生物活性ILの送達のために設計された大腸菌Nissle 1917

Scientific Reports volume 13、記事番号: 12506 (2023) この記事を引用

151 アクセス

1 オルトメトリック

メトリクスの詳細

この研究では、大腸菌ニッスル 1917 を使用して、送達のための生物学的に活性な IL-2 の段階的な最適化を実行しました。菌株の操作と in vitro 細胞アッセイを組み合わせて、微生物によって生産された IL-2 の生物学的活性 (mi) を測定しました。 -IL2)。 次に、免疫細胞の活性化に対する強力な効果を示す 3D 腫瘍回転楕円体モデルを使用して、mi-IL2 の免疫調節能を評価しました。 最後に、マウス CT26 腫瘍モデルにおける操作された株の抗がん特性を評価しました。 遺伝子操作された株を静脈内に注射すると、選択的に腫瘍に定着しました。 治療の忍容性は良好で、治療を受けたマウスの腫瘍では、腫瘍増殖速度が若干低下するとともに、腫瘍内の IL-2 レベルが大幅に上昇しました。 この研究は、癌に対する新しい種類の微生物療法のために大腸菌ニッスルを操作することに興味のある研究者向けのワークフローを示しています。

過去数十年間で、免疫システムを利用してがんと闘う治療法が大幅に進歩しました。 化学療法や放射線療法とは異なり、免疫療法薬はがん細胞に対して直接毒性がありません。 代わりに、これらの薬は免疫細胞を活性化するか、癌細胞を認識して殺すように免疫細胞に指示します。 免疫療法はその有効性により、急速にがんに対する強力な第一選択治療となりつつあります1。 興味深いことに、この治療法の起源は 18 世紀まで遡ります。 最初に報告された観察は、細菌感染を患っているがん患者が顕著な腫瘍退縮を示した後に行われました2。 これらの観察に続いて、がんを治療するための細菌ベースの治療法を開発する試みが行われましたが、これらの研究の結果は決定的なものではありませんでした3。 細菌を使用して免疫応答を調節するという概念は放棄されましたが、これらの実験は、細菌ベースの治療法を使用して免疫系を利用して癌を治療する試みの最初の粗い実証を提供しました。

最近、特定の細菌が静脈内注射されると選択的に腫瘍に定着することが観察されたことを受けて、細菌ベースの免疫療法戦略が復活しています4,5。 広範な前臨床証拠6、7、8にもかかわらず、細菌ベースの免疫療法のヒトへの応用はまだ実現していません。 しかし、合成生物学の進歩により、これらの腫瘍ホーミング細菌を改変して、治療用途への能力を高める手段が提供されています。

Advanced Microbial Therapeutics (AMT) とも呼ばれる、治療用途への遺伝子組み換え微生物の使用は、人体内に生理活性分子やタンパク質を局所的に送達するための有望な戦略です。 細菌は、皮膚、腸、さらには腫瘍など、人体のさまざまな部位に定着して生息する可能性があります9。 このようにして、ネズミチフス菌は、腫瘍微小環境における生物活性化合物の産生について広範囲に研究されてきました10、11、12、13。 これは、半減期が短いタンパク質や全身的に使用するには毒性が強すぎるタンパク質の局所送達に特に役立ちます。 そのようなタンパク質のクラスの 1 つはサイトカインです 14。

サイトカインは、免疫応答の調整を助ける小さなシグナル伝達タンパク質です。 これらは、さまざまな種類の細胞によって分泌され、免疫細胞と他の種類の細胞の両方にシグナル伝達効果を及ぼすタンパク質の大きなファミリーで構成されています 14。 サイトカイン IL-2 は、T 細胞およびナチュラルキラー (NK) 細胞の強力な成長因子です 15,16。 IL-2 刺激は、T 細胞と NK 細胞の細胞傷害性およびエフェクター表現型への活性化と分化にとって重要です。 CD8+ T 細胞と NK 細胞は、がん細胞の直接死滅に関与する重要なエフェクター細胞です。 しかし、CD4+ T 細胞は、CD8+ T 細胞の活性化と分化に必要なサイトカインを産生することにより、CD8+ T 細胞の抗腫瘍活性をサポートする上でも重要な役割を果たし、また、腫瘍抗原を認識して癌細胞を直接殺すことでも重要な役割を果たしているという証拠が増えています。主要組織適合性 II 複合体 17、18。 したがって、IL-2 は、がん細胞に対する免疫細胞の細胞毒性を促進する重要な刺激因子です。 しかし、IL-2 の臨床使用は、全身毒性が高く、血漿中での半減期が短く、標的領域への浸透性が低いため、制限されています 19,20。