ProCARs,CXCL16联合tag的治疗效果是比较明显的,同时也未观察到脱靶毒性。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,可见其有应用潜力。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是很难得的。不过,相较小鼠,人类对内毒素更敏感,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。

(编译 王宇航)