摘要：以免疫检查点抑制剂和CAR-T为代表的免疫疗法的出现改变了抗肿瘤治疗，但是在实体瘤中，它们的应用受到免疫抑制肿瘤微环境的限制。为了克服免疫抑制的限制，科学家们尝试了许多方式。
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以免疫检查点抑制剂和CAR-T为代表的免疫疗法的出现改变了抗肿瘤治疗，但是在实体瘤中，它们的应用受到免疫抑制肿瘤微环境的限制。为了克服免疫抑制的限制，科学家们尝试了许多方式。
微生物生物技术和基因工程领域的进步提供了新的思路，通过设计细菌基因回路，使其能够分泌抗癌因子，直接摧毁肿瘤。这种策略利用厌氧细菌的特性，从而产生特异靶向性并在肿瘤缺氧区域内积聚和繁殖。
日本北陆先端科学技术大学院大学的研究团队此前在肿瘤驻留微生物群中发现过一个天然的、非致病性的抗肿瘤细菌组合，包括奇异变形菌（Proteus mirabilis，A-gyo）和沼泽红假单胞菌（Rhodopseudomonas palustris，UN-gyo），合称为AUN，在结直肠癌、肉瘤、转移性肺癌和广泛耐药的三阴性乳腺癌小鼠模型中都显示出强抗肿瘤效果。
不过，AUN为何具有如此强的抗癌能力，以及它在免疫缺陷模型中的作用机制仍不清楚。
为此，研究团队再次开展研究，他们发现，AUN可在肿瘤缺氧微环境中定植并繁殖，以多种非免疫依赖性的机制对抗肿瘤，包括血栓形成、毒素直接杀伤、细菌形态和攻击模式转变，以及铁耗竭。AUN治疗在多种小鼠肿瘤模型中表现出良好的抗肿瘤效果与安全性。研究结果发表在了《自然·生物医学工程》杂志上[1]。
针对这些发现，研究人员表示，以细菌为基础的癌症治疗在经历了150多年后终于翻开了新的篇章。这一革命性方法代表着免疫缺陷的癌症患者治疗范式的转变，在常规免疫疗法失败的情况下，它能够为患者提供真正的、不依赖于免疫的癌症治疗。
对AUN的基因特征分析显示，A-gyo相比市售的普通奇异变形菌，缺少菌毛和黏附素等致病因子基因，研究人员认为这可能是它能够在活体中存活的原因。UN-gyo与市售普通沼泽红假单胞菌的基因特征基本一致。
AUN中A-gyo和UN-gyo的比例为3:97，在经历反复传代培养后这一比例不会发生变化，即使人为调整，经过7天的培养后仍会恢复，表明二者存在代谢协同关系。单独培养时，A-gyo活性较强，但在AUN中被UN-gyo抑制，这帮助提升了治疗的安全性。使用抗生素亚胺培南能够有效清除AUN，则说明治疗具有良好的可控性。
在无胸腺的免疫缺陷结肠癌小鼠中，单剂注射AUN即可显著抑制肿瘤生长。小鼠的单剂最大耐受剂量为7.8×109 7CFU/ml的低剂量注射后2天，再接受高于最大耐受剂量的注射并不会致死，还能够实现完全缓解，并显著延长生存时间。单剂量和这种双剂量治疗在所有小鼠中均未观察到不可耐受的体重减轻（＞20%）。研究人员发现，双剂量的初次低剂量注射会消耗大量中性粒细胞，降低后续炎症反应。中性粒细胞的耗尽还显著增加了肿瘤清除率。
此外，各种炎症因子，如肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、干扰素-γ（IFN-γ）等也被适度抑制，降低了细胞因子风暴风险，这也可能与中性粒细胞等侵袭性免疫细胞在低剂量注射后的消耗有关。
通过使用肝素和地塞米松可以进一步降低毒性，表明了过量AUN导致的死亡主要由细胞因子风暴引起，而非细菌本身的毒性。
接下来，研究人员系统性探索了AUN在荷瘤的免疫缺陷小鼠中的抗肿瘤机制。由于具有免疫缺陷，小鼠肿瘤组织中几乎没有活跃的免疫细胞。
但是，AUN诱导了一系列的具有肿瘤清除能力的非免疫事件，包括在肿瘤中引发局部血栓，导致了血管闭塞和肿瘤坏死。以及在肿瘤内形成生物膜并释放细胞毒素，如溶血素、磷脂酶等，直接杀死癌细胞。
AUN中，A-gyo受到乳酸、磷酸乙醇胺和亚精胺等肿瘤代谢物的诱导，由短杆状“游泳型”转变为长条状“群体型”，运动能力增强，可以深入肿瘤核心，协助破坏血管和组织。并且AUN在注射入肿瘤24小时后，A-gyo和UN-gyo的比例会由3:97转变为99:1，A-gyo大量增殖，溶血和血管破坏能力得到激活。
另外，AUN在肿瘤中表达大量与铁摄取相关的基因，造成了肿瘤组织的“铁耗竭”，削弱了癌细胞的增殖和转移能力。
最后，研究人员将三种人类癌细胞系（结肠癌、卵巢癌和胰腺癌）接种给免疫缺陷小鼠，观察了AUN的抗癌效果。使用双剂量注射方式，相比对照组，AUN显著抑制了每种肿瘤的生长，甚至完全清除了肿瘤，CA19-9等肿瘤标志物的表达显著下降。
综上所述，这项研究提出了一种基于肿瘤内天然存在的细菌组合AUN的新型癌症治疗策略，以及能够减轻毒性反应的双剂量给药方式。
由于AUN的抗癌效果主要依赖于其独特的细菌特性和肿瘤特异性的破坏作用，而不依赖于肿瘤微环境中的免疫细胞。因此，与传统的细菌疗法或免疫治疗相比，AUN在抗癌效果、肿瘤靶向性、生物安全性、生产成本以及是否需要基因工程等方面都展现出了潜在优势。
参考文献：
[1] Iwata S, Nishiyama T, Sakari M, et al. Tumour-resident oncolytic bacteria trigger potent anticancer effects through selective intratumoural thrombosis and necrosis[J]. Nature Biomedical Engineering, 2025: 1-16.
本文作者丨应雨妍
来源：奇点网
