中山大学陈柏竹/刘杰团队《AHM》：基于原理设计的工程菌生物活性体系用于肿瘤治疗

肿瘤治疗一直是医学领域的重大挑战。传统的治疗方法，如手术、化疗和放疗，虽在一定程度上抑制了肿瘤的生长，但同时也给患者带来了不小的副作用。随着生物技术的发展，研究者们开始探索更为精准和副作用更小的治疗方法，其中细菌疗法尤为引人注目。细菌疗法以活细菌为药物载体或治疗平台，利用活细菌的天然特性以及对细菌进行的改造和修饰，通过多种途径对肿瘤产生抑制和清除作用。

近日，中山大学生物医学工程陈柏竹副教授/刘杰教授团队在Advanced Healthcare Materials期刊上发表了题为“The Rational Engineered Bacteria Based Biohybrid Living System for Tumor Therapy”的综述文章。该文章综述了细菌在肿瘤治疗中的天然优势，并讨论利用合成生物学技术手段改造的工程菌用于肿瘤治疗，以及工程菌与纳米材料的结合在肿瘤治疗中的应用，包括工程菌与纳米材料的杂合系统及其机制、与光疗结合的多效协同治疗体系、以及与材料结合的免疫治疗体系。最后，该综述对细菌在肿瘤治疗中的应用进行了总结和展望，指出了细菌在肿瘤治疗中的应用前景和挑战。

图1 基于原理设计的工程菌生物活性体系用于肿瘤治疗

该综述从细菌抗肿瘤的天然优势切入，介绍了细菌的肿瘤靶向性、免疫调节能力和易于基因编辑等优势。例如，厌氧型或兼性厌氧型细菌趋向于乏氧的肿瘤区域，并在肿瘤区域生长和增殖，利用其自身的代谢活动直接抑制肿瘤细胞的生长，或者通过分泌毒素等方式进行肿瘤治疗。利用合成生物学技术手段对细菌进行改造，可使编程的工程菌在肿瘤微环境中表达特定的抗肿瘤蛋白及免疫调节因子。这种改造不仅增强了工程菌活性体系的治疗效果，而且可通过精确控制其活性和作用范围，降低工程菌对正常细胞的潜在损害。同时，工程菌的自然免疫激活作用能够诱导宿主的免疫细胞在肿瘤部位募集，从而增强对肿瘤的免疫清除，不仅有助于肿瘤治疗，还可能预防肿瘤的复发和转移。

此外，该综述详细讨论了通过合成生物学技术手段改造细菌并与功能材料结合的生物活性治疗体系。合成生物学技术手段可实现对细菌行为的精确控制，包括对环境信号的响应和药物释放的时空调控。细菌通过感知环境实现在肿瘤组织原位可控释放药物，有效提高药物的肿瘤富集效率，增强治疗效果的同时降低对正常组织的影响以及意外感染风险。将细菌与功能材料等结合构建生物活性体系，不仅能够利用细菌天然的生物学优势，还能够通过材料来增强其功能和稳定性，可提高药物递送的效率和精确度，并拓宽治疗手段，包括光热疗法、光动力疗法和磁疗等，从而实现多效协同的肿瘤联合治疗。基于工程菌的生物活性体系能够实现更精准的药物递送和更优良的治疗效果，为肿瘤治疗提供了全新的策略和可能性。

尽管细菌在肿瘤治疗中的应用仍面临生物安全性和遗传稳定性等挑战，但其在临床前研究中显示出巨大的潜力。基于工程菌的生物活性体系不仅为肿瘤治疗提供了新思路，也推动了合成生物学、材料科学和纳米医学的交叉融合。随着技术的不断成熟，这一领域能够带来更多突破性的成果。

该综述发表在生物医学工程领域重要期刊《Advanced Healthcare Materials》，中山大学生物医学工程学院硕士生王琛和冯麒麟儿为文章的共同第一作者，中山大学生物医学工程的陈柏竹副教授和刘杰教授为共同通讯作者。

原文链接：

https://pericles.pericles-prod.literatumonline.com/doi/abs/10.1002/adhm.202401538