文章来源：医药魔方Pro

作者：黎元

在过去的10多年中，以PD-1/L1抗体为代表的免疫检查点抑制剂为癌症治疗带来了巨大的改变，但是这类疗法的有效性仍然有限，大多数接受免疫检查点抑制剂治疗的患者没有获得完全缓解，只有少数患者的肿瘤在治疗后可以持久消退。

多项研究表明，L-精氨酸在肿瘤中的可用性是有效的T细胞抗肿瘤反应的关键决定因素，但是肿瘤内的L-精氨酸浓度通常较低。因此，如果能增加肿瘤内L-精氨酸的浓度，则可能会对免疫检查点抑制剂的抗肿瘤反应有所助益。

10月6日，在Nature发表的一篇论文中，来自意大利大学的研究人员使用合成生物学方法开发了一种工程菌，这种菌株在肿瘤的定植增加了瘤内L-精氨酸浓度，并增加了肿瘤浸润性T细胞的数量，而且工程菌的定植与PD-L1抗体在清除肿瘤方面有着显著的协同作用。

研究人员利用一种非致病性大肠杆菌菌株E.coli Nissle 1917（ECN）进行实验，通过设计ECN来将肿瘤中积累的氨有效地合成为精氨酸。

工程菌的改造主要有两步。首先，研究人员删除了细菌的精氨酸抑制基因（ArgR），ArgR的基因产物对精氨酸生物合成途径中所有的基因的表达都有负调控作用。其次，精氨酸生物合成途径中的第一种酶ArgA会被高水平的内部L-精氨酸抑制，因此研究人员将ArgAfbr整合到了细菌基因组中，ArgAfbr编码的抗反馈显性突变体不受高水平L-精氨酸的抑制。研究人员将这种改造后的L-精氨酸生产菌株称为L-Arg细菌。

L-Arg细菌示意图（来源：Nature）

当在含有氯化铵作为唯一氮源的培养基中进行体外培养时，与非工程ECN相比，L-Arg细菌产生了更高水平的L-精氨酸。

来源：Nature

而且对组织切片的分析表明，与ECN定植或未处理的肿瘤相比，被L-Arg细菌定植72 h的肿瘤含有更多的肿瘤浸润T细胞。此外，L-Arg细菌还降低了肿瘤中FOXP3+调节性T细胞的百分比。

来源：Nature

L-Arg细菌定植还可与PD-L1抗体治疗协同作用。在接受L-Arg细菌（瘤内注射）和PD-L1抗体联合疗法治疗的小鼠中，74%的小鼠肿瘤被完全清除，相比之下，在仅接受PD-L1抗体或PD-L1抗体与非工程ECN联合治疗的小鼠中，仅有44%和39%的小鼠肿瘤完全消退。

来源：Nature

在肿瘤完全消退的90天后，研究人员在这些小鼠的皮下再次移植了肿瘤细胞，小鼠未再次形成肿瘤，这表明先前的治疗形成了长期的抗肿瘤免疫记忆。而且与接受ECN和PD-L1抗体治疗的小鼠所产生的T细胞相比，接受L-Arg细菌和PD-L1抗体治疗后的小鼠所产生的记忆T细胞表现出更好的抗肿瘤活性，这表明L-Arg细菌增强了肿瘤特异性T细胞记忆的形成。

来源：Nature

总的来说，这项研究证明了L-Arg细菌疗法和PD-L1抗体之间可以产生协同抗肿瘤作用，而且还可以产生长期的抗肿瘤免疫。作者认为，未来研究的重点需要放在确定哪些肿瘤类型可能对L-Arg细菌治疗有反应和提高静脉注射细菌的安全性和有效性方面。

参考资料：

Canale, F.P., Basso, C., Antonini, G. et al. Metabolic modulation of tumours with engineered bacteria for immunotherapy. Nature (2021)