郑金海团队开发一种新型工程化溶瘤细菌HCS1介导肿瘤治疗

19世纪中叶， William Coley使用了热灭活的脓链球菌和粘质沙雷氏菌混合物，即“Coley’s toxin”来治疗实体瘤，开创了细菌疗法，被誉为“肿瘤免疫治疗之父”【1】。鼠伤寒沙门氏菌是一种常见的兼性厌氧菌，能够选择性地在缺氧的肿瘤微环境下生存繁殖。此外，沙门氏菌的细胞表面存在多种病原分子相关模式，这些细菌成分能够被机体相应的受体识别，从而激活机体产生免疫反应。VNP20009是在野生型鼠伤寒沙门氏菌14028s的基础上，通过敲除腺嘌呤和脂质A合成所必需的msbB和purI两个基因获得，在弱化细菌毒力的同时提高了其在富含嘌呤的肿瘤组织中特异性定殖的能力。2002年，VNP20009对一批黑色素瘤患者进行了I期临床试验，观察到其在患者能够承受的最高剂量下可以在肿瘤部位观察到细菌定植，但却没能显示出理想的抗肿瘤效果【2】。鸟苷5'-二磷酸-3'-二磷酸（ppGpp）作为协调细胞大小和生长控制的关键调节器，是很多毒力基因表达所需要的关键信号分子，减毒菌株ΔppGpp是在14028s的基础上敲除relA和spoT所得，显著提高了小鼠的半致死剂量。研究也表明ΔppGpp在体外对肿瘤细胞的侵袭性更小，毒力远低于VNP20009，并且ΔppGpp在给予相同治疗时表现出更好的治疗和预后效果【3】。因此，将ΔppGpp菌株的优势整合至VNP20009菌株中，构建出肿瘤靶向特异性高、组织穿透深、全身毒性低的鼠伤寒沙门氏菌突变株显得尤为重要。

近日，湖南大学生命医学交叉研究院郑金海团队在Theranostics期刊上发表题为Engineered oncolytic bacteria HCS1 exerts high immune stimulation and safety profiles for cancer therapy的文章。研究者开发出了一种新型的工程化溶瘤菌HCS1，显示出良好的免疫激活能力和生物安全性，与临床试验菌株VNP20009相比具有明显的提升。

首先，作者利用基因重组技术实现了在VNP20009菌株中对relA和spoT双基因的敲除，构建出一种新的减毒工程菌，并命名为HCS1。改造后的HCS1较VNP20009而言具有更低的细胞毒性和侵袭力。在异种移植的结直肠癌MC38荷瘤小鼠模型中，通过尾静脉注射HCS1可诱导更多的免疫细胞浸润，释放高水平的TNF-α、IL-1β等细胞因子，肿瘤组织中免疫应答显著上调，细胞凋亡水平显著上升。与VNP20009相比，高剂量的HCS1在体内仍然保持着较高的生物安全性和较优良的抗肿瘤效应，值得注意的是，当注射1×108CFUs细菌时，治疗痊愈率能够达到50%（8/16）。同时，为了评估该新型溶瘤细菌作为药物递送载体的能力，作者利用HCS1和VNP20009分别表达细菌溶菌素ClyA，体外检测两者蛋白表达能力相当，在体内实验也显示出良好的抗肿瘤活力。

总的来说，一种新型的工程化溶瘤沙门氏菌HCS1是对已进入临床试验的VNP20009菌株的升级，其安全性与抗肿瘤效应较VNP20009均具有明显提升，该菌株有望为细菌介导的肿瘤治疗应用到临床提供新的策略，具有更好的临床应用前景。

湖南大学生命医学交叉研究院郑金海副教授为本文通讯作者，博士生孙妤婕为本文第一作者。

作者简介

郑金海，现任湖南大学生命医学交叉研究院副教授、博士生导师、岳麓学者。博士毕业于韩国国立全南大学，师从Jung-Joon Min院士。2018年加入湖南大学，主要从事减毒沙门氏菌介导的肿瘤诊断与治疗、肿瘤免疫及肿瘤免疫微环境调控等研究。主持国家自然科学基金、湖南省自然科学基金、企业横向课题等多个项目，以第一或通信作者在Sci Transl Med、Mol Ther、J Control Release等杂志发表SCI学术论文20余篇，申请发明专利4项，担任Sci Adv、Mol Ther、Adv Mater等多个杂志审稿人。课题组科研条件完善，待遇优厚，期待对此研究方向感兴趣的青年才俊加入（助理教授有编制，博后薪酬丰厚）。湖南大学生命医学交叉研究院常年招聘基础医学，药学，医学大数据等相关领域优秀人才，包括教授、副教授、助理教授等层次。有意者请联系张老师：0731-88821344

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制版人：十一

参考文献

1. Coley W B. The treatment of malignant tumors by repeated inoculations of erysipelas. With a report of ten original cases. 1893.Clin Orthop Relat Res, 1991, (262):3-11

2. Toso J F, Gill V J, Hwu P, et al. Phase I study of the intravenous administration of attenuated Salmonella typhimurium to patients with metastatic melanoma.J Clin Oncol, 2002,20(1):142-152

3. Liu X, Guo Y, Sun Y, et al. Comparison of Anticancer Activities and Biosafety Between Salmonella enterica Serovar Typhimurium ΔppGpp and VNP20009 in a Murine Cancer Model.Front Microbiol, 2022,13:914575