【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

【导读】联合疗法为实体瘤的免疫抑制和异质性微环境，提供了一种令人信服的治疗方案。然而，在方案设计中纳入单独的治疗方式，可能会受到复杂的物流、制造和药代动力学考虑的阻碍。在这项研究中，团队展示了一种使用lpp基因敲除的渗漏益生菌且同步分泌免疫治疗和溶瘤效应分子的单载体联合抗癌疗法。

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

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