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用于癌症免疫疗法的专业益生菌治疗

哥伦比亚生物医学工程师设计了一种新型益生菌菌株,单剂给药后即可发现实体瘤并安全递送免疫检查点抑制剂,从而导致已治疗和未治疗的癌症病变的肿瘤消退。

纽约,纽约-2020年2月12日-哥伦比亚工程公司的研究人员设计了益生菌以安全地在肿瘤内进行免疫治疗。这些包括针对两种已证实的治疗靶标的纳米抗体-PD-L1和CTLA-4。药物通过细菌不断释放,仅需一剂药就可以继续攻击肿瘤,从而促进免疫反应,最终导致肿瘤消退。通用的益生菌平台还可用于同时进行多种免疫疗法,从而能够在肿瘤内释放有效的治疗组合,以治疗更难以治疗的癌症,例如大肠癌。该研究今天发表在《科学转化医学》上。

靶向免疫检查点的抗体PD-L1和CTLA-4彻底改变了癌症免疫疗法,在部分癌症中取得了成功。然而,这些抗体的全身性递送也可能引起实质性的副作用,高百分比的患者报告了不良反应。此外,尽管这些疗法的组合比单一疗法更有效,但它们也会产生严重的毒性,有时会导致药物停药。由Tal Daninohttps:////engineering领导的团队。哥伦比亚。edu /faculty /tal-danino,生物医学工程助理教授https://bme。哥伦比亚。edu /,旨在解决这些挑战。

“我们希望能够工程师提供局部免疫疗法的检查点,以尽量减少副作用的安全益生菌车辆,”达尼诺,谁也赫伯特欧文综合癌症中心的一名成员说/:HTTPS/癌症。哥伦比亚。教育和数据科学研究所。“我们还希望通过产生一系列免疫治疗组合来扩大系统的多功能性,包括可以进一步引发抗肿瘤免疫力的细胞因子,但由于毒性的考虑而难以全身给药。”

细菌癌症治疗并不是一个新主意:在1890年代,纽约市外科医生William Coley证明,将活的链球菌生物体注入癌症患者体内可以缩小肿瘤。尽管他的方法由于在同一时间发现了放射疗法而不能广泛使用抗生素而从未被广泛采用,但数十年来,医生一直在使用结核病疫苗BCG来治疗膀胱癌。

该达尼诺实验室率先用于癌症治疗的工程菌,开发方法,以细菌,治疗和基因控制电路的不同菌株鉴定有效释放抗癌药物。在这项由博士生Candice Gurbatri领导的最新研究中,他们试图设计一种转化治疗平台,该平台在以前的裂解电路上得到了改进。

他们使用计算模型首先扫描了多个参数,以找到最佳的电路变体,以最大化肿瘤内的药物释放。这导致电路整合到广泛使用的益生菌菌株-Nissle E.coli 1917的基因组中,产生了一种被称为“ SLIC”的菌株,即同步裂解集成电路。这种SLIC益生菌菌株自然能够在体内肿瘤中发现并生长,但是该回路的基因组整合确保了系统的更高稳定性和更高水平的治疗释放。

Gurbatri说:“我们已经证明,经过改造的细菌在治疗后至少两周会在小鼠体内生长,从而能够在细菌内保持功能并定位,从而防止了微生物影响健康组织。”在小鼠模型中进行的测试进一步证明,与以前的电路迭代不同,SLIC在单次使用后即可清除肿瘤,从而增加了其翻译潜力。由于该电路已整合到基因组中,因此平台的稳定性大大提高,从而无需多次注射细菌。

该研究小组使用这种益生菌递送系统在淋巴瘤和大肠癌的小鼠模型中释放了阻断PD-L1和CTLA-4的纳米抗体。众所周知,肿瘤会表达这些检查点来阻止免疫系统(特别是T细胞)正常运行。阻断PD-L1和CTLA-4的目的是消除“刹车”并使T细胞能够攻击癌症。与针对相同靶标的临床相关抗体的直接比较显示,它们的益生菌疗法更有效,可在早期和晚期淋巴瘤小鼠模型中完全消退肿瘤并预防转移形成。

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