细菌成为抗癌工具,可精准打击癌细胞
细菌通常名声不好,因为人们首先想到的是某些可能导致严重疾病的菌株,如肺炎或脑膜炎。然而,有许多有益的细菌,却以不同的方式帮助身体。基于此,科学家们甚至尝试用细菌来对抗癌症。
实际上,早在200多年前,用有益细菌治疗癌症就受到了科学家们的关注。纽约骨外科医生William Coley在1890年代最早提出注射细菌治疗肿瘤的思路,他曾给患者肿瘤内注射链球菌作为肿瘤治疗方法。后因为两名患者治疗后死于细菌感染,他改变成给患者注射死菌,后人将这种死菌称为Coley毒素,用这一方法,William Coley先后治疗1000名肿瘤患者。
有时William Coley将这种毒素通过血液给患者注射,有时直接注射到瘤体内。经他治疗的大部分患者都存活下来。后来随着放疗、化疗和手术切除逐渐被引入临床肿瘤治疗后,Coley疗法逐渐淡出历史。不过有学者1999年对Coley疗法的治疗效果重新分析发现,他的这一疗法成功率并不低于现代其他肿瘤治疗方法。
现在,基于细菌治疗癌症的可能性,加州理工学院的研究者近期设计出了一类工程化、可由声波控制的细菌,这些细菌会充当精准杀灭癌细胞的工具。当细菌被注入到小鼠体内时,它们可以渗入到肿瘤内部,此时可以研究者可以触发安装在细菌中开关释放抗癌药物。
研究使用的是一种名为Nissle 1917的大肠杆菌,首先其安全性已经得到了验证,并被批准在人类医疗途径中使用。在进入血液中之后,这些细菌会移动到全身各处,当然我们的免疫系统并会将大部分细菌都清除掉,唯独有一个地方它们无能为力,那就是肿瘤区域。
由于肿瘤微环境中常常会出现免疫抑制,因此迁徙到此处的细菌也会存活下来。基于此,研究团队决定对细菌进行改造,通过插入新基因来让它可以搭载我们所需的特性。
第一种引入的基因用于产生纳米抗体,这些抗体能够抑制肿瘤抵抗免疫系统的蛋白,可以打破免疫抑制的肿瘤微环境。另一种基因则类似热感应开关,只有温度达到一定限度时才会激活纳米抗体基因,相当于把控着纳米抗体的表达。
在实验中,这种温度开关的激活条件为42-43℃,这意味着在正常的体温下纳米抗体是不会释放的,研究者需要额外地通过外部引入条件制造升温的情形。当然有些肿瘤在体内深处,细菌也无法通过体表加温来触达。
其中,研究者特别使用了超声聚焦技术,该技术可以利用超声波为能源,将多数声波发射到体内深处并发生聚焦,通过声波和热能的转化来控制局域的温度。聚焦点周围的组织不会受到影响,因此只会让肿瘤处于特殊的温度环境下。
结果显示,与对照组相比,超声技术搭配工程菌可以显著缩小肿瘤体积,并且肿瘤中的工程菌在被激活后仍然可以存活两周以上。在6个被处理的肿瘤中有一个在治疗后完全消失。此外,这些工程菌只会聚集在肿瘤区,小鼠的肝脏、脾脏样本中工程菌数量都非常低,唯一的副作用是皮肤可能有一些烫伤。
也就是说,如果工程菌继续证明自己是安全有效的,那么有多种方法可以将其用于不同的用途,细菌基本上可以充当一艘母舰,将必要的治疗有效载荷运送到体内独特的生态位,并从那里成为一个自我维持的实体。
(作者为知名科技作家陈根)