“特洛伊微生物”：细菌隐藏溶瘤病毒，使其不被免疫系统发现，并直接进入肿瘤

溶瘤病毒可以杀死癌细胞，但通常无法对抗……我们的免疫系统：中和抗体会拦截血液中的病毒，阻止它们到达肿瘤。哥伦比亚工程学院的一个团队提出了一个巧妙的解决方法：将病毒隐藏在一种细菌体内，这种细菌本身会发现并寄生在肿瘤中。他们在《自然生物医学工程》杂志上发表了CAPPSID平台——“原核生物和小核糖核酸病毒的协同作用，实现安全的细胞内递送”。鼠伤寒沙门氏菌会产生溶瘤病毒塞内卡病毒A（SVA）的RNA，并将其释放到肿瘤细胞内，病毒从肿瘤细胞中起飞并扩散，同时保持对循环抗体的隐形。在免疫功能正常的小鼠中，这种“障碍”抑制了肿瘤生长，即使在已有抗病毒免疫力的情况下也能发挥作用。

研究背景

溶瘤病毒长期以来被认为是“自我复制药物”：它们选择癌细胞，在癌细胞内复制，并触发针对肿瘤的免疫反应。但这种方法存在一个持久的系统性障碍——递送。静脉注射时，病毒会迅速被中和抗体和先天免疫系统的成分拦截，一些病毒颗粒会“粘附”在肝脏和脾脏中，只有一小部分能够到达致密、灌注不良的肿瘤。因此，许多临床方案被迫局限于肿瘤内注射，这缩小了适应症范围，并使治疗多个病灶变得困难。

与病毒同时，另一类“活”抗肿瘤药物——工程细菌——也得到了发展。沙门氏菌、大肠杆菌、李斯特菌等的弱毒菌株表现出趋瘤性：它们很容易在缺氧的肿瘤区域繁殖，并可作为局部递送细胞毒素、细胞因子或基因盒的载体。但细菌疗法作用于局部，并受定植规模的限制：难以到达“菌巢”以外的细胞，其安全性和可控性始终受到监管机构的严格控制。

在此背景下，将两者的优势结合起来的想法似乎合乎逻辑。此前，人们尝试用聚合物“屏蔽”病毒，将其隐藏在载体细胞（例如间充质干细胞）中，以及使用外泌体——所有这些方法都在一定程度上绕过了抗体，但使生产和控制变得复杂。细菌能够独立找到肿瘤并将“货物”运送到组织深处；如果它们被教导将病毒直接发射到肿瘤细胞内，就有可能绕过全身免疫的“防空伞”，同时由于病毒的进一步传播，感染范围也扩展到菌落之外。

转化的关键在于安全控制。理论上，细菌中的裸露溶瘤病毒可能会“失控”。正因如此，现代平台构建了多级融合：病毒RNA仅在肿瘤细胞中合成和释放，而病毒粒子的完整组装则依赖于“钥匙”——一种特定的蛋白酶或其他只有细菌才能提供的因子。因此，病毒在到达目标之前一直扮演着“盲人乘客”的角色；免疫系统无法在血液中发现它；病毒以靶向方式发射，从而降低了失控扩散的可能性。这项新研究正是基于这一策略，表明一种“信使细菌”能够可靠地将溶瘤小核糖核酸病毒递送至肿瘤，并在真正需要的地方启动它。

工作原理

• 细菌观察员。经过改造的鼠伤寒沙门氏菌能够自然地到达肿瘤并穿透癌细胞。在癌细胞内部，它使用特定的启动子转录病毒RNA（包括全长SVA基因组）。
• 自溶“触发器”。该细菌被设定在肿瘤细胞的细胞质中裂解，同时释放病毒RNA和一种辅助酶。病毒开始复制周期并感染邻近细胞。
• 安全控制。病毒经过进一步修饰：为了组装成熟的病毒体，它需要一个蛋白酶“钥匙”（例如，TEV蛋白酶），而这种蛋白酶仅由细菌提供。这限制了病毒不受控制的传播。
• 抵御抗体的“屏障”。虽然病毒RNA被“包装”在细菌中，但血液中的中和抗体却无法识别它，这有助于病毒向肿瘤的输送。

实验表明了什么

• 在培养中：CAPPSID 引发了全面的 SVA 感染和病毒在未感染细菌的细胞（包括 H446 神经内分泌肺癌系）中的传播。
• 在小鼠中，肿瘤内和静脉内注射 CAPPSID 可抑制肿瘤生长并允许病毒强劲复制；在某些模型中，皮下 SCLC 肿瘤被完全根除。
• 免疫“噪声免疫”：即使存在 SVA 中和抗体，该系统也能发挥作用：细菌将基因组运送到肿瘤，而病毒则被“发射到防线后面”。
• 控制传播：病毒对细菌蛋白酶的条件依赖使其能够限制原始细胞外的感染周期数——额外的安全控制层。

为什么这很重要（以及它与传统方法有何不同）

经典的溶瘤病毒面临两个问题：抗体会在血液中拦截它们，全身扩散会带来毒性风险。相反，工程细菌虽然喜欢肿瘤，但作用于局部，很难“到达”肿瘤的边缘。CAPPSID 兼具两者的优势：

• 通过细菌传播→绕过抗体，更有机会到达肿瘤；
• 内部的病毒→感染邻近细胞并将其作用范围扩大到细菌菌落之外；
• 需要细菌蛋白酶的病毒形式的内置“保险丝”降低了不受控制传播的风险。

技术细节

• 在沙门氏菌中， SPI-1/SPI-2致病岛启动子被募集到正确的时间和地点精确激活病毒RNA和裂解蛋白（HlyE、φX174 E）的转录。
• 他们测试了复制子（自我扩增但不扩散的 RNA）和全长 SVA，发现后者在通过再感染扩大病变方面更有效。
• TEV蛋白酶被用作病毒体组装的“外部钥匙”：没有它，病毒“就无法成熟”。

局限性和问题以供将来参考

• 目前，这是临床前阶段：细胞、免疫功能正常的小鼠、有限的肿瘤模型；原位模型和 GLP 毒理学尚处于领先地位。
• 需要对全身给药期间细菌的安全性以及“保险丝”对病毒突变逃逸的抵抗力进行全面评估（作者已经确定了减少逆转机会的切口部位的选择）。
• 真正的临床需要具有经过验证的安全性的菌株（例如人类减毒沙门氏菌衍生物）以及与免疫疗法的深思熟虑的组合。

这对明天意味着什么？

• 针对实体肿瘤的新型“活体药物”，其输送是主要瓶颈。
• 病毒靶标个性化：SVA 表现出对神经内分泌肿瘤的趋向性；理论上，该平台可以重新用于其他溶瘤小核糖核酸病毒或复制子。
• 由于在感染部位局部发射，减少了病毒颗粒的消耗和全身副作用的风险。

结论

工程师们将这种细菌变成了一种“活衣壳”，它可以将病毒隐藏在抗体之外，将其运送到肿瘤，并提供了安全发射病毒的关键。在小鼠实验中，这种技术可以抑制肿瘤生长并绕过抗病毒免疫——下一步是验证该平台的安全性和可定制性，并进行临床试验。

来源：Singer ZS、Pabón J.、Huang H.等。《工程细菌启动并控制溶瘤病毒》。《自然生物医学工程》（2025年8月15日在线）。doi : 10.1038/s41551-025-01476-8。