由工程化沙门氏菌通过合成蛋白递送系统介导的肿瘤特异性细胞因子疗法

将细菌变为抗癌战士

肿瘤医生早就知道，称为细胞因子的某些免疫增强药物可以帮助机体攻击肿瘤，但它们威力太大，常常也伤及健康组织。本研究探讨了一种不同寻常的变通方法：使用被削弱的食源性细菌沙门氏菌作为微小递送载体，潜入肿瘤并仅在需要处释放经过设计的免疫信号，旨在增强局部防御同时保护身体其他部位。

为何现有的免疫信号难以应用

细胞因子像分子短信，告诉免疫细胞何时静息、何时战斗。基于天然细胞因子（如白细胞介素‑2 和白细胞介素‑15）的药物可以强力激活杀癌的 T 细胞和自然杀伤细胞，但缺点明显：它们在体内循环，导致危险的副作用，并在血液中迅速降解。一种较新的、由计算机设计的细胞因子 Neoleukin‑2/15（Neo‑2/15）旨在保留唤醒抗癌细胞的有益效应，同时避免激活抑制性免疫通路。在小鼠中这种设计蛋白表现良好，但在人类试验仍出现离靶问题，这表明真正的问题不仅是分子本身，而是它被何处以及如何递送。

招募天然趋向肿瘤的细菌

某些细菌天生偏好肿瘤内那种缺氧且恶劣的环境，并倾向于在那里繁殖，同时在健康器官中被清除。研究人员利用了这一行为，选用沙门氏菌——一种可以通过基因改造而驯化、不再侵入或损害正常组织的细菌。他们删除了两段通常使沙门氏菌侵入宿主细胞的关键信息区，创造出仍能迁移至肿瘤但高度减毒的菌株。在该菌株中引入了经过精心设计的蛋白质输出系统和另一组编码设计型细胞因子 Neo‑2/15 的基因，使每个细菌都成为可控的工厂，直接在肿瘤组织内制造并释放刺激免疫的蛋白。

构建可切换的蛋白递送装置

为了将 Neo‑2/15 从细菌细胞中转运到肿瘤微环境，团队改造了沙门氏菌在感染期间通常使用的一种分子注射器——第三型分泌系统（type 3 secretion system）。他们将数十个基因压缩到一个质粒上——一段环状 DNA——以便可以用常见抗生素多西环素开启整个分泌机器。来自天然沙门氏菌蛋白的一小段“标签”肽与 Neo‑2/15 融合，这样在诱导下细菌就会将带标签的细胞因子泵出至周围液体。在体外试验中，加入多西环素触发了稳定的融合蛋白分泌且不致死于细菌，标准生化检测证实释放产物可被检测到并保持预期的大小和结构。

证明设计信号仍然有效

释放细胞因子只有在它仍能与免疫细胞正确“对话”时才有意义。团队通过将依赖细胞因子存活与增殖的小鼠 T 细胞系暴露于含有分泌出的 Neo‑2/15 融合蛋白的细菌培养液来测试这一点。将培养液浓缩到生物学相关的剂量后，研究者发现 T 细胞生长几乎与在标准白细胞介素‑2 或以更传统方式纯化得到的 Neo‑2/15 存在时一样好。即便培养液中确切的细胞因子含量较低，设计信号与其他细菌成分的组合仍然促进了 T 细胞数量的增加，表明融合蛋白在分泌后仍保持功能性。

减缓小鼠肿瘤并延长生存

最终检验是这种细菌递送策略能否帮助动物抗癌。研究者在小鼠体内移植结肠癌细胞，肿瘤形成后注射携带分泌系统和 Neo‑2/15 货物的减毒沙门氏菌。当多西环素开关关闭时，肿瘤继续生长，尽管这些小鼠比未处理对照的寿命稍长，可能是由于细菌在肿瘤内死亡时有少量细胞因子泄漏。当开关被打开并完全激活分泌后，肿瘤生长明显减缓，接受治疗的小鼠生存时间约为未处理动物的两倍，而且血液检测未见明显的肝或肾损伤。该益处并非完全治愈，部分原因是携带分泌机械的质粒之一在体内随时间逐渐丢失，限制了高水平细胞因子释放能维持的时间。

这对未来癌症治疗意味着什么

这项工作表明，活体减毒细菌可以被重新工程化为可编程的信使，将强效免疫增强蛋白直接送入肿瘤，激活局部防御同时限制全身暴露。尽管接受治疗的小鼠并未完全治愈，该方法减缓了肿瘤生长并在无重大毒性的情况下延长了寿命，表明进一步改进——例如提高递送系统的稳定性或与其他疗法联用——可能会提高其疗效。对非专业读者来说，主要信息是：曾被视为单纯敌人的微生物可能很快被作为精确工具加以利用，将机体自身的免疫系统更有针对性地用于对抗癌症。

引用: Ha, J., Song, M. Tumor-specific cytokine therapy mediated by engineered Salmonella with a synthetic protein delivery system. Sci Rep 16, 14240 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44265-2

关键词: 基于细菌的癌症疗法, 肿瘤靶向细胞因子递送, 工程化沙门氏菌, 癌症免疫疗法, 合成蛋白分泌