近日，一项发表于国际学术期刊《细胞》的最新研究有望给癌症治疗带来全新希望：科学家们成功破解了肿瘤与细菌之间的“对话”机制，首次揭示了细菌抗肿瘤的关键原理，为利用细菌治疗恶性实体瘤提供了全新的思路。
该项研究由中国科学院深圳先进技术研究院研究员、定量合成生物学全国重点实验室主任刘陈立牵头，联合中国科学院上海营养与健康研究所肖意传研究员团队完成。这是定量合成生物学这一新兴学科在生物医药领域的生动示范。
从国内首创“楼上楼下创新创业综合体”模式，到合成生物研究重大科技基础设施正式启用，再到首次揭示细菌治肿瘤关键原理，深圳合成生物产业加快集聚发展，这背后是深圳紧抓合成生物等未来产业新增长点，以科技创新培育发展新质生产力，不断塑造发展新动能新优势。
破译肿瘤与细菌间“对话机制”
癌症作为威胁人类健康的重大疾病，其治疗手段始终是医学界的难题。目前，传统的化疗和放疗手段仍是临床主要的治疗手段。相较于传统疗法，合成细菌疗法是肿瘤治疗领域的创新疗法之一，具有单剂量、非介入，对多瘤种有效的广谱性，以及低成本易生产的特点。尽管细菌疗法问世已有150多年历史，但因治疗原理不明，其安全性和有效性仍不确定。目前全球关于合成细菌疗法的研究仍处于研究阶段，尚未有走向临床的案例。
以往的研究大多数集中在通过基因改造赋予细菌更强大的功能，类似于为士兵更换更先进的“武器装备”。而此次研究的策略则是直接破译肿瘤与细菌之间的“对话机制”，从而实现“知己知彼，百战不殆”。
研究团队相关人员告诉记者，团队经历8年攻关，运用合成生物技术，对沙门氏菌进行理性设计和改造，构建出了一种新型细菌（Designer Bacteria），让它们仅在肿瘤内部生长，并且只能在肿瘤内部制造和释放药物。
研究人员首次发现，肿瘤在逃避免疫系统攻击过程中，无意间留下一个“后门”，其初衷是肿瘤为了逃避免疫监视，而细菌却逆向利用了这个关键且具有普适性的机制，实现了安全、有效和精准攻击。
值得关注的是，此前领域内并不知晓这个“后门”机制的存在，正是找到这个“后门”，他们揭示了其背后的分子生物学机制，为理解肿瘤与细菌相互作用提供了新的视角。
在该研究中，团队发现细菌治疗肿瘤的核心机制在于：细菌通过一种叫做白介素-10的信号分子与肿瘤内的免疫细胞进行“对话”，让肿瘤内的巨噬细胞产生更多的白介素-10，向细菌的天敌——中性粒细胞施了“定身术”，使其无法运动，从而让细菌躲过免疫细胞的“追捕”。
与此同时，细菌为了自身生存所激发出的白介素-10信号分子，碰巧“唤醒”了肿瘤内的“沉睡士兵”CD8+ T细胞，使它们重新武装起来，对肿瘤发起猛烈攻击。
此外，研究团队发现免疫细胞中存在一种“迟滞效应”机制，这种机制使肿瘤组织中的白介素-10受体水平高，正常组织中的白介素-10受体水平低。通过采集分析27种不同癌症患者的临床样本，团队验证了这一机制。这种差异性使细菌只能在瘤内躲避抗菌免疫细胞的追杀，并在正常组织器官中被有效清除，从而保证了细菌治疗的安全性。
“基于这些发现，该研究为未来开发新一代细菌药物提供了理论支持。例如，可以根据肿瘤的具体特征，定制化设计携带特定细胞因子的细菌，进而提高治疗效果。”研究团队表示。
该项研究正向临床试验推进
作为全球新一轮科技革命和产业变革的战略制高点之一，生物制造正在改变物质生产方式，实现生产原料、制造工程、产品性质的重大革新。
“生物制造前景广阔，能为解决能源、气候与环境问题、实现绿色低碳可持续发展提供强有力的科技支撑。”研究团队认为，生物技术加速演进、生命健康需求快速增长、生物产业迅猛发展的重要机遇期已经到来。依托强大国内市场、完备产业体系和显著制度优势，生命科学产业发展前景广阔。
以细菌疗法研究前景为例，目前全球肿瘤细菌疗法研究正处于从实验室向临床转化的关键阶段，中、美、欧等地的十余项临床试验正在探索不同菌株的可行性。
“中国在以合成生物学驱动的工程菌设计、肿瘤微环境精准调控等方向已形成特色优势。”研究团队告诉记者，目前该项研究正在向临床试验推进。“我们也在逐步扩大动物模型范围，希望通过进一步的研究，揭示更多关于肿瘤微环境中免疫细胞与细菌治疗之间关系的机制，并探索基于细菌的特异性靶向干预策略，以更好地应对恶性肿瘤患者的治疗需求。”
研究团队认为，未来，医生通过检测患者肿瘤组织中白介素-10受体的表达水平，可精准筛选出适合接受细菌治疗的患者，为制定个性化治疗方案提供科学依据。未来5-10年，细菌治肿瘤有望成为实体瘤治疗的“精准利器”。尤其在个性化精准医疗和泛癌种治疗中发挥独特价值。同时，工程化改造的抗瘤菌也可以作为智能递送载体，实现治疗药物的精准释放。这种创新模式，成功突破了传统给药系统的局限性，有望为恶性肿瘤治疗开辟新路径。
深圳形成合成生物全过程创新生态链
“细菌治肿瘤”这一成果诞生，是深圳合成生物产业加速跑的缩影。被视为21世纪的“天工开物”的合成生物，是深圳布局的未来产业之一。
近年来，无论是在政策、技术成果、人才团队、基础设施还是产业应用，深圳推动产业链创新链人才链教育链深度融合，合成生物学全过程创新生态体系正加速形成。
从首创“楼上创新、楼下创业”模式，到全国首个大科学装置、首个全国重点实验室、首个国家产业创新中心等多个平台落地，再到打造一流产业生态，集聚全球顶尖人才。
2018年，合成生物研究重大科技基础设施获批建设，选址光明科学城。2019年1月，作为深圳市首批基础研究机构，深圳合成生物学创新研究院(以下简称“深圳合成院”)揭牌成立。2020年，光明区政府和中国科学院深圳先进院合作共建工程生物产业创新中心，打造“楼上楼下创新创业综合体”，累计培育孵化引进合成生物初创型企业117家，总估值约 360 亿元，涌现出赛桥生物、赛路医疗等一批极具成长性的领军企业，吸引了华熙生物、广新生物等龙头企业落户。
在合成生物大设施4楼一个自动化功能岛区，机械臂正熟练地把多个生物试剂和样品放进微孔板，实现高通量操作。据了解，合成生物大设施配备了智能化、自动化及高通量设备，搭建了面向生物元件、基因网络、合成细胞等合成生物系统的多维度智能产线。
目前，深圳已逐步形成一个深度融合“基础研究+技术攻关+成果产业化+科技金融+人才支撑”的合成生物产业全过程创新生态链，正朝着打造具有行业影响力的合成生物产业高地迈进。
（文章来源：读创）
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