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腫瘤細(xì)菌療法是一種以細(xì)菌為主體的腫瘤療法。但天然菌株的毒性較強(qiáng)、療效不穩(wěn)定，限制了腫瘤細(xì)菌療法的應(yīng)用。合成生物學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展為這一療法提供了新的契機(jī)。11日，記者從中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院獲悉，該院合成生物學(xué)研究所金帆課題組成功將銅綠假單胞菌菌株改造為具有實(shí)體瘤治療功效的工程菌。在治療過程中，該工程菌的全局表型可被近紅外光的輻照程序精確控制，從而實(shí)現(xiàn)更有效的消融瘤體治療效果，具有巨大的潛在應(yīng)用價值。相關(guān)成果刊發(fā)于《國家科學(xué)評論》。
“理想的治療過程應(yīng)當(dāng)對細(xì)菌行為進(jìn)行動態(tài)控制?！苯鸱J(rèn)為。然而目前大多數(shù)腫瘤細(xì)菌療法通常只專注于某一步驟的優(yōu)化，而忽視對整個治療過程的控制。此外，在現(xiàn)有的腫瘤細(xì)菌療法中，細(xì)菌瘤內(nèi)定殖能力主要依賴于自身，這種天然的定殖能力能否在不同的腫瘤環(huán)境中維持也是存疑的。
金帆表示，基于以上考慮，他們希望利用合成生物學(xué)技術(shù)對細(xì)菌的功能進(jìn)行全新設(shè)計，開發(fā)一種可同時控制黏附、定殖與藥物釋放的新型活菌載體用于腫瘤治療，通過對治療流程的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)腫瘤療效的增強(qiáng)。
受自然界中細(xì)菌生存方式的啟發(fā)，研究團(tuán)隊(duì)為工程菌設(shè)計了浮游狀態(tài)和生物被膜狀態(tài)兩種表型，以實(shí)現(xiàn)對其定殖能力的控制，其中浮游狀態(tài)細(xì)菌的定殖能力較弱，能夠減少對正常組織的傷害；而生物被膜狀態(tài)細(xì)菌的定殖能力較強(qiáng)，能夠增加其在腫瘤組織內(nèi)的定殖量。同時，為了實(shí)現(xiàn)藥物的釋放，研究團(tuán)隊(duì)引入了裂解表型。“裂解方式進(jìn)行藥物釋放，不受蛋白大小的限制，而且裂解能夠限制細(xì)菌數(shù)量，提升系統(tǒng)的安全性?！苯鸱榻B。
在此過程中，研究團(tuán)隊(duì)成功構(gòu)建了具有3種表型的工程菌，該工作是首次嘗試將光直接用于細(xì)菌多種行為的調(diào)控及腫瘤治療。
“我們在20天的實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)，通過8次注菌并使用高強(qiáng)度的近紅外光照射，有效抑制了腫瘤生長。隨后，通過優(yōu)化光照程序?qū)こ叹纳罘绞竭M(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)對藥物累積和藥物釋放的持續(xù)控制?！苯鸱f，研究結(jié)果顯示，編程細(xì)菌生活方式在腫瘤的長期治療過程中具有顯著優(yōu)勢，能夠在較少的注菌次數(shù)下獲得更好的腫瘤抑制效果。
金帆表示，隨著實(shí)驗(yàn)不斷深入，未來將有越來越多的菌株從實(shí)驗(yàn)室走向臨床應(yīng)用，為腫瘤治療帶來新希望。
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