科學(xué)家用近紅外光編程細菌治療腫瘤
葉青
腫瘤細菌療法是一種以細菌為主體的腫瘤療法。但天然菌株的毒性較強、療效不穩(wěn)定，限制了腫瘤細菌療法的應(yīng)用。合成生物學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展為這一療法提供了新的契機。11日，記者從中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院獲悉，該院合成生物學(xué)研究所金帆課題組成功將銅綠假單胞菌菌株改造為具有實體瘤治療功效的工程菌。在治療過程中，該工程菌的全局表型可被近紅外光的輻照程序精確控制，從而實現(xiàn)更有效的消融瘤體治療效果，具有巨大的潛在應(yīng)用價值。相關(guān)成果刊發(fā)于《國家科學(xué)評論》。
“理想的治療過程應(yīng)當(dāng)對細菌行為進行動態(tài)控制�！苯鸱J為。然而目前大多數(shù)腫瘤細菌療法通常只專注于某一步驟的優(yōu)化，而忽視對整個治療過程的控制。此外，在現(xiàn)有的腫瘤細菌療法中，細菌瘤內(nèi)定殖能力主要依賴于自身，這種天然的定殖能力能否在不同的腫瘤環(huán)境中維持也是存疑的。
金帆表示，基于以上考慮，他們希望利用合成生物學(xué)技術(shù)對細菌的功能進行全新設(shè)計，開發(fā)一種可同時控制黏附、定殖與藥物釋放的新型活菌載體用于腫瘤治療，通過對治療流程的優(yōu)化，實現(xiàn)腫瘤療效的增強。
受自然界中細菌生存方式的啟發(fā)，研究團隊為工程菌設(shè)計了浮游狀態(tài)和生物被膜狀態(tài)兩種表型，以實現(xiàn)對其定殖能力的控制，其中浮游狀態(tài)細菌的定殖能力較弱，能夠減少對正常組織的傷害；而生物被膜狀態(tài)細菌的定殖能力較強，能夠增加其在腫瘤組織內(nèi)的定殖量。同時，為了實現(xiàn)藥物的釋放，研究團隊引入了裂解表型�！傲呀夥绞竭M行藥物釋放，不受蛋白大小的限制，而且裂解能夠限制細菌數(shù)量，提升系統(tǒng)的安全性。”金帆介紹。
在此過程中，研究團隊成功構(gòu)建了具有3種表型的工程菌，該工作是首次嘗試將光直接用于細菌多種行為的調(diào)控及腫瘤治療。
“我們在20天的實驗周期內(nèi)，通過8次注菌并使用高強度的近紅外光照射，有效抑制了腫瘤生長。隨后，通過優(yōu)化光照程序?qū)こ叹纳罘绞竭M行控制，以實現(xiàn)對藥物累積和藥物釋放的持續(xù)控制�！苯鸱f，研究結(jié)果顯示，編程細菌生活方式在腫瘤的長期治療過程中具有顯著優(yōu)勢，能夠在較少的注菌次數(shù)下獲得更好的腫瘤抑制效果。
金帆表示，隨著實驗不斷深入，未來將有越來越多的菌株從實驗室走向臨床應(yīng)用，為腫瘤治療帶來新希望。
