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工程細菌集體“自殺”,竟為抗癌

2016-07-29 來(lái)源:健客網(wǎng)社區  標簽: 掌上醫生 喝茶減肥 一天瘦一斤 安全減肥 cps聯(lián)盟 美容護膚
摘要:瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院(SwissFederalInstituteofTechnology)的生物工程學(xué)家MartinFussenegger高度評價(jià)了這篇文章,他認為這一抗癌策略——用生活節律相同的細菌在周期性的數量暴漲時(shí)殺死癌細胞,非常新奇,非常有潛力。

  早在1890年代,一位叫做WilliamB.Coley的外科醫生就曾給癌癥病人注射死鏈球菌,希望能夠刺激病人的免疫系統,攻擊癌細胞。盡管這一方法取得了一些成功,大部分醫生還是優(yōu)先考慮更可靠的放療和化療。不過(guò),“用細菌抵抗癌癥”的想法存續至今。近些年,有研究者試圖改造細菌,使其識別腫瘤低氧、無(wú)免疫細胞的環(huán)境,并殺死癌細胞。

  如今,加州大學(xué)圣地亞哥分校合成生物學(xué)家JeffHasty領(lǐng)導的研究團隊在這個(gè)領(lǐng)域做出了突破。他們設計了一種基因工程細菌,以固定的程序生長(cháng)、死亡,周而復始,并可控地釋放出抗癌藥物,同時(shí)有效避免了不受控的細菌繁殖。該成果發(fā)表在近期的Nature上(Synchronizedcyclesofbacteriallysisforinvivodelivery.Nature,2016,DOI:10.1038/nature18930)。

  瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院(SwissFederalInstituteofTechnology)的生物工程學(xué)家MartinFussenegger高度評價(jià)了這篇文章,他認為這一抗癌策略——用生活節律相同的細菌在周期性的數量暴漲時(shí)殺死癌細胞,非常新奇,非常有潛力。

  當然,細菌抗癌療法要用于臨床,還必須確保細菌不會(huì )隨意生長(cháng)繁殖。

  Hasty的小組選擇的基因改造對象是沙門(mén)氏菌(Salmonella),細菌的“抗癌”循環(huán)分為兩步,第一步是讓細菌制造一種抗癌藥,第二步是讓細菌“自殺”,釋放出藥物。

  其中第二步需要利用細菌的群體感應(quorumsensing)。群體感應是指細菌之間通過(guò)分泌、接收一些化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行“交流”和“協(xié)調”,使得整個(gè)菌群的行動(dòng)同步。在實(shí)驗中,Hasty小組的工程細菌會(huì )分泌一種小分子,N-脂酰高絲氨酸內酯(AHL),這是細菌間最常見(jiàn)的信號分子。當細菌數量到達某一閾值,這些分子就會(huì )激活預設的群體感應通路,觸發(fā)細菌溶解或破裂,釋放出抗癌藥。

  在這場(chǎng)集體“自殺”中,約有10%的細菌能存活下來(lái),繼續繁殖完成下一個(gè)循環(huán)。每一個(gè)循環(huán),周期大約為4到5小時(shí),這種循環(huán)可以持續15到18天,直到在巨大的選擇壓力下細菌掙脫這種循環(huán)的束縛。

  研究者在移植肝癌的小鼠身上測試了三種工程細菌的效果,它們分別合成不同的抗癌藥物:一種可溶解癌細胞(haemolysin)、一種可激活抗癌免疫相應、一種可觸發(fā)癌細胞的凋亡。12天后,小鼠的腫瘤大小縮小到對照組的四分之一。如果將工程細菌和化療藥5-氟尿嘧啶聯(lián)用,小鼠的存活時(shí)間比單獨使用化療藥或工程細菌要長(cháng)50%。

  約翰霍普金斯大學(xué)醫學(xué)院(JohnsHopkinsMedicine)的ShibinZhou認為這種細菌循環(huán)策略是一項很棒的創(chuàng )新。與常規方法(讓基因工程菌持續分泌抗癌藥物)相比,他認為這一策略有兩大優(yōu)勢:細菌菌群同時(shí)裂解釋放藥物,使得局部藥物濃度保持在一個(gè)較高的水平,有利于發(fā)揮抗癌效果;循環(huán)裂解使得細菌總量保持在一個(gè)受控的水平,能減少引起全身性炎癥反應的風(fēng)險。他還猜測這種藥物控釋的策略有可能用于一些慢性病的治療,如高血壓和糖尿病等。

  氘評:

  工程細菌編輯技術(shù)不新鮮,菌群感應也不新鮮,但將兩者結合起來(lái),細菌便能不斷合成藥物,自動(dòng)控制數量,同時(shí)釋放藥物,就像是智能膠囊,非常巧妙。但是由于選擇壓力,工程細菌無(wú)法長(cháng)期維持循環(huán),總會(huì )突變出不遵守規則的“壞小子”,怎樣解決這一問(wèn)題還需要更多研究。

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