《Science》动用工程益生菌定植肿瘤，吸引CAR-T细胞

哥伦比亚大学的研究人员开发了一种益生菌引导的嵌合抗原受体(CAR -T)平台，该平台使用工程细菌浸润并产生合成抗原靶标，使CAR-T细胞能够原位发现、识别并摧毁肿瘤细胞。体内临床前试验结果表明，联合ProCAR细胞治疗平台可以扩大CAR-T细胞治疗的范围，包括难以靶向的实体肿瘤。

哥伦比亚大学生物医学工程系的Tal Danino博士和Rosa L. Vincent博士及其同事在《Science》杂志上发表了一篇题为《益生菌引导CAR-T细胞靶向实体肿瘤》的论文，报告了他们的研究进展。他们总结道:“这些发现突出了ProCAR平台的潜力，通过提供一种与健康组织和肿瘤遗传学正交的抗原来解决识别合适的CAR靶点的障碍……总的来说，结合肿瘤归巢细菌和CAR-T细胞的优势，为肿瘤识别提供了一种新的策略，反过来，为工程化的生活治疗社区奠定了基础。”

使用CAR-T细胞的免疫疗法在治疗某些类型的血癌方面已经被证明是成功的，但它们对实体瘤的疗效仍然难以捉摸。作者指出，肿瘤抗原靶向免疫疗法(如CAR-T)面临的一个关键挑战是确定在实体肿瘤上特异性和均匀表达的合适靶标。“抗原靶向细胞疗法的一个关键挑战与抗原本身的表达模式有关，这使得确定实体肿瘤细胞疗法的最佳靶点成为开发新型CARs的障碍。”实体瘤表达异质和非特异性抗原，T细胞浸润性差。因此，这种方法具有致命的靶上、肿瘤外毒性的高风险，其中CAR-T细胞攻击健康重要组织上的靶抗原，具有潜在的致命影响。在实体肿瘤上发现的肿瘤相关抗原(TAAs)很少受到肿瘤限制，因此，由于对重要组织中发现的蛋白质的交叉反应性，它们具有致命的靶外肿瘤毒性的高风险。”

先前的研究表明，与CAR-T细胞不同，CAR-T细胞需要“相当大的工程来靶向和浸润实体肿瘤”，一些种类的细菌可以选择性地定殖并优先在具有免疫特权的肿瘤核心的敌对肿瘤微环境(TMEs)中生长，并且可以被设计成不依赖抗原的治疗递送平台。

在这项研究中，Vincent, Candice Gurbatri及其同事将益生菌治疗与CAR-T细胞治疗结合起来，创建了一个两阶段益生菌引导的CAR-T细胞(ProCAR)平台，在这个平台上，T细胞被设计成感知和响应由实体肿瘤定落的益生菌传递的合成CAR靶标。研究人员解释说:“这种方法利用肿瘤寻找微生物的抗原独立性来创建一个联合细胞治疗平台，扩大了CAR-T细胞治疗的范围，包括难以靶向的肿瘤。”

Vincent等人利用合成基因电路工程对一种特性良好的非致病性大肠杆菌菌株进行改造，创造了一种益生菌，该益生菌可以渗透并将合成的CAR靶点直接循环释放到肿瘤核心，有效地“标记”肿瘤组织。他们进一步解释说:“有了这个系统，细菌生长只在固体TME的生态位内达到临界种群密度，随后触发裂解事件，在原位循环释放遗传编码的有效载荷。”

然后，被编程识别益生菌传递的合成抗原标签的CAR-T细胞可以产生，它们会定位在被标记的实体肿瘤上，就地杀死肿瘤细胞。科学家们还设计了益生菌，除了合成靶点外，还能释放趋化因子，进一步增强CAR-T细胞对肿瘤的招募，进一步提高治疗效果。

Vincent等人在白血病、结直肠癌和乳腺癌的人源化和免疫功能小鼠模型中测试了由此产生的益生菌引导的CAR-T细胞平台，结果表明它可以安全地减少肿瘤体积。他们写道:“总的来说，这些小鼠模型数据表明，工程益生菌可以在TME生态位中选择性生长，并安全地原位释放CAR-T细胞增强有效载荷的组合。在考虑将该系统用于临床应用之前，还需要进一步开发该系统。我们已经证明了一种方法，可以在活疗法之间进行工程相互作用，其中肿瘤定植的益生菌已被重新用于指导工程T细胞的细胞毒性。”

从相关的角度来看，波士顿大学生物医学工程和生物设计中心的Eric Bressler博士和Wilson Wong博士也指出，“将ProCAR系统转化为临床将取决于对更大肿瘤的可扩展性和对细菌菌株的衰减以确保安全性。然而，Vincent等人的研究是一个重要的概念验证，证明了一种治疗异质性、免疫冷性和低浸润性实体瘤的潜在方法。”