近日，东南大学数字医学工程全国重点实验室吴富根教授课题组利用高压氧（Hyperbaric oxygen，HBO）降解肿瘤区域致密的细胞外基质（Extracellular matrix，ECM），促进了微米级工程化益生菌的瘤内递送/富集从而实现了增强的肿瘤光热免疫治疗，相关成果以“Hyperbaric oxygen enhances tumor penetration and accumulation of engineered bacteria for synergistic photothermal immunotherapy”为题在《Nature Communications》上在线发表。
最近，由于部分细菌具有肿瘤乏氧靶向和免疫刺激性能，并且得益于合成生物学和材料化学的发展，基于工程化细菌的肿瘤免疫疗法引起了极大的关注。然而，较大的细菌尺寸（微米级）、致密的ECM和较高的肿瘤间质压，限制了工程化细菌的瘤内递送效率和渗透深度，从而限制了细菌类药物的治疗效果。
吴富根教授课题组发现HBO作为一种非侵入式、FDA批准的临床治疗方法，可以有效地消耗肿瘤中致密的ECM并减弱细胞间的粘附效果，从而以一种时空可控的方式增强未经工程化改造的益生菌Escherichia coli Nissle 1917（EcN）在肿瘤内的积累/渗透。受此启发，研究团队用光热分子（Cypate，一种吲哚菁绿ICG的类似物）修饰EcN进一步制备了工程化光热益生菌EcN-cypate，并利用HBO处理促进了EcN-cypate在肿瘤内的积累。在近红外激光照射下，EcN-cypate介导的光热治疗诱导了肿瘤细胞的免疫原性死亡，促进了树突状细胞的成熟从而实现抗原呈递和免疫系统的激活。此外，HBO诱导的ECM降解显著增强了免疫细胞如T细胞的瘤内浸润，实现了免疫抑制性肿瘤微环境的重编程。通过对治疗后肿瘤组织的转录组学分析，研究团队进一步联合免疫检查点阻断治疗，增强了肿瘤治疗效果和免疫记忆效应，从而有效预防了癌细胞的肺转移和肿瘤复发。该工作利用HBO作为一种非侵入的、临床使用的、简单且通用的方法，显著增强了实体肿瘤内天然/工程化细菌的积累和渗透，为基于细菌的肿瘤治疗策略提供了新思路。
本工作的第一作者为数字医学工程全国重点实验室博士生许可飞，通讯作者为数字医学工程全国重点实验室吴富根教授。该工作得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、中央高校基本科研业务费、广西区域性高发肿瘤早期防治研究重点实验室以及区域性高发肿瘤早期防治研究教育部重点实验室（广西医科大学）等经费的资助。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-49156-6
