發(fā)布日期：2016-07-27
這個研究實在是太酷了！
的確，好久都沒有看到如此巧奪天工的設計了。
近日，加州大學圣地亞哥分校（UCSD）和麻省理工學院（MIT）的官網(wǎng)同時發(fā)布了一條重要消息，由UCSD的Jeff Hasty和MIT的Sangeeta Bhatia帶領的研究團隊，在癌癥的治療領域又取得了激動人心的進展。
UCSD的Jeff HastyUCSD的Jeff Hasty
由他們研發(fā)的工程沙門氏菌可以定向給腫瘤組織釋放藥物。他們把這種工程菌和傳統(tǒng)的抗癌藥物同時施用于患晚期肝癌小鼠，他們驚奇的發(fā)現(xiàn)，腫瘤縮小了，小鼠的存活時間顯著延長了，這種效果比任何一種藥物單獨使用都要有效。
MIT的Sangeeta BhatiaMIT的Sangeeta Bhatia
對于他們的研究成果，業(yè)界人士用了這樣幾個詞表達自己的感慨，是一個非常規(guī)，非常有前途，迷人，又令人耳目一新的美麗理念。
實際上，Hasty和Bhatia領導的研究又為難治性癌癥開辟了一條很有前途的研究方向。
近年來，雖然各種治療癌癥的免疫療法層出不窮，但是對于很多惡性實體瘤，研究人員還是束手無策。一是由于實體腫瘤的深處沒有血管，一般的藥物很難抵達；二是實體瘤會不斷進化且具備解除人體免疫系統(tǒng)的能力，免疫治療也拿它沒轍。如何打入實體腫瘤的內(nèi)部，成為困擾研究人員的難題。
實際上研究人員早就注意到，由于實體腫瘤具備解除人體免疫系統(tǒng)的能力，總有一小撮細菌（例如沙門氏菌）為了躲避人體免疫細胞的追殺，而跑過來「投靠」實體瘤。
Bhatia認為，腫瘤為一些特定的細菌提供了友好的居住環(huán)境，我們就是要利用細菌這個優(yōu)勢。Hasty也表示，一些細菌已經(jīng)進化出在腫瘤中生存的能力。
從1890年開始算起，一直到今天研究人員一直在嘗試利用特定的細菌打入腫瘤內(nèi)部，或者直接策反腫瘤內(nèi)部的細菌。然而，那些嘗試要么是沒有效果，要么是細菌破壞腫瘤速度太快，人體難以承受。
Hasty和Bhatia也一樣是利用生活在腫瘤內(nèi)的沙門氏菌，將抗癌藥物帶入腫瘤內(nèi)部。
Hasty和Bhatia一共打造了三種具備特殊技能（可以產(chǎn)生三種抗癌藥物）的工程沙門氏菌。一種可以產(chǎn)生溶血素（hemolysin）分子，這個分子的技能是通過破壞腫瘤的細胞膜，達到摧毀腫瘤細胞的目的。第二種會生產(chǎn)一種蛋白，這種藥物從癌細胞內(nèi)部著手，誘導腫瘤細胞自殺身亡。第三種會產(chǎn)生另一種蛋白，這個蛋白會激活人體免疫系統(tǒng)，調(diào)動人體T細胞和DC細胞等圍攻腫瘤。每一種工程沙門氏菌既可以單種作戰(zhàn)，亦可以聯(lián)合作戰(zhàn)，實現(xiàn)內(nèi)外夾擊的海陸空式立體打擊。
Hasty和Bhatia研發(fā)的這種劇烈的獵殺行動，如何才能做到不重蹈前人的覆轍呢？Hasty和Bhatia研究的創(chuàng)新之處就體現(xiàn)在這里。他們巧妙的在沙門氏菌里又加入了一個遺傳回路，這個遺傳回路的設計思路簡直讓人拍案叫絕。
