利用基因改造后的靶向细菌治疗肿瘤的新方法

摘 要:

在基因治疗中,对于利用病毒作为抗肿瘤基因治疗和溶瘤细胞物的载体已进行了深入的研究,而对于细菌在抗肿瘤中的作用却研究得很少。当前分子细菌学和分子生物学研究的进展进一步拓宽了利用细菌在肿瘤治疗中的作用。沙门氏菌作为抗肿瘤用载体具有其独特的优势。

关键词: , ,

目前正在研究中的抗肿瘤药物超过1500种,其中约有500种已进行临床实验,但仍然需要研制更有效并且毒副作用更小的抗肿瘤物。基因治疗就是其中最有前景,也是目前的研究热点之一。

在基因治疗中,对于利用病毒作为抗肿瘤基因治疗和溶瘤细胞物的载体已进行了深入的研究,而对于细菌在抗肿瘤中的作用却研究得很少。历史上,在20世纪70年代人们就曾利用细菌作为恶性脑肿瘤的溶瘤细胞剂。曾有人将无致病性的酪酸梭状芽胞杆菌(Clostridium butvricum)M55的胞子通过颈动脉注射到49个脑肿瘤病人体内,一周以后脑部的肿瘤转变成了脑部脓肿,然后通过手术去除脓肿,但是后来肿瘤又复发了。回顾性研究表明这可能是利用细菌来治疗肿瘤的最原始的尝试。

当前分子细菌学和分子生物学研究的进展进一步拓宽了利用细菌在肿瘤治疗中的作用。通常野生型的致病菌株不能直接用于肿瘤的治疗。细菌学的发展,尤其是一些细菌全基因组测序的完成,使人们对细菌进行基因工程改造成为可能,大大促进了细菌在肿瘤治疗中的应用,尤其是对肿瘤的基因治疗技术起到了巨大的推动作用。基因改造后的细菌可以选择性的杀伤肿瘤,而对正常组织细胞没有破坏作用。

绝大部分基因治疗中所用的载体都是病毒或非病毒载体,例如脂质体。而对细菌作为基因传递载体的研究却很少。随着分子细菌学的发展,对细菌在这方面的作用研究取得了很大的进步,其中沙门氏菌作为抗肿瘤用载体具有一些独特的优势:(1)可以在离肿瘤较远的地方进行接种;(2)沙门氏菌在需氧或厌氧的情况下都可以生长;(3)沙门氏菌可以表达一些自杀基因,例如单纯疱疹病毒的胸苷激酶(HSV-tk)基因。有研究表明沙门氏菌具有肿瘤靶向的作用,但野生型沙门氏菌不能作为肿瘤基因治疗用,有人将沙门氏菌注射到带有黑色素瘤的小鼠体内,发现在肿瘤位置细菌的浓度非常高,但随后细菌也引起了小鼠的死亡。后来的研究发现致弱的强侵袭性沙门氏菌仍然保留有肿瘤靶向的特性,但是致病力却大大降低,于是有人构建了含HSV-tk基因的质粒,然后将该质粒转入致弱的沙门氏菌中,用表达HSV-tk基因的沙门氏菌接种黑色素瘤小鼠,结果对肿瘤的生长表现出抑制作用,而且延长了小鼠的存活时间[2]。这些研究表明致弱的沙门氏菌不仅本身就具有抗肿瘤活性,它还可作为在体内传递治疗用药物到肿瘤细胞的载体。但是由于沙门氏菌脂质A的刺激,它能诱导TNF介导的脓毒性休克,因此沙门氏菌作为抗肿瘤的作用受到一定的限制。对肿瘤靶向沙门氏菌的msbB基因进行改造,改变其脂质A以后,通过降低TNF的诱导作用增加了沙门氏菌的安全性[3]。对肿瘤特异性细菌载体脂质的改造修饰是降低脓毒性休克的一种方法。

