细菌在逃脱人体免疫系统“追捕”的同时,又精准“追杀”肿瘤细胞,堪称一场极限“攻防战”。3月4日,我国科研团队发表于国际学术期刊《细胞》的一项最新研究《利用 IL-10R 迟滞效应实现细菌逃避吞噬和再激活抗肿瘤免疫的细菌免疫治疗》(Bacterial immunotherapy leveraging IL-10R hysteresis for both phagocytosis evasion and tumor immunity revitalization)成功揭示了细菌治肿瘤关键原理,在业界引起强烈反响。
据悉,该项研究由中国科学院深圳先进技术研究院研究员、定量合成生物学全国重点实验室主任刘陈立牵头,联合中国科学院上海营养与健康研究所肖意传研究员团队完成。
细菌的极限“攻防战”
近年来,合成生物学技术飞速发展,治疗肿瘤的“细菌制剂”也频频见诸报道,但可惜的是,至今尚未有成功走向临床的案例。其背后的关键原因是,细菌抗肿瘤机制未能充分揭示,比如“细菌怎么逃避先天免疫系统的攻击?” “细菌如何激发抗肿瘤免疫?”“如何确保细菌疗法的安全性?”等。
“与传统药物不同,细菌是活的,细菌能在肿瘤中存活,说明它们能逃避免疫系统的攻击;同时,细菌又能抑制肿瘤生长,这表明它们还能激活抗肿瘤的免疫反应”,刘陈立研究员解释道。“这种看似矛盾的现象,正是因为我们对细菌与肿瘤之间的‘对话’机制还不了解。弄清楚这种‘对话’机制对于设计出更安全有效的治疗方案很重要。”
团队交流实验进展
研究发现,细菌可以通过一种叫做白介素-10的信号分子与肿瘤内的免疫细胞进行“对话”,让肿瘤内的巨噬细胞产生更多的白介素-10,向细菌的天敌——中性粒细胞施了“定身术”,使其无法运动,从而让细菌躲过免疫细胞的“追捕”。
同时,细菌为了自身生存所激发出的白介素-10信号分子,碰巧“唤醒”了肿瘤内的“沉睡士兵”CD8+T细胞,使它们重新武装起来,对肿瘤发起猛烈攻击。正是这种“歪打正着”的机制让细菌既躲过了“被杀”,又攻击了肿瘤。
那么,细菌治疗肿瘤怎么保证安全性?刘陈立团队发现,免疫细胞中存在一种“迟滞效应”机制,使肿瘤组织中的白介素-10受体水平高,正常组织中的白介素-10受体水平低。这种差异性使细菌只能在瘤内躲避抗菌免疫细胞的追杀,并在正常组织器官中被有效清除,从而保证了细菌治疗的安全性。
从“以毒攻毒”转向“精准调控”
研究人员将该疗法在多种动物模型中进行验证,结果显示,这种合成生物改造的细菌能够显著抑制多种肿瘤的生长、复发和转移。
细菌抗肿瘤的关键机制,为利用合成生物技术精准改造细菌提供了理论指导,该研究标志着细菌疗法从“以毒攻毒”迈向了“精准调控”的新时代。
“通过合成生物实验和定量数学模型的结合,我们精确地模拟了细菌在肿瘤内的行为,从而设计出更高效的疗法,这就像发现了合成生物系统和免疫系统的‘神秘对话’,使科学家能够重新编程合成生物系统,为癌症治疗打开全新思路。”研究团队表示。
目前,该项研究正在向临床试验推进。未来,医生通过检测患者肿瘤组织中白介素-10受体的表达水平,可精准筛选出适合接受细菌治疗的患者,为制定个性化治疗方案提供科学依据。同时,工程化改造的抗瘤菌也可以作为智能递送载体,实现治疗药物的精准释放。这种创新模式,成功突破了传统给药系统的局限性,有望为恶性肿瘤治疗开辟新路径。
南方网、粤学习记者 邹长森