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华科SA:可编程工程菌作为原位持续释放抗体工厂增强肿瘤免疫检查点治疗

华中科技大学樊锦轩、赵元弟、刘波 开发了可编程工程细菌作为原位持续释放的抗体工厂,实现肿瘤乏氧 / 高氧化应激微环境触发的原位巨噬细胞募集、极化、激活,用于增强肿瘤免疫检查点疗法。

本研究通过设计重编程工程菌,解决了免疫检查点抑制剂(ICI)应用中的缺陷。具体而言,作者将编码大肠杆菌缺氧启动子fdhF(PfdhF)和pelB-CD47抗体(aCD47)的质粒稳定转化至减毒大肠杆菌MG1655,构建出能在肿瘤缺氧微环境(TME)中启动aCD47合成的缺氧响应菌(HRB)。同时将促进巨噬细胞生成与活化的巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)装载于TME响应型含二硫键脂质体(LMs)中,通过酰胺缩合反应将LMs共价连接至细菌外膜乙酰胞苷酸的羧基上,从而构建HRB@LM复合体系。

HRB@LM通过特异性靶向肿瘤组织后,LMs响应局部高浓度谷胱甘肽(GSH)快速释放大量M-CSF,促使巨噬细胞大量浸润肿瘤。同时,大肠杆菌外膜的脂多糖(LPS)作为抗原性免疫佐剂,有效将局部巨噬细胞从M0表型极化为具有吞噬能力的M1表型。HRB在肿瘤内增殖并在缺氧TME中启动aCD47合成,竞争性抑制巨噬细胞与肿瘤细胞间的"别吃我"信号,促进巨噬细胞杀伤肿瘤细胞。巨噬细胞的抗原呈递能力显著增强,进而激活体内更多CD8+CD3+ T细胞的淋巴活化,有效抑制远端肿瘤转移。此外,HRB@LM能显著降低致病性并提高肠道耐受性,通过调节乳杆菌科、链球菌科和孪生球菌科的丰度恢复肠道菌群平衡。

体外和体内实验证明,该纳米脂质体-细菌杂化系统能精准靶向肿瘤组织,实现ICI的智能合成,维持巨噬细胞活化与耗竭的时空平衡,抑制免疫逃逸机制并调节肠道菌群生态。这种细菌重编程与修饰技术构建了一个智能、可持续的抗体工厂,为免疫检查点治疗相关精准医学提供了全新策略。

图1 纳米杂化工程菌 HRB@LM的设计示意图
图2 HRB@LM的制备和表征
图3 肿瘤靶向和渗透评估
图4 招募和极化巨噬细胞
图5 HRB@LM介导的抗肿瘤免疫
图6 调节肠道菌群
图7 抑制远端瘤和转移
图8 抑制肺癌和胰腺癌
原文链接:https://www.science.org/doi/epdf/10.1126/sciadv.adt7298

THE END
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