长期以来,细菌在人们心中往往与“感染”“炎症”“危险”联系在一起。但在肿瘤医学领域,科学家们正在做一件看似反常、却极具前景的事情——把细菌改造成可以精准进入肿瘤、激活免疫、递送药物的活体治疗工具。近年来,随着肿瘤免疫学、合成生物学和纳米技术的发展,这一策略正逐步从概念走向现实。
肿瘤并不是一个普通的组织。与正常器官相比,肿瘤内部往往缺氧、偏酸、免疫抑制明显、血管结构异常。这些特征对常规药物来说是障碍,却恰恰为某些细菌提供了天然温床。研究发现,像沙门氏菌、大肠杆菌、梭状芽孢杆菌等厌氧或兼性厌氧菌,能够在肿瘤内部大量聚集,其浓度甚至可达到正常组织的十倍以上。这种主动进入、选择性定植的能力,是传统药物难以具备的。
更重要的是,细菌并不仅仅是闯入者。当它们进入肿瘤后,会被免疫系统识别,激活树突状细胞、巨噬细胞和T细胞,重新唤醒原本被肿瘤压制的免疫反应。一些细菌还能直接破坏肿瘤细胞,或改变肿瘤代谢环境,使肿瘤更容易被免疫系统清除。这也是为什么,早在一个多世纪前,人们就注意到某些严重感染后,肿瘤会出现缩小甚至消退的现象。
但天然细菌并不能直接用于治疗。它们最大的问题在于安全性不可控:毒力强、分布不稳定,可能引发严重感染。现代研究的核心突破,在于对细菌进行工程化改造,让它们保留对肿瘤的偏好,却失去对正常组织的威胁。
一种重要方法是对细菌表面进行改造。细菌的外膜本身带有大量电荷和化学基团,科学家可以在其表面包裹纳米材料、聚合物或生物分子。这种外衣既可以降低细菌引发全身炎症的风险,又能让细菌携带化疗药物、免疫调节因子或光热材料,在肿瘤内精准释放。某种意义上,这相当于给细菌穿上了一件防护服,同时背上了药物背包。
另一个更具革命性的进展,来自合成生物学。研究者不再把细菌当作简单的载体,而是把它们视为可编程的活体系统。通过基因编辑技术,可以在细菌体内设计遗传回路,让它们只在特定条件下工作。例如,当细菌感知到肿瘤内部的缺氧或酸性环境时,才启动药物释放;当细菌数量达到一定阈值时,才同步激活免疫刺激;甚至在完成任务后,自动启动自毁程序,避免长期残留。
这些智能细菌已经在多种肿瘤模型中显示出潜力。它们可以持续分泌细胞因子,增强T细胞杀伤;可以在肿瘤内表达抗体或免疫检查点抑制分子,放大免疫治疗效果;还可以与放疗、化疗或光热治疗协同作用,形成多层次的联合攻击。
在给药方式上,研究也在不断优化。对于可直接接近的肿瘤,局部注射可以实现极高的肿瘤定植率;对于多发或转移性肿瘤,静脉给药仍具有系统性覆盖的优势;而口服、经皮或鼻腔给药等新路径,则试图通过调节免疫系统或绕过生理屏障,拓展细菌治疗的适用范围。每一种路径背后,都是对疗效、安全性与可控性的精细权衡。
需要强调的是,细菌治疗并不是要取代现有肿瘤治疗手段。它更像是一种新的工具形态:一种可以在肿瘤内部就地工作的活体系统。当前最大的挑战,仍然集中在安全控制、个体差异、免疫反应不可预测性以及大规模临床验证上。这也是为什么研究者在设计中反复强调“可控”“可关闭”“可预测”。
从医学发展的角度看,工程化细菌治疗代表了一种重要趋势——治疗不再只是外源药物的输入,而是对体内生态系统的精细调控。当细菌被赋予规则和边界,它们不再是敌人,而可能成为肿瘤治疗中的新型同盟。
参考文献:
Wang Y, Xiao S, Yu W, et al. Engineering bacteria for enhanced tumor therapy: from surface modification to synthetic genetic circuits[J]. Journal of Hematology & Oncology, 2025.