科學家用近紅外光編程細菌治療腫瘤

       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、療效不穩定，限制了腫瘤細菌療法的應用。合成生物學技術的快速發展為這一療法提供了新的契機。11日，記者從中國科學院深圳先進技術研究院獲悉，該院合成生物學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，從而實現更有效的消融瘤體治療效果，具有巨大的潛在應用價值。相關成果刊發于《國家科學評論》。

        “理想的治療過程應當對細菌行為進行動態控制。”金帆認為。然而目前大多數腫瘤細菌療法通常只專注于某一步驟的優化，而忽視對整個治療過程的控制。此外，在現有的腫瘤細菌療法中，細菌瘤內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技術對細菌的功能進行全新設計，開發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化，實現腫瘤療效的增強。

        受自然界中細菌生存方式的啟發，研究團隊為工程菌設計了浮游狀態和生物被膜狀態兩種表型，以實現對其定殖能力的控制，其中浮游狀態細菌的定殖能力較弱，能夠減少對正常組織的傷害；而生物被膜狀態細菌的定殖能力較強，能夠增加其在腫瘤組織內的定殖量。同時，為了實現藥物的釋放，研究團隊引入了裂解表型。“裂解方式進行藥物釋放，不受蛋白大小的限制，而且裂解能夠限制細菌數量，提升系統的安全性。”金帆介紹。

        在此過程中，研究團隊成功構建了具有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控及腫瘤治療。

        “我們在20天的實驗周期內，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，通過優化光照程序對工程菌的生活方式進行控制，以實現對藥物累積和藥物釋放的持續控制。”金帆說，研究結果顯示，編程細菌生活方式在腫瘤的長期治療過程中具有顯著優勢，能夠在較少的注菌次數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用，為腫瘤治療帶來新希望。