【前沿科普】以沙門氏菌為代表的抗腫瘤細菌——細菌抗腫瘤療法相關進展和前景（四）

【前沿科普】以沙門氏菌為代表的抗腫瘤細菌——細菌抗腫瘤療法相關進展和前景（四）

1、關于沙門氏菌

      沙門氏菌是目前研究最為深入的細菌載體，沙門氏菌能夠選擇性生長并富集于腫瘤組織，在腫瘤組織和正常組織中的定殖比超過1000倍。它是一種易于遺傳改造的兼性厭氧胞內細菌，擁有鞭毛，可以通過運動來獲取核糖或氨基酸等營養物質，而這些營養物質通常存在于缺氧和壞死的腫瘤中，因此這些特性使得其可以定植于周圍是缺氧環境的大腫瘤和由轉移引起的小腫瘤中。
      作為一種細胞內病原體，研究表明沙門氏菌的抗腫瘤機制是由于誘導腫瘤細胞發生凋亡和細胞自噬。感染了沙門氏菌的腫瘤細胞能夠保持炎癥反應中的病原體檢測和信號轉導機制，從而能夠增加被激活的巨噬細胞和中性粒細胞向腫瘤的浸潤，增強抗腫瘤反應。沙門氏菌進入實體瘤后會上調TNF-α的產生和釋放和抑制腫瘤血管生成。沙門氏菌的基因組相對容易操作，這增加了它被用于創建條件突變體或基因表達傳遞載體的可能性。
      在沙門氏菌的抗腫瘤研究中，研究者們發現（1）沙門氏菌可以減少腫瘤的轉移，這是由于沙門氏菌感染會降低腫瘤組織中的VEGF水平，影響血管生成。（2）沙門氏菌通過招募免疫細胞誘發宿主抗腫瘤免疫反應，殺死原發部位的腫瘤細胞，從而阻止腫瘤轉移形成。（3）沙門氏菌增強腫瘤化療敏感性。沙門氏菌可以增強縫隙連接細胞間通訊，改變細胞膜通透性，使耐藥腫瘤細胞重新敏化。（4）沙門氏菌聯合治療進一步促進了腫瘤的消退。沙門氏菌的低氧靶向能力還可以與光熱療法聯合使用。
      沙門氏菌等在細胞內具有攜帶質粒并在小鼠模型中定位于腫瘤組織的能力，被認為使潛在的疫苗載體和基因傳遞載體。為獲得更好的腫瘤治療效果，過去的十多年里不斷嘗試應用減毒改造過的沙門氏菌作為載體靶向腫瘤遞呈多種治療分子?？衫脺p毒沙門氏菌將腫瘤治療分子的編碼基因通過自身原核表達系統直接表達后，再呈遞到腫瘤細胞；或利用減毒沙門氏菌將腫瘤治療分子的編碼基因呈遞到腫瘤細胞內，使腫瘤細胞本身的真核表達系統進行基因表達。這些治療分子基因表達后可在腫瘤內發揮抗腫瘤效果，還能在不影響沙門氏菌生長繁殖的前提下與沙門氏菌產生協同抗腫瘤作用。
      目前沙門氏菌相關的臨床試驗都處在Ⅰ期階段。最早被用來臨床試驗的菌株是VNP20009，VNP20009在臨床實驗中表現出良好的腫瘤定殖能力，但是不具備有效的腫瘤治療效果。其他改造后的沙門氏菌菌株有A1-R和ΔppGpp等有一定的臨床前研究結果，有文章報道ΔppGpp在小鼠結腸癌模型中具有良好的靶向能力，并改造其表達細胞毒性蛋白，在小鼠原位瘤模型和肺轉移瘤模型中表現出良好的治療效果，其他主要的細菌見下表1。

