基因编程改造沙门氏菌——YB1溶瘤细菌如何靶向肿瘤精准治疗?

来源:网易  2021-04-27 16:30

4月18日,一位自称北医三院“张煜医生”的网络用户在公共平台上发出一纸贴文,揭露了当前肿瘤治疗存在的“黑幕”现象,称肿瘤患者治疗过程陷入人财两空境地多因医生肆意妄为,希望国家尽早设立医疗红线,遏制肿瘤治疗中的不良医疗行为。此贴一出一时引发民众愤慨,成为社会热议的公众事件。

4月27日,国家卫健委召开例行新闻发布会,国家卫生健康委医政医管局局长焦雅辉在会上介绍,对于北医三院肿瘤内科医生反映的问题,国家卫健委进行调查核实,经过专家和同行的评议,认为相关医生在整个治疗过程中治疗的原则基本符合规范。

而至于相关方是否存在不当利益交换的问题,官方表示已请上海市卫健委进行调查,暂未有调查结果。如发现有利益交换和利益输送的违法违规情况,绝不护短、不回避,将依法依规,予以严肃处理。

此次事件发生以来,肿瘤治疗作为当前非常重要的一个医疗领域也被推上了风口浪尖,但需要厘清的是,“张煜医生”贴文中所揭露的肿瘤治疗乱象是由“不良医疗行为”造成,而在癌症发病率及死亡率仍在不断上升的当前,肿瘤治疗本身无论是在机制、药物,以及技术方面的研究,还是在应用及推广方面的普及和精进都是非常必要迫切且必要的。

根据弗若斯特沙利文的资料,于2019年全球有1850万宗新增癌症病例,其中美国新增180万宗。据估计,于2030年,全球新增癌症病例将为2410万宗,其中美国将新增220万宗,2019年至2030年全球新增癌症病例的复合年增长率为2.4%。

尽管新治疗手段多数取得进展,但癌症仍是现代医学的一大挑战,在中国也有大量未满足的医疗需求。根据弗若斯特沙利文的资料,癌症是中国第二大死因。2019年中国新增癌症患者为440万人,预期于2024年这一数据将刷新至500万人。

近百年来,癌症治疗在技术和方法上虽有长足进步与突破,但一直未能完全攻克,时至今日人类仍然未知我们距离抗癌成功还有多远。

随着医学发展,国内外已经形成多种多样的肿瘤治疗方式,包括手术、化疗、放疗、免疫治疗、靶向治疗等等。但这还不够,只要癌症一日不能被完全医治,人们就仍然期待并盼望新的抗肿瘤药物或治疗方法能够更多地出现以造福患者。

溶瘤病毒就是近来非常火爆的一种癌症免疫治疗的研究方向,此外,就连人们日常认为有害且致病的细菌也有研究将其用来治疗肿瘤,于是溶瘤细菌也作为一种更前沿的肿瘤治疗方法开始进入人们的视野。

细菌如何能够靶向肿瘤?

研究发现,某些专性厌氧菌和兼性厌氧菌能够通过外周血液循环渗入并且优先在肿瘤内部积累和增殖,即具有肿瘤靶向性。其原因可能与肿瘤特殊的微环境有关。

首先,肿瘤组织的快速生长会引起肿瘤部分区域供血不足,从而形成厌氧和坏死区域,正是这些缺氧的环境为趋向低氧代谢的细菌提供聚集生长的场所。其次,为满足肿瘤组织的生长,肿瘤微环境的细胞会分泌促血管生成因子并且降低血管生成抑制因子的释放,从而促进了肿瘤中血管的生成。但是肿瘤中的血管属于病理性新生血管,其血管网的结构和功能都存在缺陷——它们会出现断裂,堵塞以及过度的分支。异常的血管网络也是肿瘤内出现厌氧区的一个重要原因,正是由于这个原因,研究人员推测细菌是通过异常血管网络中的缺口靶向肿瘤组织的。

此外,肿瘤内的低氧环境会引起免疫系统的局部缺失,导致免疫系统在肿瘤中清除细菌的能力大大降低;同时,代谢旺盛的肿瘤组织以及坏死区凋亡的细胞碎片也为细菌的繁殖提供大量丰富的原料。这些或许就是细菌呈现肿瘤靶向性的主要原因。

