肿瘤领域新突破!益生菌+纳米抗体 让免疫疗法更安全
免疫疗法的临床进展极为快速,迄今为止,针对免疫检查点的PD-L1和CTLA-4抗体等,已被证明在部分癌症中取得了相当的成功。
尽管已经有了振奋人心的成果,但是这种疗法也不是完美的。譬如,全身性地注射上述抗体可能会引发副作用和不良反应,包括疲劳、皮疹、内分泌紊乱和肝毒性等。
此外,研究人员还发现,组合性治疗虽比单一疗法更有效,但因此产生的毒性也更高,导致患者不得不停药。
为了解决这一问题,哥伦毕业大学生物医学工程助理教授Tal Danino领导的团队带来了一项“工程菌平台+纳米抗体”的特殊疗法,相关研究结果已于近日发表在Science子刊 Science Translational Medicine上。
图片来源:sciencemag
简单来说,为了提高免疫疗法的安全性,Tal Danino团队展示了一种工程“益生菌”平台,可持续向局部肿瘤生产靶向两种免疫检查点PD-L1和CTLA-4的纳米抗体,进而做到将免疫介导的不良反应降到最低。
细菌癌症疗法并非一个新想法:早在19世纪90年代,纽约市外科医生William Coley就证明,向癌症患者注射活的链球菌可以缩小肿瘤。虽然他的方法从未被广泛采用,但几十年来,医生一直在使用结核病疫苗卡介苗(由减毒牛型结核杆菌悬浮液制成的活菌苗)来治疗膀胱癌。
工程菌在肿瘤内释放PD-L1和CTLA-4阻断纳米抗体的机制
Danino实验室是工程菌癌症疗法的先驱,在此次研究中,该团队使用计算模型描了多个参数,确定了最佳的遗传元件参数,然后依据算法输出和撰写DNA序列,得到了一种名为“SLIC”的转基因大肠杆菌菌株,这是一种能够最大限度地稳定促进肿瘤内药物释放的菌株亚型。
接下来,研究小组在肿瘤小鼠模型中验证了这种工程菌的效果。通过这一平台对淋巴瘤小鼠肿瘤模型释放阻断免疫检查点PD-L1和CTLA-4的纳米抗体,研究者发现,与同一靶点的临床相关抗体治疗相比,这种工程菌+纳米抗体的疗法更有效,可使模型小鼠的肿瘤完全消退并防止肿瘤的转移。
“小鼠接受治疗的至少2周后,这种工程菌仍在小鼠体内生长并保持功能,并且它们局限在肿瘤内部,不影响健康的组织。”研究人员介绍。
注射工程菌与注射临床相关PD-L1和CTLA-4抗体后,肿瘤消退的效果对比
研究作者推测:“抗体和益生菌疗法之间的治疗差异,可能是由于益生菌能够持续在肿瘤内拮抗CTLA-4和PD-L1,从而避免了多次注射,但多次注射对于抗体疗法的成功非常重要。
利用这一益生菌载体的多功能性,研究人员试图治疗其他一些对传统免疫疗法反应较差的癌症。在结肠癌小鼠模型中,他们将递送免疫检查点纳米抗体的细菌与递送细胞因子的细菌配合,局部输送到肿瘤部位,加强刺激免疫细胞。这种益生菌鸡尾酒疗法也能带来肿瘤缩小的效果,且尚未出现令人担忧的毒性作用。
纳米体与结肠癌细胞结合的荧光显微镜图像。图片来源:Candice Gurbatri
值得一提的是,在本次实验中,研究人员选择的治疗载体为阻断PD-L1和CTLA-4的纳米抗体。与分子大小150kDa的抗体不同,纳米抗体通常为15kDa,并且缺少Fc段,不会产生抗体依赖的细胞介导的细胞毒性作用,从而大大降低了产生免疫反应的可能性。不仅如此,纳米抗体还具有体积小的优点,可以增加在肿瘤微环境内的扩散,减少脱靶效应的发生。
目前,该工程菌+纳米抗体的疗法仅在小鼠模型中进行,不过优秀的实验数据已证明了其潜力,我们期待该团队进一步的研究成果。
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