抗癌新希望!中國科學家破解腫瘤與細菌的對話

2025-03-03 | 來源: 中國科學報 | 轉到微信 | 有0人參與評論 | 字體: 放大縮小 | 收藏 | 打印

3月4日，一項發表於《細胞》的研究給癌症治療帶來了新希望。科學家成功破解腫瘤與細菌之間的“對話”機制，首次揭示了細菌抗腫瘤的關鍵原理，為利用細菌治療惡性實體瘤提供了全新思路。

該研究由中國科學院深圳先進技術研究院研究員、定量合成生物學全國重點實驗室主任劉陳立牽頭，聯合中國科學院上海營養與健康研究所研究員肖意傳團隊完成。

據介紹，2024年，劉陳立與中國科學院院士、中國科學院分子植物科學卓越創新中心研究員趙國屏，首次闡釋了“定量合成生物學”的研究范式和學科內涵。這項研究正是定量合成生物學在生物醫藥領域的生動示范。

研究團隊交流實驗進展。受訪者供圖

細菌療法的百年突破

雖然科學家早在150多年前就用細菌治療實體瘤，但由於缺乏安全性和穩定的療效，細菌療法如曇花一現，最終湮沒在歷史中，鮮有問津。

近年來，合成生物學技術的飛速發展讓細菌療法重新煥發生機。盡管越來越多的“細菌制劑”被報道，但未有成功走向臨床的案例。究其原因是細菌療法仍存在幾個關鍵問題未解決——細菌怎麼逃避先天免疫系統的攻擊、細菌如何激發抗腫瘤免疫、如何確保細菌療法的安全性，等等。

“與傳統藥物不同，細菌是活的。細菌能在腫瘤中存活，說明它們能逃避免疫系統的攻擊。同時，細菌又能抑制腫瘤生長，表明它們還能激活抗腫瘤的免疫反應。”劉陳立解釋說，“這種現象看似矛盾，其實是因為我們對細菌與腫瘤之間的‘對話’機制還不了解。弄清楚這種‘對話’機制，對於設計出更安全有效的治療方案很重要。”

為此，2017年起，劉陳立團隊將定量合成生物學的思路應用於細菌治療腫瘤研究。研究團隊歷時8年，成功揭示了腫瘤與細菌之間的“對話”機制。這項研究不僅填補了細菌治療腫瘤領域的理論空白，還為未來的癌症治療提供了全新策略。

細菌與腫瘤到底說了什麼

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這項研究始於劉陳立團隊對細菌治療腫瘤的早期觀察。他們通過構建一種特殊的合成菌株，發現合成細菌在結腸癌、黑色素瘤、膀胱癌等多種疾病動物模型上具有優異的治療效果，展現了治療腫瘤的潛在靶向性和廣譜性。

那麼，細菌究竟是如何抑制腫瘤的？又如何不被機體的免疫系統當作“敵人”消滅？細菌與腫瘤之間到底“說了什麼”？

研究人員發現，細菌通過一種叫白介素-10的信號分子與腫瘤內的免疫細胞進行“對話”，讓腫瘤內的巨噬細胞產生更多的白介素-10，向細菌的天敵——中性粒細胞施展“定身術”，使其無法運動，從而躲過免疫細胞的“追捕”。

與此同時，細菌為了自身生存所激發出的白介素-10信號分子，碰巧“喚醒”了腫瘤內的“沉睡士兵”CD8+ T細胞，使它們重新武裝起來，對腫瘤發起猛烈攻擊。正是這種“歪打正著”的機制讓細菌既躲過了“追殺”，又攻擊了腫瘤。

細菌治療腫瘤怎麼保證安全性？劉陳立團隊發現，免疫細胞中存在一種“遲滯效應”機制，從而使腫瘤組織中的白介素-10受體水平變高，正常組織中的白介素-10受體水平變低。通過采集分析27種不同癌症患者的臨床樣本，團隊驗證了這一機制。這種差異性使細菌只能在腫瘤內躲避抗菌免疫細胞的追殺，並在正常組織器官中被有效清除，從而保證了細菌治療的安全性。

癌症治療有望邁入“精准時代”

研究人員將該療法在多種動物模型中進行了驗證。結果顯示，這種合成生物改造的細菌能夠顯著抑制多種腫瘤的生長、復發和轉移。

這項研究的突破性意義在於，團隊首次揭示的細菌抗腫瘤關鍵機制，為利用合成生物技術精准改造細菌提供了理論指導。該研究標志著細菌療法從“以毒攻毒”邁向“精准調控”的新時代。

研究團隊表示：“通過合成生物實驗和定量數學模型的結合，我們精確模擬了細菌在腫瘤內的行為，從而設計出更高效的療法。這就像發現了合成生物系統和免疫系統的‘神秘對話’，使科學家能夠重新編程合成生物系統，為癌症治療打開全新思路。”

目前，該研究正在向臨床試驗推進。未來，醫生通過檢測腫瘤組織中白介素-10受體的表達水平，可精准篩選出適合接受細菌治療的患者，為制定個性化治療方案提供科學依據。同時，工程化改造的抗瘤菌可以作為智能遞送載體，實現治療藥物的精准釋放。這種創新模式成功突破了傳統給藥系統的局限性，有望為惡性腫瘤治療開辟新路徑。