免疫系统在细菌靶向肿瘤中起到的作用

在肿瘤的微环境中,免疫失调是肿瘤逃逸免疫监控的重要原因。近年来的研究表明,肿瘤浸润的免疫细胞(例如巨噬细胞等)不但没有起到抗肿瘤的作用,反而会促进肿瘤的生长,增加其侵袭和转移的能力。

肿瘤的微环境属于一个慢性炎症的环境。有人称,肿瘤本身就是一个永远不会愈合的伤口,因为在这个环境中,始终存在着大量的免疫抑制因子和生长因子,例如GM-CSF、IL-6,10,13、VEGF、TGF-β等。这些环境最终导致免疫监视功能的失调。

然而当人体遭到细菌感染的时候,细菌本身则会强烈地激发宿主的免疫反应。当细菌靶向到肿瘤的时候,就会打破肿瘤微环境中免疫抑制的平衡。研究表明,当细菌侵染肿瘤的时候,细菌不但会强烈地激活中性粒细胞,并且会把这种对抗引入到肿瘤的厌氧区域形成长期的对峙。

研究发现,细菌对肿瘤细胞的入侵会造成肿瘤特异抗原的大量呈递,而这种抗原会被直接传递给树突状细胞(DCs),从而引起对肿瘤特异性免疫反应。因此,研究细菌在侵染肿瘤的过程中,细菌与免疫系统的相互作用具有重要意义,将会为以后肿瘤的免疫治疗提供证据和基础。

靶向肿瘤的溶瘤细菌——经基因改造的沙门氏菌YB1

目前,随着分子生物学和基因工程技术的高速发展,越来越多的细菌被应用于这个领域,包括专性厌氧菌梭状芽孢杆菌(Clostridium),益生菌双歧杆菌(Bifidobacterium),李斯特菌等。其中革兰氏阴性兼性厌氧菌鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella typhimurium)的应用前景最为广泛。

港药溶瘤生物制药有限公司是目前首个成功采用合成生物学技术,为治疗肿瘤专门设计出沙门氏菌菌株的生物科技公司,现拥有世界领先的,具备自主知识产权且基于合成生物学的溶瘤细菌药物递呈平台。作为一家专注于肿瘤靶向治疗领域创新药物研发的公司,港药溶瘤生物制药一直致力于向全球提供革命性的癌症免疫治疗解决方案。

2011年,公司创始人、香港大学于斌博士及其团队在研究中首次实现沙门氏菌Lambda-RED高效编程技术,建立了沙门氏菌合成生物学改造基础。经过逾10年的开发周期,于斌博士及其研发团队成功发明了一种经过基因编程、具备溶瘤作用的菌株鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella typhimurium),并将其命名为YB1。

研究表明,经基因改造的沙门氏菌YB1作为一种溶瘤细菌载体,还具有强大的药物携带能力,可以高效递呈包括抗体,mRNA,蛋白药物,溶瘤病毒等“武器”,能够化身“生物导弹”精准靶向肿瘤中心的低氧区域,并在肿瘤内部实现大量复制扩增,大大提高YB1载体在实体瘤靶点位置的浓度。

YB1到达肿瘤内部后可释放其携带的多种治疗性“弹头”药物,抑制肿瘤的生长,并造成肿瘤溶解,同时能够消除肿瘤的转移,具有极大的临床应用潜力。除了可以应用于肿瘤治疗领域,YB1同样可以用于各种血栓治疗,根据公司研究规划,YB1-rt-PA将为第一代定点血栓消融产品,主要特点是通过YB1携带,并在血栓位置释放尿激酶(Urokinase),达到迅速定点释放溶栓药物的作用。因此,YB1溶瘤细菌的应用前景广阔,对于广大患者而言不失为一个充满希望的好消息。

人类距离“消灭”癌症还有多远?这个问题当下或还无人能够解答,但随着越来越多像YB1溶瘤细菌这样新锐、前沿的肿瘤治疗领域研究成果的涌现,相信那一天总会到来。