哥倫比亞大學的研究人員開發了一種益生菌引導的嵌合抗原受體(CAR -T)平臺，該平臺使用工程細菌浸潤并產生合成抗原靶標，使CAR-T細胞能夠原位發現、識別并摧毀腫瘤細胞。體內臨床前試驗結果表明，聯合ProCAR細胞治療平臺可以擴大CAR-T細胞治療的范圍，包括難以靶向的實體腫瘤。

哥倫比亞大學生物醫學工程系的Tal Danino博士和Rosa L. Vincent博士及其同事在《Science》雜志上發表了一篇題為《益生菌引導CAR-T細胞靶向實體腫瘤》的論文，報告了他們的研究進展。他們總結道:“這些發現突出了ProCAR平臺的潛力，通過提供一種與健康組織和腫瘤遺傳學正交的抗原來解決識別合適的CAR靶點的障礙……總的來說，結合腫瘤歸巢細菌和CAR-T細胞的優勢，為腫瘤識別提供了一種新的策略，反過來，為工程化的生活治療社區奠定了基礎。”

使用CAR-T細胞的免疫療法在治療某些類型的血癌方面已經被證明是成功的，但它們對實體瘤的療效仍然難以捉摸。作者指出，腫瘤抗原靶向免疫療法(如CAR-T)面臨的一個關鍵挑戰是確定在實體腫瘤上特異性和均勻表達的合適靶標。“抗原靶向細胞療法的一個關鍵挑戰與抗原本身的表達模式有關，這使得確定實體腫瘤細胞療法的最佳靶點成為開發新型CARs的障礙。”實體瘤表達異質和非特異性抗原，T細胞浸潤性差。因此，這種方法具有致命的靶上、腫瘤外毒性的高風險，其中CAR-T細胞攻擊健康重要組織上的靶抗原，具有潛在的致命影響。在實體腫瘤上發現的腫瘤相關抗原(TAAs)很少受到腫瘤限制，因此，由于對重要組織中發現的蛋白質的交叉反應性，它們具有致命的靶外腫瘤毒性的高風險。”

先前的研究表明，與CAR-T細胞不同，CAR-T細胞需要“相當大的工程來靶向和浸潤實體腫瘤”，一些種類的細菌可以選擇性地定殖并優先在具有免疫特權的腫瘤核心的敵對腫瘤微環境(TMEs)中生長，并且可以被設計成不依賴抗原的治療遞送平臺。

在這項研究中，Vincent, Candice Gurbatri及其同事將益生菌治療與CAR-T細胞治療結合起來，創建了一個兩階段益生菌引導的CAR-T細胞(ProCAR)平臺，在這個平臺上，T細胞被設計成感知和響應由實體腫瘤定落的益生菌傳遞的合成CAR靶標。研究人員解釋說:“這種方法利用腫瘤尋找微生物的抗原獨立性來創建一個聯合細胞治療平臺，擴大了CAR-T細胞治療的范圍，包括難以靶向的腫瘤。”

Vincent等人利用合成基因電路工程對一種特性良好的非致病性大腸桿菌菌株進行改造，創造了一種益生菌，該益生菌可以滲透并將合成的CAR靶點直接循環釋放到腫瘤核心，有效地“標記”腫瘤組織。他們進一步解釋說:“有了這個系統，細菌生長只在固體TME的生態位內達到臨界種群密度，隨后觸發裂解事件，在原位循環釋放遺傳編碼的有效載荷。”

然后，被編程識別益生菌傳遞的合成抗原標簽的CAR-T細胞可以產生，它們會定位在被標記的實體腫瘤上，就地殺死腫瘤細胞。科學家們還設計了益生菌，除了合成靶點外，還能釋放趨化因子，進一步增強CAR-T細胞對腫瘤的招募，進一步提高治療效果。

Vincent等人在白血病、結直腸癌和乳腺癌的人源化和免疫功能小鼠模型中測試了由此產生的益生菌引導的CAR-T細胞平臺，結果表明它可以安全地減少腫瘤體積。他們寫道:“總的來說，這些小鼠模型數據表明，工程益生菌可以在TME生態位中選擇性生長，并安全地原位釋放CAR-T細胞增強有效載荷的組合。在考慮將該系統用于臨床應用之前，還需要進一步開發該系統。我們已經證明了一種方法，可以在活療法之間進行工程相互作用，其中腫瘤定植的益生菌已被重新用于指導工程T細胞的細胞毒性。”

從相關的角度來看，波士頓大學生物醫學工程和生物設計中心的Eric Bressler博士和Wilson Wong博士也指出，“將ProCAR系統轉化為臨床將取決于對更大腫瘤的可擴展性和對細菌菌株的衰減以確保安全性。然而，Vincent等人的研究是一個重要的概念驗證，證明了一種治療異質性、免疫冷性和低浸潤性實體瘤的潛在方法。”