原文题目：Probiotic-guided CAR-T cells for solid tumor targeting
通讯作者：TAL DANINO
隶属单位：哥伦比亚大学生物医学工程系
DOI：10.1126/science.add703
免疫疗法已被证明对某些类型的血癌非常有效，但实体瘤的较低成功率仍然是一个挑战。文森特等人设计益生菌，可以在实体瘤中定位和定植，以改善嵌合抗原受体 （CAR） T 细胞免疫疗法。两步法包括设计一种非致病性大肠杆菌菌株，该菌株将合成抗原递送至肿瘤微环境并“标记”肿瘤。接下来，他们产生了CAR T细胞，这些细胞被编程为识别这些合成抗原标签。当施用大肠杆菌益生菌时，CAR T细胞可以被引导到实体瘤，在那里它们在乳腺癌和结肠癌的实验模型中协调肿瘤细胞杀伤。
图 1：合成CAR靶向“标签”肿瘤细胞，由ProCAR-T细胞原位裂解。
尽管嵌合抗原受体（CAR）-T细胞在血液系统恶性肿瘤中的应用取得了显著成功，但实体瘤的有效靶向却受到限制。抗原靶向细胞疗法的一个关键挑战与抗原本身的表达模式有关，这使得确定实体瘤细胞疗法的最佳靶标成为开发新 CAR 的障碍。在实体瘤上鉴定的肿瘤相关抗原 （TAA） 很少是肿瘤限制性的，因此，由于它们与重要组织中发现的蛋白质具有交叉反应性，因此具有致命的靶向和非肿瘤毒性的高风险。此外，如果可以确定安全靶标，则 TAA 通常异质表达，靶向治疗的选择压力最终导致抗原阴性复发。解决抗原瓶颈的新兴策略侧重于通过额外的遗传回路、调节蛋白或与纳米颗粒和溶瘤病毒的组合来改善 CAR-T 细胞。
虽然 CAR-T 细胞需要大量的工程才能靶向和浸润实体瘤，但细菌可以选择性地定植于免疫特权肿瘤核心，并优先在敌对的缺氧和坏死肿瘤微环境（TME）中生长。事实上，大量患者研究表明，不同的肿瘤类型承载不同的肿瘤微生物组。为了利用这些固有特性，几个小组已经建立了一系列合成基因回路来设计一类新的原核细胞疗法。 这些方法使用工程细菌作为肿瘤内生物反应器，持续产生一系列有效载荷，从而导致肿瘤消退和全身副作用的缓解。值得注意的是，工程细菌的临床试验报告了对实体瘤患者的最小毒性，尽管这些试验尚未在广泛的适应症中证明具有相当大的临床疗效。
图 2：ProCAR-T细胞对原位益生菌提供的标签和细菌佐剂产生抗原不可知的治疗功效。
在这项工作中，研究人员在益生菌引导的CAR-T细胞（ProCARs）平台中弥合了这两种细胞疗法的互补性，其中T细胞被设计为感知和响应由肿瘤定植的益生菌释放的合成CAR靶标。这种方法利用肿瘤寻求微生物的抗原独立性来创建一个联合细胞治疗平台，将CAR-T细胞治疗的范围扩大到包括难以靶向的肿瘤。
研究人员已经展示了一种在活体疗法之间进行工程相互作用的方法，其中肿瘤定植益生菌已被重新用于指导工程化T细胞的细胞毒性。研究人员已经证明，通过将合成的CAR靶点融合到HBD上，研究人员可以实现与抗原无关的细胞死亡，并且通过利用大肠杆菌的肿瘤限制生长，研究人员可以直接在TME中释放这些靶点，从而在人类和小鼠癌症的遗传不同的小鼠模型中实现疗效。这些发现凸显了ProCAR平台的潜力，即通过提供与健康组织和肿瘤遗传学正交的抗原来解决识别合适CAR靶点的障碍。
图 3：使用ProCAR平台治疗在免疫功能正常的结直肠癌模型中提供了全身治疗益处。
值得注意的是，即使是金标准 CD19 CAR 也面临抗原依赖性问题，其缺失已成为患者复发的常见原因，并且脑壁细胞上的肿瘤外表达与危险的神经毒性报告有关。抗原瓶颈似乎对实体癌的治疗有更大的影响，克服这些问题的方法主要依赖于结合复杂的遗传回路，以更好地控制TAA识别。靶向一种以上抗原的策略可以规避肿瘤逃逸问题，但寻找单个合适靶标的挑战可能会限制这种方法对大多数实体瘤的影响。
肿瘤模式识别和布尔门控逻辑电路为肿瘤外毒性问题提供了优雅的解决方案;然而，它们涉及复杂的T细胞工程和多个转基因的插入。构建通用 CAR 的其他方法（其中抗原识别结构域通过单独的静脉输注提供）可在治疗期间交换抗原特异性。此外，针对广泛表达靶标分泌双特异性 T 细胞接合剂 （BiTE） 的 CAR 在异质性肿瘤的临床前模型中是有效的。尽管这些策略代表了相当大的进步，但这些方法依赖于传统的靶标识别和肿瘤遗传学。因此，一些研究小组已将纳米颗粒、溶瘤病毒和 IT 注射作为将 CAR-T 细胞靶标递送至实体瘤的替代平台。
图4：多功能益生菌可产生TME调节因子的组合，以促进全身递送并延缓原位乳腺肿瘤的生长。
在这里，在ProCAR系统中使用细菌提供了一种伙伴生物体，可促进肿瘤特异性靶向递送，同时提供天然炎症特性，以增强抗肿瘤反应。研究人员在异种移植肿瘤模型中的研究表明，人类 T 细胞对细菌佐剂的敏感性更高，这表明对照 Pro 具有一致的抗肿瘤益处−株。相比之下，在同基因肿瘤模型中对ProCAR系统的研究表明，基于细菌的免疫疗法可能足以在治疗的肿瘤中引发全身抗肿瘤免疫，随后可以直接对未定植的肿瘤或“未标记”的肿瘤区域产生反应。尽管如此，这些研究共同证明了工程益生菌在免疫饱和和免疫功能低下的小鼠中的肿瘤特异性生长，而不会产生明显的全身感染或炎症损伤。
虽然这里没有评估，但人类对内毒素比小鼠更敏感，临床转化的一个重要问题是革兰氏阴性细菌疗法全身给药的潜在毒性。因此，翻译的一个关键方法是引入遗传衰减，这些衰减以前在临床试验中允许局部和静脉内给药细菌治疗。LPS 的结构修饰已被证明可以显著降低 TLR4 刺激，而不会破坏细菌活力和肿瘤定植。这种衰减可以与额外的回路相结合，以进一步限制细菌生长并降低免疫原性，以促进安全的全身递送和重复给药。 总体而言，结合肿瘤归巢细菌和CAR-T细胞的优势为肿瘤识别提供了一种新的策略，进而为活体疗法的工程群落奠定了基础。
DOI：10.1126/science.add703
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