論文解析:
1、底盤菌株
選用益生菌E. coli Nissle 1917(EcN)作為工程菌底盤,該菌天然會富集定植在實體腫瘤內部,但靜脈注射后也會少量定植于肝、脾等健康組織,存在治療蛋白異位釋放損傷正常組織的風險。
2、基因線路改造
基因線路改造引入溫敏抑制子 TcI42 作為溫度感應元件;
接入 Bxb1 絲氨酸整合酶,構建不可逆熱狀態切換開關:短時間升溫(聚焦超聲 FUS 局部加熱至 4243℃)觸發后,即使溫度回落,細菌也會持續開啟下游基因表達,解決普通溫敏元件僅能瞬時激活的缺陷;
通過高通量文庫篩選 + 理性設計優化 RBS、降解標簽、復制子、溫敏終止子,壓低生理 37℃下的本底泄漏,實現 > 100 倍誘導倍率。
3、治療載荷改造
把輸出模塊替換成PelB 分泌標簽融合的 αCTLA4、αPDL1 納米抗體(免疫檢查點抑制劑),同時添加 AxeTxe 毒素抗毒素系統保證質粒在體內長期留存,細菌激活后向外分泌抗腫瘤納米抗體。
4、體外 + 動物驗證
小鼠 A20 淋巴瘤模型,靜脈注射改造工程菌后,聚焦超聲只在腫瘤局部加熱激活細菌;細菌僅在超聲照射的腫瘤內大量開啟治療基因,肝、脾激活水平很低,顯著抑制腫瘤生長,實現時空精準的細菌腫瘤免疫治療,降低全身免疫副作用風險。
總結
給益生菌組裝一套超聲溫度可控的遺傳開關,讓工程菌只有在超聲照射的腫瘤病灶才啟動釋放免疫治療藥物,解決傳統細菌療法 “細菌到處定植、藥物不受控釋放” 的安全短板。
文獻來源:Abedi MH, Yao MS, Mittelstein DR, Bar-Zion A, Swift MB, Lee-Gosselin A, Barturen-Larrea P, Buss MT, Shapiro MG. Ultrasound-controllable engineered bacteria for cancer immunotherapy. Nat Commun. 2022 Mar 24;13(1):1585. doi: 10.1038/s41467-022-29065-2. PMID: 35332124; PMCID: PMC8948203.