早在上個世紀六、七十年代，科學家就發(fā)現(xiàn)了細菌之間也存在交流的語言。研究人員發(fā)現(xiàn)細菌能夠向環(huán)境中釋放信號分子（AHL等），它們可以通過感知環(huán)境中信號分子濃度來了解外界微生物數(shù)量的變化，當信號分子濃度達到某個特定閾值時，所有細菌的生長和行為就會趨向一致化。例如集體釋放毒素（抵御外敵），「睡覺」（抵御惡劣環(huán)境），或者自殺（被Hasty和Bhatia控制了?。？茖W家給這種現(xiàn)象取了個名字，叫群體效應。
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其實這個現(xiàn)象可以用人類的行為做個類比。當人類感覺到人口增長太快的話，有關部門就會頒布「計劃生育」政策，讓所有人同時節(jié)制生育。
Hasty和Bhatia設計的這個遺傳回路就是巧妙地利用了這個群體效應機制。他們首先給沙門氏菌安裝一個產(chǎn)生信號分子的表達系統(tǒng)，讓它可以源源不斷的產(chǎn)生信號分子AHL。然后再給沙門氏菌安裝一個受AHL濃度控制的自殺系統(tǒng)，當這個系統(tǒng)感知到外界的AHL濃度達到閾值時，啟動自殺系統(tǒng)。如此一來，一套控制工程沙門氏菌群體數(shù)量的系統(tǒng)就打造好了。
一旦工程沙門氏菌感知到它們的總體數(shù)量達到臨界值，這些工程細菌就啟動合成抗癌藥物和自毀模式，集體裂解，并一次性將它們的所有殺手锏全使出來。每次的集體自殺，都會有大約10%左右的工程菌還存活著，它們是發(fā)動下一輪進攻的火種。一般情況下，18個小時之后，它們就繁殖出足夠的數(shù)量，馬上又開啟新一輪攻勢。
在顯微鏡下觀察群體感應導致的工程菌自殺場景，為了便于觀察Hasty和Bhatia在工程細菌中加入綠色熒光蛋白基因。當工程菌生長到一定量時，環(huán)境中AHL濃度達到閾值，綠色熒光蛋白合成和細菌裂解蛋白合成啟動。在快鏡頭下，每閃一次綠光，猶如燎原之火，90%的細菌瞬間消失。剩下的10%又開始繁殖，又是綠光一閃，灰飛煙滅。如此往復循環(huán)。
不過，從他們的研究來看，這種療法目前只適用于肝癌。因為肝臟對血液中的細菌有過濾作用，同時沙門氏菌是厭氧細菌，也會主動選擇低氧的腫瘤內(nèi)部生存。
研究人員還發(fā)現(xiàn)，從肝臟腫瘤組織中逃逸的工程細菌很快就被機體的免疫系統(tǒng)清除，所以基本上所有的工程菌都集中在腫瘤中。這將極大的降低該療法的副作用。
在小鼠實驗中，Hasty和Bhatia發(fā)現(xiàn)，給小鼠喂食三種工程菌組成的混合菌之后，這些細菌很快就抵達小鼠的肝腫瘤組織，對腫瘤形成一種內(nèi)外夾擊之勢，促使腫瘤停止生長。如若此時再施以化學藥物，腫瘤組織會明顯縮小，小鼠壽命延長50%以上。
雖然Hasty和Bhatia的設計堪稱巧奪天工，但是對于其他部位的腫瘤，目前他們還沒有好的解決辦法。不過他們也試圖通過加大細菌服用或者注射劑量，直接注射到腫瘤組織，以及尋找腫瘤特異性細菌等方法開發(fā)其他腫瘤的治療方法。
Hasty表示，在將這種方法用于人體之前，他們還有許多問題需要思考，他們也知道小鼠身上的成功，并不代表在人身上也可以取得同樣的成果。對于目前的研究成果，他和他的團隊表現(xiàn)的都很克制。也沒有釋放開展臨床研究的信號。
來源：奇點網(wǎng)
