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天津大学王汉杰纳米光遗传学新进展:改造工程菌生物活药,实现肿瘤靶向精准治疗

发布时间:2021-09-15    来源:

通过生物合成改造工程益生菌,用于肿瘤疾病防治,是目前合成生物技术医学转化的重要领域之一。与传统抗肿瘤药物相比,借助基因工程手段改造的工程菌生物活药,能够在肿瘤病灶部位长久定植、持续生产,一定程度上弥补了传统药物需多次给药、药物利用度低等问题。然而,在工程菌生物活药的在体实施中,仍缺乏有效手段实现深层组织内的在体给药调控,影响疾病治疗的精准性与安全性,限制了其临床转化进程。

网赌app大平台下载常津团队王汉杰课题组长期致力于纳米光遗传学分子开关技术的研发及应用研究。近日,王汉杰课题组在Chemical Engineering Journal发表了题为“Engineered NIR light-responsive bacteria as anti-tumor agent for targeted and precise cancer therapy”的论文,利用光遗传学开关技术,为解决工程菌生物活药在体调控及生物安全问题提供新思路。


本论文利用“纳米光遗传学”技术,构建了一种能够实现活体精准光响应的工程菌生物活药,成功实现了肿瘤的持续治疗。该系统借助工程菌Nissle 1917的天然厌氧区域靶向优势,改造使其在蓝光下分泌肿瘤坏死因子TNFα(EcN@EL222-TNFα)。借助叶酸修饰的稀土上转换光学材料(UCNs@FA)的肿瘤靶向及光转换特性,利用近红外光在深层肿瘤部位对TNFα的生产精准调控。这一技术为利用光响应工程菌精准调控治疗疾病提供新思路。

本文要点:

(1)基于纳米光遗传学技术的工程菌体内外精准调控系统:GFP为报告基因,体外验证光敏感工程菌EcN@EL222-GFP对蓝光具有精准的响应能力。为了在体内实现光转化,借助UCNs@FA,在980nm近红外光光照下,可观察到深层肿瘤组织EcN@EL222-GFP内绿色荧光的光响应表达。

  

(2)基于光感工程菌生物活药的肿瘤治疗:EcN@EL222-TNFαUCNs@FA通过尾静脉注射的方式,给予荷瘤小鼠。与对照组相比,治疗组小鼠的肿瘤生长显著抑制。证明设计的基于光感工程菌的生物活药可以在体内实现对肿瘤的持续治疗。

3)基于口服阿拉伯糖的工程菌体内清除系统:工程菌生物活药在体内能够通过肾脏途径代谢。为了提高活药的在体使用安全性,设计了基于ccdb-ccda的毒素-解毒素系统。当阿拉伯糖存在时,毒素表达,工程菌死亡。通过这套系统,即可实现对脏器内工程菌的部分清除,使工程菌生物活药的体内使用更具备安全性。

原文参考:https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.130842



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