在肿瘤免疫治疗领域,结直肠癌(CRC)始终是块难啃的硬骨头。尽管免疫检查点抑制剂在多种癌症中取得突破,但CRC患者响应率不足15%。这背后隐藏着怎样的免疫调控谜题?近年研究发现,成熟三级淋巴结构(mature tertiary lymphoid structures, mTLS)就像肿瘤战场上的"免疫兵工厂",其存在与CRC患者生存期显著相关。但如何人工诱导mTLS形成并激活其功能,一直是悬而未决的科学难题。
中南大学研究团队独辟蹊径,将合成生物学与细菌免疫疗法相结合,在《Science Translational Medicine》发表突破性成果。他们改造减毒沙门氏菌株VNP20009,使其携带同步裂解电路(SLC)和LIGHT表达质粒,创造出能定向释放免疫调节因子的"智能菌株"SLCVNP20009
。这种工程菌在肿瘤部位定植后,通过群体感应触发自我裂解,精准释放LIGHT蛋白。令人振奋的是,该疗法在Apcmin/+
和AOM两种CRC小鼠模型中,不仅显著增加肠道ILC3比例,更诱导mTLS形成,最终激活强效的CD8+
T细胞抗肿瘤免疫,使肿瘤负荷降低70%以上。
研究采用多组学技术联用策略:通过TCGA数据库分析mTLS的临床预后价值;运用质谱流式(CyTOF)解析免疫细胞图谱;构建携带SLC的基因回路实现LIGHT可控释放;采用Apcmin/+
自发性和AOM诱导性CRC模型验证疗效;通过Rorc-/-
和HVEM-/-
基因敲除小鼠阐明ILC3-LIGHT-HVEM信号轴机制。
研究结果揭示四个关键发现:
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VNP20009调节肠道ILC比例并诱导TLS形成
在CRC小鼠模型中,天然VNP20009能逆转肿瘤导致的ILC1/ILC3比例失衡,增加TLS数量,但无法显著激活T细胞免疫。工程菌特异性定植于肿瘤组织,使肠道ILC3比例从15%提升至42%。 -
设计表征LIGHT表达工程菌
创新的SLC系统使细菌在达到临界密度时同步裂解,Western blot证实肿瘤内LIGHT持续释放达7天。相比传统菌株,SLCVNP20009
在脾脏的定植减少80%,安全性显著提升。 -
SLCVNP20009
诱导强效抗肿瘤免疫
质谱流式显示治疗组CD8+
T细胞增加3.5倍,CD69+
活化标志物表达提升2倍。结肠镜观察显示肿瘤体积缩小85%,Apcmin/+
小鼠生存期延长47%。 -
ILC3 LIGHT-HVEM信号驱动mTLS成熟
关键机制实验发现:在Rorc-/-
小鼠中,工程菌仍可增加TLS数量但无法促进CD23+
FDCs形成;而HVEM-/-
小鼠完全丧失TLS诱导能力。体外共培养证实,ILC3通过细胞接触和LIGHT-HVEM信号双途径激活CD8+
T细胞分泌IFN-γ和GZMB。
这项研究开创性地将合成生物学与细菌疗法相结合,阐明ILC3-LIGHT-HVEM轴是mTLS形成的关键开关。临床转化潜力显著:改造菌株已通过I期安全性试验,且口服给药方式极具临床可行性。更深远的意义在于,该策略为"冷肿瘤"免疫治疗提供新范式——通过人工构建淋巴样结构重塑肿瘤微环境。未来可拓展至胃癌、胰腺癌等消化道恶性肿瘤治疗,或与PD-1抑制剂联用进一步提升疗效。
值得注意的是,研究也揭示微生物组调控的新机制:16S rRNA测序显示SLCVNP20009
能恢复CRC小鼠肠道中Muribaculaceae等有益菌丰度,这种"菌群-免疫"双调节作用为精准医疗提供新思路。尽管工程菌成分复杂性仍需优化,但这项研究无疑为攻克CRC免疫治疗困境点亮了明灯。