沈阳药科大学无涯创新学院孙进课题组：在溶瘤微生物抗肿瘤方向的研究进展

国家癌症中心2021年年度报告显示，在全世界范围内癌症仍是最主要的死因之一。每年数以百万计的患者因癌症丧生。目前临床中使用的常规肿瘤治疗方法如化疗和放疗，由于其非靶向性分布、有限的肿瘤渗透性和严重的辅料相关毒性，极大地限制了这些技术在临床中的应用。因此，亟需开发新型有效疗法应对已有的挑战。近年来，溶瘤微生物介导的抗肿瘤疗法以其天然的肿瘤靶向能力和优良的免疫激活特性获得了广泛关注。肿瘤灶乏氧、富营养化和免疫抑制的微环境以及肿瘤细胞表面特异性高表达的受体为溶瘤细菌/溶瘤病毒提供了定植、侵染和繁殖的可能。然而，受限于溶瘤微生物的外源性特征，实现溶瘤病毒的安全高效递送极具挑战。

针对这一难题，沈阳药科大学孙进课题组和中国医科大学王振宁-刘福囝教授课题组合作提出将溶瘤病毒免疫疗法与细菌疗法相结合，将包被有溶瘤腺病毒（OA）的脂质体共价结合到肿瘤趋向性细菌上，以突破当前溶瘤病毒免疫疗法瓶颈，为实现高效低毒系统性递送溶瘤病毒治疗肿瘤提供了一种新方案。相关成果以“Boarding oncolytic viruses onto tumor-homing bacterium-vessels for augmented cancer immunotherapy”为题在线发表于微纳米领域国际知名期刊《Nano letters》期刊(IF=11.19,DOI:10.1021/acs.nanolett.2c00699)，并被杂志推荐为Cover image重点介绍。

课题围绕已上市溶瘤病毒（Oncolytic viruses, OVs）只能瘤内注射给药的困境，提出了“工程菌-溶瘤病毒组合生物体”的概念，用于静脉递送OVs来对抗恶性肿瘤的研究。首先，利用成熟的脂质体包裹技术，将脂质体包裹在OVs表面（lipo-OVs），避免了在体循环过程中体内中和抗体对OVs活性的影响；同时为了增强OVs的靶向性，作者将安全性较高、具有高度肿瘤靶向性的非病原性工程菌（E. coli BL21）与脂质体包被的OVs连接在一起，形成一种工程菌-溶瘤病毒组合生物体（E. coli-lipo-OVs）。该组合生物体弥补了OVs在静脉给药过程中的不足，实现“增效减毒”抗肿瘤效果。本项目所构建的组合生物体为OVs静脉给药治疗不可切除的恶性肿瘤提供了一个有前景的平台。

图1 肿瘤趋向性细菌携带OA靶向至肿瘤病灶重塑抑制性肿瘤免疫微环境

在前期对溶瘤微生物的综述及探索基础上（Adv. Healthc. Mater. 2021, 10(21): e2100950; Nano-micro Lett. 2021, 13(1): 37; Nano Res. 2022,15(5): 4137-4153; Acta Pharm. Sin. B 2022, accepted），利用脂质体包裹技术，将脂质体包裹在OVs表面（lipo-OVs），避免了在体循环过程中体内中和抗体对OVs活性的影响；同时为了增强OVs的靶向性，作者将安全性较高、具有高度肿瘤靶向性的非病原性工程菌（E. coli BL21）与脂质体包被的OVs连接在一起，完成工程菌-溶瘤病毒组合生物体（E. coli-lipo-OVs）的构建。随后作者利用小动物活体成像及实时定量PCR检测技术，定性及定量地考察了工程菌-溶瘤病毒组合生物体的体内组织分布情况，验证了组合微生物体的肿瘤靶向性。

图2 工程菌-溶瘤病毒组合生物体的构建、表征及体内组织分布情况

随后，作者利用多套肿瘤模型，对组合生物体体内抗肿瘤、重塑抑制性肿瘤免疫微环境的能力进行了充分考察。结果显示，工程菌-溶瘤病毒组合生物体具有显著的抑制肿瘤生长、转移和复发的能力。

图3 工程菌-溶瘤病毒组合生物体体内抗肿瘤能力考察

综上所述，作者通过将OVs负载于具有肿瘤趋向性的细菌载体上，提出了工程菌-溶瘤病毒组合生物体的概念，并通过缜密的体内外实验设计，证实了组合微生物体显著的肿瘤靶向性和卓越的重塑抑制性肿瘤免疫微环境的能力。该组合生物体弥补了OVs在静脉给药过程中的不足，实现“增效减毒”抗肿瘤效果。本项目所构建的组合生物体为OVs静脉给药来治疗不可切除的恶性肿瘤提供了一个有前景的平台。

中国医科大学刘福囝教授、沈阳药科大学无涯创新学院孙进教授和中国医科大学王振宁教授为本文通讯作者，孙孟驰博士后、博士生杨世华、黄翰伟和高鹏副教授为共同第一作者，文章得到何仲贵教授的指导与支持，该工作获得了国家重点研发计划专项研究课题、国家自然科学基金和全国博士后面上项目的资助。