工程化沙门氏菌靶向递送ω-芋螺毒素MVIIA实现安全高效抗肿瘤治疗

本研究针对实体瘤治疗中药物渗透性差的核心难题，创新性地构建了减毒沙门氏菌STpMVIIA，通过鞭毛III型分泌系统(T3SS)实现肿瘤特异性递送ω-芋螺毒素MVIIA（Cav2.2钙通道抑制剂）。实验证实该菌株能选择性定植肿瘤微环境，诱导后显著抑制结肠癌、乳腺癌等多类肿瘤生长（体外抑制率>50%），提升荷瘤小鼠生存率（p<0.001），且无系统性毒性。该研究为克服传统疗法局限性提供了新型生物递送平台。

　　

实体肿瘤治疗长期面临药物难以穿透至瘤体核心的"硬骨头"问题。传统化疗、靶向治疗虽能延缓肿瘤进展，但存在渗透深度不足、全身毒副作用和耐药性等瓶颈。更棘手的是，蛋白质类生物制剂在肿瘤组织中的滞留时间短如昙花一现，严重影响疗效。正当研究者们苦寻突破之道时，一类特殊的"细菌特洛伊木马"带来了转机——某些厌氧菌能像精准制导导弹般主动富集于肿瘤缺氧微环境，这为药物靶向递送提供了全新思路。

在这项发表于《Journal of Advanced Research》的研究中，Eunji Kim等科学家将目光投向了海洋生物毒素与细菌工程的跨界组合。他们选择ω-芋螺毒素MVIIA这个"双面娇娃"：既是FDA已批准的慢性镇痛药（安全性有保障），又是N型钙通道(Cav2.2)的特异性抑制剂——而Cav2.2在乳腺癌、前列腺癌等多种肿瘤中过度表达，与不良预后密切相关。但如何让这个"肿瘤克星"精准抵达战场？研究团队祭出"细菌工程三板斧"：首先改造减毒沙门氏菌BRD509株（敲除aroA/aroD/asd/rcsB基因确保安全），继而利用鞭毛III型分泌系统(T3SS)的FlgM蛋白作为"分子快递员"，最后通过阿拉伯糖诱导的pBAD启动子实现精确调控。

关键技术包括：1）构建含flgM-MVIIA-flhDC基因的pBAD18-asd⁺质粒系统；2）通过λ-Red重组技术敲除rcsB基因增强分泌效率；3）建立CT26/MC38结肠癌、4T1乳腺癌、B16-F10黑色素瘤等多模型小鼠实验体系；4）采用IVIS活体成像动态追踪细菌分布；5）通过WST-8/LDH检测和免疫组化评估疗效。

构建工程菌株与分泌验证

研究人员设计的"智能菌"STpMVIIA能在阿拉伯糖诱导下，通过鞭毛T3SS高效分泌FlgM-MVIIA融合蛋白（分泌量提升17倍，p<0.01）。Western blot显示诱导组上清液特异性存在His标签蛋白，而鞭毛蛋白FliC减少印证了T3SS通路激活。有趣的是，这种"边赶路边卸货"的策略使细菌运动性降低50%（p<0.001），反而有利于其在肿瘤部位"安营扎寨"。

体外抗癌效果

浓缩的培养上清对结肠癌细胞（CT26/SW480等）展现强劲杀伤力：WST-8检测显示细胞增殖抑制率超60%（p<0.0001），LDH释放量激增3倍（p<0.01）。3D肿瘤球体实验更再现了实体瘤微环境中的抑制效果，处理组球体直径仅为对照的1/3（p<0.01）。值得注意的是，这种杀伤具有广谱性，对乳腺癌MDA-MB-231、前列腺癌PC-3等细胞同样有效。

体内靶向与疗效

活体成像揭示STpMVIIA的"肿瘤归巢"特性：静脉注射12小时后，发光信号即从全身分布转为肿瘤特异性聚集（p/s值达10⁴级），并在第3天达到峰值。组织分布量化显示，肿瘤中细菌载量是正常器官的1000倍（p<0.001）。这种精准定位使得MVIIA的分泌"有的放矢"：治疗组肿瘤重量减轻67%（p<0.001），Ki-67阳性细胞减少80%，而凋亡标志caspase-3表达上调5倍。生存分析更显示治疗组30天存活率达80%，显著优于对照组（p<0.01）。

安全性评估

这个"细菌快递员"展现出优异的安全性特征：主要脏器H&E切片无病理损伤，肝肾功能指标（ALT/AST/CRE）均保持正常范围。尤其值得注意的是，尽管肿瘤内细菌可持续21天，但其他器官的菌落数在第7天即降至检测限以下，这种"自我清理"特性大幅降低感染风险。

这项研究的创新价值在于：1）首次将海洋肽类毒素与细菌疗法结合，开辟抗癌药物新来源；2）通过rcsB基因缺失使蛋白分泌效率提升6倍，为工程菌设计提供新思路；3）双保险控制策略（阿拉伯糖诱导+肿瘤微环境富集）实现"精准爆破"。正如讨论部分指出，该平台可拓展性强——未来通过整合缺氧响应元件或联合免疫检查点抑制剂，有望实现"1+1>2"的协同疗效。这种"以菌载毒"的策略，为征服实体瘤这个"顽固堡垒"提供了充满想象力的解决方案。