用声音控制细菌对抗癌症

自发明以来, 化疗已被证明是治疗多种癌症的宝贵工具, 但它有一个很大的缺点. 除了杀死癌细胞, 它还能杀死毛囊等健康细胞, 造成秃顶, 还有那些排在肚子上的, 引起恶心.

欧冠买球平台-apple app store的科学家们可能有一个更好的解决方案:基因工程, 声音控制细菌寻找并摧毁癌细胞. 在杂志上发表的一篇新论文中 自然通讯的实验室的研究人员 米哈伊尔•夏皮罗, 化学工程教授和霍华德休斯医学研究所研究员, 展示他们如何开发出一种特殊的细菌菌株 大肠杆菌 (E. 杆菌)注射到病人体内后，它会寻找并浸润癌变肿瘤. 一旦细菌到达目的地, 超声波脉冲可以触发它们产生抗癌药物.

“这项技术的目标是利用工程益生菌渗透肿瘤的能力, 同时用超声波激活它们在肿瘤内释放强效药物,夏皮罗说.

他们工作的出发点是一种 E. 杆菌 叫做Nissle 1917，已被批准用于人体医疗. 这些细菌被注入血液后，就会扩散到全身. 然后患者的免疫系统将其消灭——除了那些已经在癌变肿瘤上定植的细菌, 提供免疫抑制的环境.

将细菌转化为治疗癌症的有效工具, 研究小组对它们进行了改造，使其含有两组新的基因. 其中一组基因用于制造纳米体, 哪些治疗性蛋白质可以关闭肿瘤用来阻止免疫系统抗肿瘤反应的信号. 这些纳米体的存在允许免疫系统攻击肿瘤. 另一组基因就像一个热开关，在细菌达到特定温度时打开纳米体基因.

通过插入温度依赖基因和纳米体基因, 该团队能够创造出只有在加热到42-43摄氏度的触发温度时才会产生抑制肿瘤的纳米体的细菌菌株. 因为人的正常体温是37摄氏度, 当这些菌株被注射到人体中时，它们不会开始产生抗肿瘤的纳米体. 而不是, 它们在肿瘤内部安静地生长，直到外部热源将它们加热到触发温度.

但是如何加热位于特定位置的细菌呢, 可能是在身体深处肿瘤生长的地方? 为此，研究小组使用聚焦超声(FUS). FUS类似于用于内脏成像的超声, 或者子宫里的胎儿, 但具有更高的强度，并集中成一个紧点. 将超声波聚焦在一个点上会导致该位置的组织升温, but not the tissue surrounding it; by controlling the intensity of the ultrasound, 研究人员能够将该组织的温度提高到特定的程度.

“聚焦超声使欧冠买球平台-apple app store能够在肿瘤内部特异性地激活治疗,穆罕默德·阿贝迪(21届博士)说。, 他曾是夏皮罗团队的博士生，共同领导了该项目，现在是华盛顿大学的博士后. “这很重要，因为这些强效药物, 对肿瘤治疗有帮助吗, 会对其他器官造成严重的副作用吗."

来测试他们的工程菌株是否如预期的那样工作, 研究小组将细菌细胞注射到患有肿瘤的实验室小鼠体内. 在给细菌渗透肿瘤的时间后，研究小组用超声波加热它们.

经过一系列的考验, 研究人员发现，用这种细菌和超声波治疗的小鼠比只用超声波治疗的小鼠肿瘤生长得慢得多, 只给小鼠注射细菌, 和完全没有接受治疗的老鼠.

然而，研究小组还发现，在接受治疗的小鼠体内，一些肿瘤根本没有缩小.

“这是一个非常有希望的结果，因为它表明欧冠买球平台-apple app store可以在正确的时间将正确的疗法定位到正确的地方,夏皮罗说. “但与任何新技术一样，有一些东西需要优化，包括添加功能 想象细菌制剂 在欧冠买球平台-apple app store激活它们之前用超声波更精确地将加热刺激对准它们."

研究人员的论文, “用于癌症免疫治疗的超声波可控工程细菌,刊登在3月24日的《 自然通讯. 夏皮罗和阿贝迪的合著者包括迈克尔. 姚(BS '21), 他以前就职于欧冠买球平台-apple app store，现在就职于宾夕法尼亚大学, who is co-lead author; David R. Mittelstein (MS '16, 博士的20), formerly of Caltech and now at UC San Diego; Avinoam Bar Zion, visitor in 化学工程 at Caltech; Margaret B. Swift of the Howard Hughes Medical Institute; Audrey Lee-Gosselin, formerly of Caltech and now at the Indiana University School of Medicine; Pierina Barturen-Larrea, research technician in Caltech's Division of 化学与化学工程; and Marjorie T. 巴斯，化学工程的研究生.

这项研究的资金由桑塔格基金会提供, 陆军协同生物技术研究所, 以及国防高级研究计划局.