【Cell子刊】肠道战士：台湾中央研究院的益生菌革命，为抗癌免疫注入新活力

2024年10月22日， 台湾中央研究院Kurt Yun Mou团队在期刊《Cell Reports Medicine》上发表了题为“Combinatorial leaky probiotic for anticancer immunopotentiation and tumor eradication”的研究论文。多功能渗漏益生菌可实现同步免疫激活和肿瘤靶向溶细胞活性，从而有效抑制肿瘤、提高肿瘤免疫细胞浸润和建立抗癌免疫记忆。LPP基因敲除可以提高益生菌耐受性和静脉适用性，为联合方案开发，提供了一种治疗可行的方法。

https://www.cell.com/cell-reports-medicine/fulltext/S2666-3791(24)00540-8#sec-3

关于溶瘤益生菌

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最近，细菌和益生菌作为治疗媒介的出现，为治疗开发提供了新的机会。重组克隆技术中的多样化工具集，为生成表达多种生物制剂的载体，提供了合成灵活性。此外，细菌的肿瘤嗜性及其在缺氧肿瘤微环境中增殖的能力，促进了肿瘤靶向生物制剂的递送。

为了实现工程化单载体组合益生菌，团队在这项研究中采用了一种功能丧失策略，通过缺失lpp基因（Δlpp）来松动细菌的外膜，该基因编码共价吸附细菌外膜的脂蛋白。团队表明Δlpp细菌具有渗漏表型，能够直接释放表达的生物制剂，为联合治疗设计提供了一个灵活的平台。此外，由于Lpp脂蛋白与免疫刺激和反应原反应相关，因此，功能丧失Δlpp设计具有增强载体耐受性的额外好处。通过插入带有单个启动子的质粒，团队展示了多功能渗漏细菌的制备，这些细菌将免疫刺激、免疫检查点抑制剂和肿瘤靶向溶瘤成分结合在单个载体中，用于抗癌治疗。

为了证明用于抗癌治疗的组合渗漏益生菌的制备，团队整合了免疫刺激和溶瘤嵌合蛋白，以诱导杀瘤活性、调节肿瘤微环境和促进抗癌适应性免疫反应。团队表明，渗漏的细菌能够筛选成分设计，并且在载体工程过程中，验证了每个治疗成分的功能。优化的渗漏益生菌，表示为组合免疫治疗-溶瘤益生菌（CIOP），展示了不同效应器功能的直接和同步释放，从而实现协同抗肿瘤活性。功能丧失Δlpp策略可以提高益生菌耐受性，而不影响其肿瘤嗜性，这使得CIOP适合静脉内给药。CIOP在治疗侵袭性肿瘤类型方面优于单模式益生菌，它为肿瘤遏制提供了有利的抗癌免疫反应。多功能载体为单载体组合治疗开发，提供了一种通用方法。

用于单载体联合抗癌治疗的组合免疫治疗-溶瘤益生菌示意图

CIOP的组合免疫治疗和溶瘤功能，发挥协同抗癌活性

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大的MC38肿瘤在OP和CIOP之间显示出明显的差异，因为OP显示出可以忽略不计的抑制作用，而CIOP有效地控制了原发性肿瘤。CIOP治疗在抑制远端肿瘤生长方面比OP更有效，表明CIOP载体在诱导抗癌免疫反应方面具有优势。CIOP的组合功能赋予的治疗益处在快速生长、表达间皮素的CT26肿瘤模型中也很明显，这表明双重抗癌功能增强了益生菌治疗的肿瘤抑制作用。在携带高度侵袭性B16F10黑色素瘤的小鼠中，团队进一步证明，CIOP可以实现显著的肿瘤抑制，使肿瘤无法检测，并在单剂量治疗后诱导持久的抗癌适应性免疫。这些结果突出了CIOP在诱导杀瘤和免疫刺激活性，以实现稳健和持久的肿瘤遏制方面的协同作用。

使用表达免疫治疗、溶瘤或组合抗癌功能的益生菌进行抗癌治疗

静脉注射CIOP治疗，可实现肿瘤抑制并增加肿瘤微环境中的免疫细胞浸润

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对免疫细胞组成的深入分析显示，在CIOP治疗的肿瘤中，CD8和CD4 T淋巴细胞的存在更高。除了T淋巴细胞外，CIOP还增加了MHCII阳性免疫细胞的数量，表明存在抗原呈递细胞，如CD19 B细胞、CD11c+树突状细胞和F4/80+ M1巨噬细胞。

团队还观察到，CIOP治疗的肿瘤具有升高的CD45肿瘤浸润白细胞水平。这些发现证实了，CIOP中免疫调节剂成分介导的免疫刺激功能，它可以改变免疫抑制性肿瘤微环境，以改善疾病预后。渗漏益生菌提供的高剂量静脉注射治疗，进一步增强了抗癌细菌治疗的转化前景。

CIOP静脉治疗，抑制肿瘤生长并增加免疫细胞浸润

总结

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1. lpp基因敲除方法：通过敲除lpp基因，可以产生渗漏膜，这种方法适用于不同的细菌载体，为细菌疗法开发提供了一个多功能的平台。

2. 增强载体耐受性和安全性：敲除lpp基因不仅产生渗漏膜，还能增强载体的耐受性和安全性，这与荚膜多糖含量的减少有关，后者是病原菌的主要毒力因子。

3. 在肿瘤微环境中的增殖：尽管在血液中的活力降低，但这些渗漏的益生菌在肿瘤中仍然可以被检测到，表明它们能在缺氧和免疫抑制的肿瘤微环境中增殖，用于嗜瘤治疗递送。

4. 细菌疗法的广泛应用：细菌疗法在肿瘤学领域的应用日益普及，并且也适用于其他疾病，如代谢疾病、传染病和炎症性疾病。

5. 组合抗癌成分：文章还展示了通过整合细菌载体工程和嵌合融合蛋白设计，将多种抗癌成分组合成单个载体的可行性。这种设计可以导致协同抗肿瘤作用，增强免疫细胞扩增，同时抑制癌细胞生长。

6. 组合益生菌的优势：与传统的联合抗癌疗法相比，组合益生菌具有简化生产和简化给药方案的优势，解决了联合疗法背后的生产、物流和药理复杂性。

参考资料：

1.Jin, H. ∙ Wang, L. ∙ Bernards, R.

Rational combinations of targeted cancer therapies: background, advances and challenges

Nat. Rev. Drug Discov. 2023; 22:213-234

2.Lu, X. ∙ Horner, J.W. ∙ Paul, E. ...

Effective combinatorial immunotherapy for castration-resistant prostate cancer

Nature. 2017; 543:728-732