表1 主要的細菌對比

2、細菌抗腫瘤療法的臨床應用前景

    細菌療法在腫瘤中發揮作用的機制包括：

a)細菌通過增強人體免疫力作為抗腫瘤劑

      細菌作為病原體或正常菌群與宿主相互作用，以不同方式增強宿主的免疫系統?？梢约せ钛装Y小體通路、誘導淋巴T細胞的產生。?ppGpp鼠傷寒沙門氏菌菌株通過破壞腫瘤細胞釋放的信號來激活炎癥小體途徑。大腸桿菌侵入宿主后，會刺激宿主防御機制的啟動，激活淋巴T細胞的抗腫瘤活性。
 

b)細菌通過釋放物質作為抗腫瘤劑

      細菌分泌的一些物質，如酶，可以抑制腫瘤的生長。幾項實驗研究發現了細菌釋放不同的物質用于治療腫瘤細胞系的治療潛力。大腸桿菌分泌的細菌素在體外對多種人類腫瘤細胞系具有抗腫瘤活性。銅綠假單胞菌產生的細菌素已顯示出抗腫瘤活性。由細菌產生的吩嗪1，6-二羧酸對許多來源的腫瘤細胞顯示出細胞毒性作用。
 

c)細菌利用生物膜作為抗腫瘤劑

      生物膜是一種原始的多細胞生命形式，可為細菌提供對抗生素和宿主防御機制的耐受強度。鼠傷寒沙門氏菌和其他一些病原體會在腫瘤內引起嚴重出血，一旦出血反應被激活，它會誘導T細胞的產生，這在生物膜誘導的過程中非常重要。盡管生物膜的發病機制及其保護作用使細菌能夠逃離宿主防御系統，但最近的發現揭示了生物膜在惡性腫瘤治療中的潛在能力和功效?？鼓[瘤藥物會在惡性腫瘤治療過程中誘導生物膜形成，從而導致轉移分散。同樣，在SOS反應期間，腫瘤細胞上細菌生物膜的形成會導致轉移中斷。因此，細菌生物膜在惡性腫瘤治療中顯示出潛在的有用性。
 

d)細菌作為惡性腫瘤治療劑的載體

      由于細菌可以靶向原發性腫瘤，因此可以作為惡性腫瘤治療劑的載體。實體瘤的生長和轉移需要依賴于新血管的形成，因此阻斷腫瘤血管生成是一種治療實體瘤的策略。對比幾種細菌后，研究人員發現兼性厭氧菌沙門氏菌由于其更高的運動性和在腫瘤部位的蓄積性，是一種特別好的細菌載體。

3、細菌療法與其他腫瘤療法對比
      傳統腫瘤療法包括手術切除、化療、放療、對早期腫瘤具有較強的殺傷力，患者預期良好，但是對于中晚期患者通常療效不佳，加之傳統療法的高侵入性和影響廣泛的不良反應，該類療法在中晚期患者治療中的地位逐漸被新型免疫療法所替代。新型療法涵蓋了幾個大類，包括腫瘤免疫抗體藥物、細胞基因治療、溶瘤病毒療法、細菌療法等。細菌療法主要基于刺激機體產生的免疫反應以及部分細菌能夠靶向性進入實體瘤內部生長繁殖的特性。通過展示腫瘤靶向分子或者敲除部分基因可以增加細菌的腫瘤靶向性和生物相容性；表達細胞毒性蛋白和免疫因子等可以有效抑制腫瘤的生長。細菌聯合化療、放療和免疫治療等方式對腫瘤進行綜合治療，顯示出較高的抗腫瘤效果和低毒副作用。

表2 細菌療法與其他腫瘤療法優劣勢比較

4、全球細菌臨床試驗分析
      全球使用細菌治療腫瘤的臨床試驗中，以李斯特菌、沙門氏菌和益生菌為主，占比分別達到40%，16%，22%，詳見下圖1。用來治療惡性腫瘤的細菌種類呈現多樣化，還包括鏈球菌，芽孢桿菌，克雷伯氏菌等。革蘭氏陽性菌在臨床試驗中占比超過一半，達到79%。

圖1 全球細菌治療產品臨床試驗占比布局

注：以上主要內容摘自自藥渡調研報告