经过基因工程改造的沙门氏菌可以作为一种新的选择性的实体瘤细胞靶向菌株。对脂质A突变沙门氏菌菌株的抗肿瘤作用,以及该突变菌株与X射线共同作用对黑色素瘤荷瘤小鼠的抗肿瘤作用进行评估,结果这两种方法都能减缓肿瘤的生长速度,并延长小鼠的存活时间。研究还表明用固定剂量的沙门氏菌与不同剂量的X射线共同作用于荷瘤小鼠[4],结果它们共同作用的抑瘤效果比单独用放射性治疗强得多。这表明经基因工程改造的沙门氏菌与放射性治疗结合的方法是一种治疗实体瘤的很有前景的新方法,这对治疗黑色素瘤、肺癌、结肠癌、乳腺癌、肾癌和肝癌等提供了新的方法。这种肿瘤靶向沙门氏菌突变菌株能选择性的在肿瘤部位生长繁殖,它对肿瘤的特异性比对其它组织的作用高1000倍以上[5]。沙门氏菌脂质突变以后大大减低了引起脓毒性休克的能力,而保留了细菌的抗肿瘤特性。

肿瘤扩增蛋白质表达治疗(tumour amplified protein expression therapy,TAPET)也是基于这种方法。它是由美国的一家公司发展起来的,用基因改造的沙门氏菌作为载体,选择性的传递抗肿瘤药物或其编码基因到实体瘤。这种基因改造的细菌具有选择性的在肿瘤组织生长繁殖的倾向,而且临床前的毒理学研究表明该菌株具有良好的安全性。这种菌株对肿瘤的选择性使得它可以作为载体传递抗肿瘤药物或其编码基因到肿瘤组织,而对其它正常组织的破坏作用却很小。而且细菌本身也具有抗肿瘤作用,细菌的这种特性使其就象是一个“药物加工厂”,持续不断的破坏肿瘤组织。因此TAPET将可能是一种非常有效的且对正常组织毒副作用小的肿瘤治疗方法。第一代的TAPET是单独用基因改造后的细菌作为抗肿瘤物,第二代产品是利用其表达或传递其它强的抗肿瘤物。在美国TAPET已经进入Ⅰ期临床实验,通过静脉注射到肿瘤患者体内,以验证其安全性和病人的耐受性。通过临床实验进一步一步验证TAPET渗入并选择性的在肿瘤部位生长繁殖的能力。目前在美国和英国的多家医院都在进行TAPET的Ⅰ期临床实验,有的通过静脉注射,有的直接注射到肿瘤组织。

相对于其它肿瘤治疗方法和基因治疗技术,TAPET具有一些重要的特征。由于通常在肿瘤组织具有丰富的营养物,而且肿瘤能保护细菌免受宿主本身免疫系统的破坏,因此TAPET细菌能在肿瘤组织快速生长繁殖。这加强了细菌抑制肿瘤生长的能力,同时还可以向肿瘤组织持续的表达或传递抗肿瘤药物。而且TAPET在离肿瘤较远的部位接种以后,它能够选择性的靶向到肿瘤转移灶。TAPET所用的细菌经过基因工程改造以后能够在肿瘤部位表达抗肿瘤药物。TAPET细菌没有改变感染细胞基因组的危险,TAPET细菌对通常的抗生素都敏感,而且TAPET治疗与放射性治疗或其它抗肿瘤药物共同作用能加强其效果。

参考文献:

  1. Heppner F and Mose JR. The liquefaction (oncolysis) of malignant gliomas by a non pathogenic Clostridium. Acta Neurocbir, 1978,42:123-125.
  2. Pawelek JM, Low KB, Bermudes C, et al. Tumour targeted Salmonella as a novel anticancer vector. Cancer Rse, 1997,57:4537-4544.
  3. Low KB, Ittensohn M, LE T, et al. Lipid-A mutant Salmonella with suppressed virulence and TNF-α induction retain tumour-targeting in vivo. Nature Biotech, 1998,17:37-41.
  4. Platt J, Sodi S, Kelley M, et al. Antitumour effects of genetically engineered Salmonella in combination with radiation. Eur J Cancer, 2000,36:2397-2402.

5. Bermudes D, Low B, Pawelek J. Tumour-targeted Salmonella highly selective delivery vector. Adv Exp Med Biol, 2000,465:57-63.

    A+

除注明外,本站内容由 细菌之家 原创或整理,转载请注明出处及链接。

本文永久链接: http://www.bacteria.cn/html/2015/1327.html

  • 请您留言:专业水平所限,谬误之处在所难免。如您发现不正之处,请在下面留言,谢谢!

发表评论

:?: :razz: :sad: :evil: :!: :smile: :oops: :grin: :eek: :shock: :???: :cool: :lol: :mad: :twisted: :roll: :wink: :idea: :arrow: :neutral: :cry: :mrgreen:

图片 表情