北卡罗来纳大学：用脂质体抗生素杀死肿瘤相关细菌产生新抗原，诱导抗肿瘤免疫应答

背景

建立针对癌症衍生表位的免疫应答已经成为癌症免疫疗法的支柱。释放T细胞免疫以引发抗肿瘤免疫反应已导致对抗癌症的重要临床进展，包括检查点抑制剂、癌症疫苗和嵌合抗原受体T细胞 (CAR-T)疗法。在结肠直肠癌(CRC)中实现免疫疗法功效的失败被归因于低突变负荷(导致缺乏突变衍生的新抗原)和肿瘤的免疫抑制环境。低突变负荷的肿瘤对个体化新抗原疫苗提出了更大的挑战，例如，在患有微卫星稳定 (MSS) CRC肿瘤的患者中。MSS CRC通常对免疫检查点阻断具有抗性，因此需要创新的免疫调节策略。最近的研究表明，肿瘤内细菌存在于肿瘤微环境中的肿瘤细胞和免疫细胞中，这可能为癌症免疫治疗提供新表位的替代来源。我们假设杀死肿瘤中的细胞内细菌将暴露微生物表位并产生癌症相关新抗原的替代来源。

简介

2023年9月25日，来自美国北卡罗来纳大学的Menglin Wang及其团队在nature biotechnology (IF: 46.90)杂志上发表名为Killing tumor-associated bacteria with a liposomal antibiotic generates neoantigens that induce anti-tumor immune responses的研究[1]。

主要结果

脂质体抗生素消除肿瘤中的细菌

由于越来越多的证据表明，广谱抗生素的施用可能会引起微生物群失调，因此需要一种药物输送系统，有效地输送窄谱抗生素，以对抗居住在缺氧肿瘤区域的厌氧细菌，以减少对肠道中共生微生物群的损害。

肿瘤缺氧与肿瘤酸中毒直接相关，这是由于癌细胞有利于将丙酮酸代谢成乳酸和乙醇的Warburg效应。由于乳酸水平升高，缺氧肿瘤的低pH值可能允许居住在肿瘤区域的厌氧细菌释放药物。受已建立的用于将螯合物远程装载到脂质体中的金属梯度的启发，我们假设并证明了金属离子可以是将硝基咪唑装载到脂质体中的捕获剂 (图3a)。银-替硝唑复合物在酸中解离，显示出在pH 4的酸性介质中TNZ和AgTNZ与环N3供体原子相同的质子化，这是脂质体进入细胞内体和溶酶体时预期的条件 (图3b)。

采用菌落形成单位 (CFU)计数法测定最小抑菌浓度 (MIC)。AgTNZ复合物以大约100纳米的MIC95抑制具核梭状芽孢杆菌。用具核梭状芽孢杆菌感染CT26FL3 (Luc/RFP)细胞，并与不同浓度的游离AgTNZ或LipoAgTNZ一起孵育12小时，通过CFU定量细胞内细菌。LipoAgTNZ和游离AgTNZ在低氧条件下都表现出较高的抗菌效力。由于脂质体递送介导的增强的细胞内积累 (图3h)，在缺氧条件下，LipoAgTNZ的细胞内具核梭状芽孢杆菌的有效清除浓度为1.5 M，而AgTNZ为7.5 M (图3g)。因此，脂质体制剂具有促进胞内具核梭杆菌清除的潜力。

宿主T细胞在抗生素治疗后特异性靶向细菌表位

上文中的数据表明，LipoAgTNZ在携带CRC的小鼠中诱导了T细胞免疫。鉴定细菌死亡产生的表位是有价值的。根据跨膜螺旋的鉴定，在Vaxign2蛋白组预测中，2067个蛋白质中的1171个在具核梭杆菌亚细胞定位处是细胞质的 (图6a)。为了鉴定细胞质中最丰富的蛋白质，将具核梭状芽孢杆菌的无标记蛋白质组学定位到亚细胞定位 (图6a)。蛋白质组学数据来源于参考文献的数据来源。为了估计潜在的新表位，我们从具核梭状芽孢杆菌的定量蛋白质组学中排名靠前的蛋白质中预测MHC- i H-2Kd, H-2Dd和H2Ld结合肽，然后选择得分高和MHC结合亲和力高的表位 (图6b,d)。选择丰度最高的细胞质蛋白进行表位预测。利用免疫表位数据库 (IEDB)，采用NetMHCpan算法对小鼠MHC-I进行递呈，从每种蛋白中预测出的5个排名靠前的肽段 (序列如图6b的右上角所示)。

结论及展望

越来越多的证据表明，肿瘤微生物群是影响癌症进展的一个因素。在结直肠癌 (CRC)患者中，我们发现针对厌氧菌的切除前抗生素可显着提高25.5%的无病生存率。在小鼠研究中，我们设计了一种包裹在脂质体中的抗生素银-替硝唑复合物 (LipoAgTNZ)，以消除原发性肿瘤和肝脏转移中的肿瘤相关细菌，而不会引起肠道微生物群失调。由促瘤细菌 (核梭杆菌)或益生 菌(大肠杆菌)定殖的小鼠结直肠癌模型对LipoAgTNZ治疗有反应，使两种核梭菌感染的结直肠癌模型的长期存活率超过70%。抗生素治疗产生微生物新抗原，引发抗肿瘤CD8+ T细胞。异源和同源细菌表位有助于免疫原性，启动T细胞识别感染和未感染的肿瘤。我们的策略以肿瘤相关细菌为目标，引发抗肿瘤免疫，为微生物组免疫治疗干预铺平道路。

原文链接

https://fulltext.yuntsg.com/pdfviewer?casesid=84175259&type=user

转自：“生物医学科研之家”微信公众号

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