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在癌症治疗中，常规的化疗方式已经帮助非常多的患者延长生存期，但是化疗仍然有着不小的副作用。由于化学药物会无差别地攻击增殖速度较快的细胞，像健康的毛囊细胞、胃壁细胞都会大面积受损，患者会因此脱发、反胃。为了更加精准地狙击癌细胞，保护健康细胞的生存，科学家也在寻求更好地替代治疗手段，而一类很有潜力的助手竟然是我们平时同样会觉得危险的微生物。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。
据《自然-通讯》的论文，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不会闲着，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。有了专门定居肿瘤的前提，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。在这里，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。
▲通过特定区域使用超声波可以激活小鼠体内的工程菌释放抗癌纳米抗体（图片来源：参考资料[1]）
为了测试工程菌是否会按照预期工作，他们选取了一批肿瘤小鼠，待肿瘤长到一定体积后，小鼠接受了细菌注射。研究使用的超声技术可以5分钟，让肿瘤区温度从37℃提升到43℃。实验结束后，研究者对肿瘤样本进行了取样分析。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。“这些结果非常乐观，它表明我们可以在适当的时间为肿瘤提供靶向治疗，”研究的主要作者Mikhail Shapiro博士称，未来他们考虑改进的方向是设法在使用超声波前能够对工程菌进行可视化，保证激活是有效的，这样可以更精准地进行治疗肿瘤。参考资料：
[1] Mohamad H. Abedi et al, Ultrasound-controllable engineered bacteria for cancer immunotherapy, Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-29065-2
[2] Researchers develop sound-controlled bacteria to fight cancer. Retrieved Mar 29th, 2022 from https://medicalxpress.com/news/2022-03-sound-controlled-bacteria-cancer.html
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