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文章背景简介
BACKGROUND INTRODUCTION
免疫疗法通过激活人体自身的免疫系统来攻击肿瘤，让癌症治疗有了变革性的进步。其中，免疫检查点抑制剂是免疫疗法的关键，可以帮助免疫T细胞解除抑制，更好地识别和消灭肿瘤细胞。
免疫检查点抑制剂是一种有前景且日益流行的癌症治疗方法。靶向程序性细胞死亡配体1 (PD-L1)和细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白-4 (CTLA-4)的免疫检查点抑制剂彻底改变了癌症免疫治疗的模式，实现了多种癌症的消退。但是它们也可能导致免疫相关的副作用，如疲劳、皮疹、内分泌紊乱或肝毒性等。此外，尽管抗PD-L1 /PD-1和抗CTLA -4单克隆抗体的联合治疗比单一治疗方案更有效，但联合检查点阻断疗法会导致更高的毒性，从而导致较少的药物收到青睐。因此，急需改进免疫检查点抑制剂的递送，提供局部、持续和安全的治疗选择。
人体容纳着数万亿的微生物，其中一些微生物（如细菌、真菌、病毒和支原体）可存在于肿瘤组织内，并有助于致癌或抗癌反应。研究发现，在癌细胞和肿瘤浸润性免疫细胞内可以观察到微生物的残留物，如DNA、RNA、肽和细胞壁成分。一些微生物代谢物，包括脂肪酸和肌苷，可以在肿瘤内积聚，并与癌细胞和免疫细胞上的受体结合。这些成分在肿瘤的发生、发展、转移和免疫反应中都发挥作用，由它们形成的微环境不同于通常提到的肿瘤微环境，因此可作为一个新的类型，称为“肿瘤微生物微环境”。
合成生物学的快速发展使得智能微生物递送系统的工程设计能够用于治疗应用，实现控制细菌生长和基因表达的遗传回路，使它们能够感知炎症、感染和癌症等疾病状态并做出反应。全身施用细菌会导致它们在肿瘤上选择性定植，为肿瘤药物输送提供了便利的机会。发生这种情况的主要原因是免疫监视减少以及细菌在缺氧和坏死的肿瘤核心内生长的能力。与此同时，恶性组织中微生物广泛存在，但不会引起感染或其他长期有害健康影响。由于细菌固有的并选择性的在肿瘤内生长，因此它们为开发可编程治疗递送载体提供了天然的平台。
为了避免免疫检查点抑制剂产生严重的免疫介导的副作用，可利用细菌递送系统对肿瘤进行局部免疫治疗并将其副作用最小化。因此，美国哥伦比亚大学Gurbatri等人设计了一个针对免疫检查点释放纳米抗体的益生菌系统。将细菌注射到肿瘤中后，它们会刺激全身抗肿瘤免疫反应，不仅成功攻击注射的肿瘤，还成功攻击体内发现的任何其他肿瘤。该成果“Engineered probiotics for local tumor delivery of checkpoint blockade nanobodies”于2020年发表在Science Translational Medicine（IF17.1，医学一区）上。
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所用到的主要方法
METHODS
1、流式细胞术
2、Western blots实验
3、动物实验
4、IVIS小动物活体成像
5、质粒构建
6、群体感应数学建模
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文章主要内容摘要
ABSTRACT
检查点抑制剂彻底改变了癌症治疗，但仅对一小部分患者有效，并可能导致多种毒性，这表明该疗法还需要更有针对性的递送系统。由于一些微生物会优先定植于肿瘤，因此它们是局部提供癌症治疗的天然载体。在本研究中，作者设计了一种益生菌系统，利用稳定的裂解释放机制，控制靶向程序性细胞死亡配体 1 (PD-L1) 和细胞毒性 T 淋巴细胞相关蛋白 4 (CTLA-4) 的纳米抗体的生产和瘤内释放。该研究使用计算模型结合裂解回路动力学的实验验证来确定最佳遗传回路参数以获得最大治疗效果。与类似的临床相关抗体相比，该工程系统的单次注射显示出增强的治疗反应，导致同基因小鼠模型中的肿瘤消退。研究观察到，在用益生菌递送的检查点抑制剂治疗的小鼠中，活化的 T 细胞相对增加、远隔效应以及全身 T 细胞记忆群体的相应增加，明确了全身免疫反应的增强。最后，作者利用平台的模块化功能，通过与益生菌产生的细胞因子、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）的有效组合，在免疫原性较差的同基因小鼠模型中实现增强的治疗效果。总之，这些结果表明，应用工程益生菌系统，将合成生物学和免疫学联系起来，可以改善免疫检查点的阻断作用。
简而言之，本研究的主要内容有：
1、 益生菌表达PD-L1和CTLA-4纳米抗体的设计和表征
2、 群体感应基因拷贝数的优化
3、 表征对益生菌递送的检查点抑制剂的潜在免疫反应
4、 单次注射表达检查点抑制剂的益生菌显示出稳健性
5、 在免疫原性差的癌症中的抗肿瘤效果
