瘤内注射细胞因子和抗体是原位接种(ISV)的基本策略，可产生具有较高局部生物利用度和较低全身毒性的“原位抗原工厂”。局部给药的小分子药物经肿瘤血管和/或淋巴系统代谢快，难以保证其持久性。例如肿瘤内给药Flt3L或OX40激动剂已应用于癌症临床试验，但收效甚微。快速降解限制了游离Flt3L或OX40激动剂的疗效，因此，开发出一种有效的载体作为免疫佐剂以最大限度地利用药物至关重要。与高分子微球、微针贴片、可注射水凝胶等生物材料相比，益生菌可以作为天然载体，同时激活先天免疫和适应性免疫。

近年来，合成生物学的快速发展使得智能微生物递送系统的设计成为可能。具体来说，细菌可以被设计成安全、可靶向和增强免疫的药物递送载体。其中，乳酸菌(LAB)等人体肠道中的益生菌对免疫治疗有积极影响。

近日，南京大学医学院附属鼓楼医院刘宝瑞教授团队在 Nature Communications 期刊发表了题为：Engineered Lactococcus lactis secreting Flt3L and OX40 ligand for in situ vaccination-based cancer immunotherapy 的研究论文。

该研究开发了一种工程化食品级益生菌乳酸乳球菌——FOLactis，其表达FMS样酪氨酸激酶3配体(Flt3L)和OX40配体(OX40L)的融合蛋白。肿瘤内注射给药FOLactis有助于治疗药物的局部保留和持续释放，以彻底调节抗肿瘤免疫反应的关键成分。此外，FOLactis瘤内给药可诱导更强的肿瘤抗原特异性免疫反应，并在多种免疫细胞浸润不良和抗PD-1耐药肿瘤中具有更好的全身抗肿瘤疗效。

这些研究结果证实，FOLactis显示出增强的抗肿瘤免疫，并成功地将“冷肿瘤”转化为“热肿瘤”。

益生菌与增强对癌症免疫治疗的免疫反应有关。首先，肿瘤坏死核心的免疫监测和缺氧环境为一些厌氧或兼性厌氧细菌深度定植提供了关键微环境。与此同时，一些益生菌可以有效动员免疫系统，因为它们含有丰富的病原体相关分子模式(PAMPs)，例如脂多糖(LPS)和肽聚糖，可作为非特异性免疫反应激动剂。

考虑到安全性和实用性，食品级乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)在递送药物方面在益生菌中具有独特的优势，在过去的几十年里，以作为单一药物或与其他药物联合使用进行了多项临床试验。作为兼性厌氧菌，乳酸乳球菌也可以定位在低氧的肿瘤微环境中。此外，乳酸乳球菌还被证实对树突状细胞(DC)、自然杀伤细胞(NK)和巨噬细胞具有免疫调节作用。

在这项研究中，研究团队设计了一个双功能工程乳酸乳球菌——FOLactis，用于表达和递送Flt3L和OX40配体(OX40L)的融合蛋白。肿瘤内注射FOLactis可以通过直接裂解细胞杀死癌细胞，并诱导强烈的抗菌免疫反应，释放大量肿瘤特异性抗原。因此，这些抗原与细菌相关的危险信号耦合，并促进肿瘤微环境(TME)和肿瘤引流淋巴结(TDLNs)中树突状细胞(DCs)的抗原交叉呈递。

表达Flt3L的FOLactis可以直接扩大一个特化的交叉提呈shutuzDC亚群，常规1型树突状细胞(cDC1)的局部增殖和分化，特别是CD103+ CD11c+ 和CD8α+ CD11c+ 树突状细胞，它们收死亡的肿瘤细胞，运输肿瘤特异性抗原，促进内源性抗肿瘤T细胞表位扩散和重新刺激肿瘤特异性CD8+ T细胞。此外，TLRs激动剂已被证明与OX40信号通路协同作用。

研究团队猜测乳酸乳球菌可以通过病原体相关分子模式(PAMPs)增加肿瘤微环境(TME)中CD4+ T细胞上OX40的表达，进一步最大化OX40L的作用，促进肿瘤浸润效应T细胞(Teff)的激活，同时抑制调节性T细胞(Treg)的功能。

通过使用多个免疫细胞浸润和抗PD-1耐药性较差的皮下和原位肿瘤小鼠模型，研究团队发现，双功能工程乳酸乳球菌——FOLactis主要通过增加肿瘤微环境(TME)中常规1型树突状细胞(cDC1)的数量和恢复细胞毒性T淋巴细胞(CTL)反应，导致肿瘤显著消退。

最重要的是，这种原位接种(ISV)可以发挥一种远端效应(Abscopal Effect)，并与抗PD-1抗体协同作用，将所谓的免疫沙漠或“冷肿瘤”转化为“热肿瘤”。

总的来说，这项研究发现乳酸乳球菌有潜力成为一种提供免疫佐剂的平台，并提供长期抗肿瘤保护作用，而对其他器官几乎没有伤害。研究团队表示，FOLactis代表了一种通用抗肿瘤疫苗平台，可以为广泛的实体肿瘤激发强大的先天和肿瘤特异性适应性免疫反应。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-022-35130-7