強力な局所投与免疫療法薬としての溶瘤鉱化細菌

2024-05-23 Thu
溶瘤鉱化細菌は局所注射による腫瘍免疫療法に利用可能性あり研究背景新しい癌治療法として、細菌に基づく癌免疫療法には長い歴史があり、19世紀末に加熱不活性化細菌を注射して肉腫を治療したのが最初です。初期の試験では、これらの細菌が強力な非特異的免疫応答を引き起こし、多くの殺傷細胞を腫瘍細胞に対抗するために集めることができることが発見されました。しかし、現代の研究によれば、これらのタイプの細菌（例えば、コリトキシン）は20世紀に放射線療法や化学療法に取って代わられたにもかかわらず、その治療効果は標準的な放射線療法や化学療法と同等であることが示されています。1990年代以降の研究では、BCG（バシルス・カルメット・ゲラン）という減毒生菌は膀胱癌治療のための膀胱内免疫療法の第一選択肢となっています。
近年、多くの研究グループおよびバイオテクノロジー企業は、新しい抗腫瘍溶瘤細菌型の開発に多くのリソースを投入しており、一般に遺伝子工学的手法でその毒性を減じ、追加の抗腫瘍能力を付与しています。さらに、細菌が癌ワクチンの開発にも利用されており、細菌基の癌免疫療法の新しい機会を提供しています。特筆すべきは、サルモネラ、リステリア、クロストリディウムが使用される一般的な細菌タイプです。
固形腫瘍の免疫抑制腫瘍微小環境（Tumor Microenvironment, TME）は、自然免疫細胞の活性を抑制し、適応型免疫細胞がその抗腫瘍活性を発揮するのを防ぎます。これにより、腫瘍はさまざまな療法、特に免疫療法に対する反応が低くなります。研究によれば、注射部位の減毒細菌は免疫サイレントな「冷たい」腫瘍を免疫活性化された「熱い」腫瘍に変えることができ、他の療法への腫瘍の反応を向上させます。
論文出典本論文は、蘇州大学機能性ナノおよびソフト材料研究所と江蘇省炭基機能材料および器具重点実験室のChenya Wang、Qian Chen等、および広西医科大学のLiping Zhong、Cong Hu等が共同で執筆し、2024年2月17日に『Nature Biomedical Engineering』で受理されました。論文は鉱化細菌という新しい抗癌免疫療法の研究を主な内容としています。
研究過程1. 研究フローと方法研究はサルモネラ菌（サルモネラ・チフィムリウム）を実験種として選び、4％パラホルムアルデヒドを用いてそれを不活性化し、その後、鉱化方法を用いて不活性化細菌の表面に酸化マンガン（MnO2）ナノ構造を成長させました。
具体的な製造工程では、7.5×10^9/mlの濃度の不活性化S. typhimuriumを異なる濃度のMnSO4溶液（2.5 mM, 5 mM, 10 mM, 20 mM）内に15分間分散させ、次にNaOHを加えて反応させました。電子顕微鏡（SEM）および誘導結合プラズマ質量分析法（ICP-MS）により、MnO2粒子が細菌表面に均一に覆われていることが確認されました。
2. 細胞レベルの免疫活性化と毒性試験体外実験では、MTT法を使用して不活性化細菌がCT26および4T1細胞に対して顕著な細胞毒性を示さないことが確認されました。また、蛍光標識細菌と樹状細胞を共培養する実験により、鉱化細菌は不活性化細菌および自由MnO2粒子よりも高い細胞貪食効率があることが検証されました。
さらに、鉱化細菌がマウス骨髄由来樹状細胞（BMDCs）およびヒト単球由来樹状細胞（MoDCs）の免疫刺激効果を評価しました。実験の結果、自由MnO2、不活性化細菌およびその混合物はいずれもBMDCsの成熟を効果的に刺激することができましたが、鉱化細菌の刺激効果が最も高く、陽性対照のリポ多糖（LPS）をも上回りました。MoDCs刺激実験では、鉱化細菌がMoDCsを顕著に活性化しました。
3. 複数の腫瘍モデルに対する体内研究体内研究では、研究者はCT26結腸癌モデル、4T1乳癌モデル、B16F10黒色腫モデル、KPC膵癌モデル、およびウサギVX2肝癌モデルを使用し、単回の腫瘍内注射で鉱化細菌を治療しました。不活性化細菌および自由MnO2と比較して、鉱化細菌は腫瘍成長抑制効果が顕著であり、高い治癒率も示しました。さらに、鉱化細菌は強力な免疫記憶効果を誘導し、すでに腫瘍が消失したマウスやウサギを再挑戦すると、再発が見られませんでした。
4. 安全性評価毒性学研究では、鉱化細菌はマウス体内の細胞因子の顕著な増加を引き起こさず、主要臓器に明らかな損傷が見られなかったことが示されました。また、高用量の鉱化細菌の急性毒性研究では、注射部位に時折膿疱が形成されるものの、全体的な安全性が良好であることが示されました。
研究結論研究結果は、鉱化細菌が多様な免疫関連経路を活性化し、強力かつ持続的なNK細胞及び特異的T細胞応答を誘導することにより顕著な抗腫瘍効果をもたらし、安全性が良好であることを示しています。鉱化細菌は次世代の抗腫瘍免疫療法、特に局所投与において非常に大きな可能性を示しています。鉱化細菌の独特な能力、すなわち固形腫瘍を免疫炎症のホットスポットに転換する能力や高い免疫刺激効果は、さらなる臨床応用が期待されます。
研究のハイライト斬新な方法：本研究はMnO2ナノ粒子を不活性化細菌表面に鉱化し、細菌の免疫活性化能力を大幅に向上させました。
多様な腫瘍モデルの検証：鉱化細菌が複数の体内腫瘍モデルで顕著な抗腫瘍効果を示すことが証明されました。
強力な免疫記憶効果：成功裏に治癒されたマウスやウサギは再挑戦時に極めて強力な免疫記憶効果を示し、腫瘍の再発を完全に回避しました。
安全性：鉱化細菌は高用量条件下でも良好な安全性を示し、顕著な全身的な副作用を引き起こしませんでした。
この研究は、鉱化細菌が新しく、高効率で安全な抗腫瘍免疫療法としてしっかりとした基礎を築き、さらなる臨床試験に有力な支持を提供しています。