Nature Medicine | 可编程细菌诱导持久的肿瘤消退和全身抗肿瘤免疫
推荐：江舜尧
编译：十九
编辑：十九
美国纽约州哥伦比亚大学生物医学工程系、纽约哥伦比亚大学赫伯特欧文综合癌症中心Nicholas Arpaia and Tal Danino等人于2019年7月3日在Nature Medicine发表题目为《Programmable bacteria induce durable tumor regression and systemic antitumor immunity》的文章。该研究设计了一种非致病性大肠杆菌菌株，在肿瘤微环境中特异性裂解并释CD47（CD47nb）的编码纳米抗体拮抗剂，肿瘤定植细菌的CD47nb的传递增加了肿瘤浸润性T细胞的活化，刺激肿瘤快速消退，防止转移并导致小鼠的同系肿瘤模型中的长期存活。局部注射CD47nb表达菌可刺激全身肿瘤抗原特异性免疫反应，从而降低未治疗肿瘤的生长，为工程细菌免疫治疗引起的局部效应提供了概念证明。可用于安全、局部的免疫治疗有效载荷传递，诱导全身抗肿瘤免疫。
文章摘要
合成生物学通过活细胞的遗传编程推动了医学的新时代。这种方法促进了能智能地感知和响应各种环境的工程化系统的创建，最终可达到并超出分子治疗能力的特异性和功效。细菌作为治疗性传递系统的工具，可以选择性地释放体内治疗有效载荷。我们设计了一种非致病性大肠杆菌菌株，在肿瘤微环境中特异性裂解并释放CD47（CD47nb）的编码纳米抗体拮抗剂，CD47nb是一种抗吞噬细胞受体，通常在几种人类癌症类型中过表达。结果显示肿瘤定植细菌的CD47nb的递送增加了肿瘤浸润性T细胞的活化，刺激肿瘤快速消退，防止转移并导致小鼠的同系肿瘤模型中的长期存活。此外，局部注射CD47nb表达菌可刺激全身肿瘤抗原特异性免疫反应，从而降低未治疗肿瘤的生长，这为工程细菌免疫治疗引起的局部效应提供了概念证明。因此，工程菌可用于安全、局部的免疫治疗有效载荷传递，诱导全身抗肿瘤免疫。
文中重要图片说明
图1 | quorm诱导编码SLC的工程免疫治疗菌释放功能性抗cd47阻断纳米体。a）大肠杆菌与SLC达到一定数量，诱导噬菌体裂解蛋白ϕX174E,导致细菌溶解和释放结构性产物,CD47抗体阻断nanobody CD47结合在肿瘤细胞表面。b）分批液体培养中SLC+和SLC大肠杆菌随时间的生长动态。c）A20细胞与固定浓度的FITC偶联抗cd47单克隆抗体(FITC miap301)共孵育，并连续稀释含有组成表达CD47nb(pSC02)或空载体的细菌裂解液(pSC03)。d）在体外吞噬dii标记的A20细胞预处理PBS或裂解液用BMDMs检测SLC+或SLC+CD47nb+细菌。
图2 |通过eSLC瘤内生产CD47纳米抗体在多个同系小鼠肿瘤模型中引发抗肿瘤反应。 a，BALB / c小鼠在两侧后皮下植入5×106个A20 B细胞淋巴瘤细胞。当肿瘤体积为100-150 mm3时，在两个肿瘤中，每3-4天用PBS，eSLC或eSLC-CD47nb接受瘤内注射。 b，细菌治疗后第30天肝脏中存在的转移性结节的定量。 c，携带A20荷瘤小鼠的Kaplan-Meier生存曲线。 d，在初始治疗后第90天，用10×106个A20细胞再次攻击已完全清除A20肿瘤的小鼠，幼稚小鼠在每个侧腹接受5×106个A20细胞。 e，当A20肿瘤体积达到100-150 mm3时，小鼠接受肿瘤内治疗（i.t.）注射eSLC，eSLC-CD47nb细菌裂解液，rCD47nb或eSLC-CD47nb，或单独或与肿瘤内eSLC联合腹膜内（i.p.）注射抗CD47单克隆抗体，每3-4天共进行4次剂量。f，肿瘤生长曲线。将BALB / c小鼠皮下植入106个4T1-荧光素酶乳腺癌细胞。g，来自携带小鼠的肺的体内图像4T1-荧光素酶后肢肿瘤和eSLC或eSLC-CD47nb治疗小鼠肺部4T1-荧光素酶转移灶数量的定量。h，皮下来自C57BL / 6小鼠肿瘤的肿瘤的肿瘤生长曲线。 i，BALB / c小鼠向后两侧注射5×106个A20细胞侧翼。
图3 |免疫治疗eSLC CD47nb菌群诱导了较强的适应性抗肿瘤免疫反应。首先，在BALB/c小鼠后侧植入5×106个A20细胞。当肿瘤体积达到100-150 mm3(第0天)时，分别在第0、4和7天用PBS、eSLC或eSLC CD47nb处理小鼠。第8天均质化肿瘤，分离肿瘤浸润淋巴细胞进行流式细胞术分析。a、PBS (n= 8个肿瘤)、eSLC (n= 8个肿瘤)或eSLC CD47nb (n= 7个肿瘤)治疗小鼠肿瘤内分离的Ki-67+FOXP3 CD4+和CD8+ T细胞的频率。b, PBS (n= 8个肿瘤)、eSLC (n= 8个肿瘤)或eSLC CD47nb (n= 7个肿瘤)治疗小鼠肿瘤内分离的Ki-67+CD8+ T细胞的频率。c,肿瘤浸润淋巴细胞受刺激后体外隔离PMA和ionomycin brefeldin A.的存在频率的瘤内IFNγ+ FOXP3 CD4 + T细胞刺激后。d，瘤内GzmB+CD8+ T细胞百分比。
图4细菌治疗后的全身适应性免疫抑制未治疗肿瘤的生长。a, BALB/c小鼠(每组4只)在双侧皮下植入5×106个A20细胞。当肿瘤体积达到100-150 mm3时，小鼠每3 ~ 4天接受一次肿瘤内注射PBS、eSLC或eSLC CD47至单个肿瘤。b、c、治疗组与未治疗组肿瘤生长曲线。d，每只小鼠治疗组与未治疗组肿瘤的肿瘤生长速率(mm3 / d )。e，未治疗的肿瘤在单侧注射细菌后第8天分离，瘤内Ki-67+CD8+ T细胞频率。f, 肿瘤浸润淋巴细胞在体外刺激隔离与A20-Id肽(DYWGQGTEL) brefeldin A.的存在频率。g, SLC+大肠杆菌在瘤内注射细菌后第3天、第6天和第30天的生物分布。
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