一個多世紀後，細菌療法再次引起人們的關注。這一次人們對細菌進行了改造，專注於這一方向的公司於過去十年相繼成立，並在近年獲得突破性進展。

近日，中國首批細菌載體基因治療的新藥研發企業之一，和度生物（CommBio Therapeutics）宣佈完成 Pre-A 輪融資，該公司正在利用基因工程菌研發治療苯丙酮尿症（PKU）、炎症性腸病等疾病的方案，並計劃在 2024 年開啟臨床人體試驗。

（來源：CommBio Therapeutics 官網）

今年 5 月，我國合成生物學領域領軍人物之一黃建東團隊的研究文章 IFN-γ-dependent NK cell activation is essential to metastasis suppression by engineered Salmonella 在 Nature Communications 上發表，深度闡述了溶瘤細菌 YB1 的作用原理。文章表明，該團隊經過合成生物學基因程式設計改造的沙門氏菌 YB1 既可以作為載體呈遞藥物攻擊實體腫瘤，也可以透過啟用體內 NK 細胞，誘導其分泌 IFN-γ 成功抑制多個小鼠癌症模型的轉移。

（來源：Nature Communications）

7 月，麻省理工學院生物工程專業副教授盧冠達（Timothy K. Lu）旗下公司 Synlogic 在 Nature Metabolism 發表了基因工程改造細菌藥物 SYNB1618 針對 PKU 的 1 / 2a 期臨床試驗資料。研究結果表明，其合成的具有代謝氨基酸能力的大腸桿菌藥物是安全的，且人體耐受性良好。目前，SYNB1618 也被認為是治療 PKU 最具潛力的藥物。

而人們對細菌與腫瘤消退相關性的發現可追溯到 19 世紀初，那時醫生觀察到，細菌感染後的腫瘤患者會產生腫瘤消退現象。19 世紀中葉，美國醫生 William B. Coley 發現，感染化膿性鏈球菌的癌症患者腫瘤發生消退。並且，Coley 基於此最佳化研製的細菌製劑 “科利毒素” 後來在超 1000 名腫瘤患者的治療中顯示出明顯療效。因此，該發現被認為是首次打開了癌症免疫療法的大門，Coley 也被稱為 “癌症免疫療法之父”。另一方面，這也成為細菌在癌症治療上的開端。

合成生物學 “助推” 的細菌遞送

將基因有效遞送至靶組織或者細胞是基因治療發揮功效的前提。但裸露的 DNA 在體內會被吞噬或者核酸酶降解，再加上 DNA 攝取效率低下，通常需要某種型別的基因遞送載體介導感興趣的基因進入靶組織或者細胞。

和病毒一樣，細菌的先天生物學特性也允許其將 DNA 有效遞送到組織或者細胞。並且，相對於由病毒介導的基因治療，細菌載體在安全性和生產成本等方面具有獨特的優勢。這使得一些具有腫瘤趨向性，且組織穿透性優越的細菌成為靶向實體瘤的新載體。

根據香港城市大學生物醫學系助理教授史家海的介紹，細菌引入載體的方式包括兩種，其一是直接進入腸道中，在腸道里面修改基因的調節網路，產生新的二級代謝物；其二是利用溶瘤細菌，透過基因編輯的手段，讓其能夠不僅具有溶瘤的作用，還可以高效遞呈攜帶各類藥物。

其中，直接進入腸道的細菌療法，通常是利用基因工程菌調節腸道功能，該策略主要透過 CRISPR-Cas9 等方式將治療疾病的基因整合至細菌染色體上，並將其開發成一種活體生物藥，遞送至腸道調節腸道功能，進而治療疾病。

對於溶瘤細菌，羽冠生物執行長林秋彬告訴生輝，“一方面，會利用到一些細菌對腫瘤的天然趨向性，可以選用在特定腫瘤裡面常見的細菌來作為載體。比如乳腺癌、胰腺癌這些腫瘤裡面存在的大量細菌，本身可能就具備一定的趨向性。另一方面，也可以根據實體腫瘤的特性改造細菌，比如讓細菌靶向腫瘤內部的厭氧區。”

自然界中本就存在的天然減毒細菌，有些本身也可作為溶瘤細菌。只不過，有業內人士認為，“這個領域正在朝著以合成生物學手段改造的趨勢發展”。

合成生物學的興起為微生物改造提供了 “工具”，透過合成生物學方法，改造細菌讓其失去傳染致病性，再將目的基因匯入細菌形成基因工程菌，感染靶細胞並釋放治療基因，實現疾病治療的目的。目前，有研究顯示，可利用 “群體感應” 效應，操控細菌在抵達目標位置後，裂解 “自殺” 釋放藥物。這樣一來，使藥物遞送效率最大化的同時，也可將藥物毒性控制到最低。

“溶瘤細菌的遞送能力相當強大，可以高效遞送多種大分子抗癌藥物，如蛋白藥物、mRNA 藥物、抗體藥物等，並能攜帶溶栓類治療藥物，治療多種型別的血栓型疾病。” 港藥溶瘤創始人兼 CEO 于斌曾在接受採訪時表示。

史家海表示，“這類細菌載體無靶向性，只有在腫瘤中、免疫力低下，且厭氧的環境下，才能夠存活。” 這也正符合溶瘤細菌靶向實體瘤的應用。在實體瘤中，腫瘤中心都有一個低氧的區域，氧氣濃度低於 0.5%，明顯區別於正常器官（氧氣濃度在 1-5%）。

需要注意的是，溶瘤細菌進入厭氧環境前需要穿越有氧環境，這對於細菌的劑量有所要求。“這也是工程設計的難點”，上述業內人士表示，“一般遞送劑量根據設計有不同要求，太多會有毒性，太少的話效果不佳。”

產業化佈局剛剛開始

從治療的疾病型別來看，合成細菌可以參與治療遺傳代謝疾病、癌症與腫瘤免疫、炎症性腸病以及神經系統疾病等。

全球來看，目前已經入局該賽道的玩家較少。在已經入局這一賽道的玩家中，以 Synlogic 為代表的公司首先瞄準了對苯丙酮尿症（PKU）的治療，該公司合成了具有代謝氨基酸能力的大腸桿菌，在此菌株中插入編碼一種可分解 Phe 酶的基因，解決 PKU 患者 Phe 積累的問題，該種方案已在臨床 1/2a 期試驗中獲得陽性資料。國內的和度生物亦在 PKU 上有所佈局。

今年 6 月，專注於基因和細胞療法的公司 Precigen 的全資子公司 Precigen ActoBio 公佈了經過工程改造的乳酸乳球菌口服膠囊治療 1 型糖尿病的臨床研究結果。

（來源：生輝根據公開資料整理）

相比較國外，中國玩家近年來才開始佈局，但基本在成立之初就喜獲投資。

對此，史家海表示，“此前，腸道菌群並不認為能夠成藥，且距離業內發現腸道菌群能夠調節人體健康並不久遠，很多問題都是近幾年才有解決方式。”

林秋彬也提到，“早期的細菌載體都是相對簡單的，比如上過臨床的 VNP20009，作為治療腫瘤的載體，只是簡單的敲除了幾個基因，沒有做其它的設計。但是包括基因操作的工具、基因線路的設計能力以及對病原菌生物學，尤其是免疫學上的理解等諸多難題並未解決。”

2019 年，和度生物率先落地上海張江，並於 2019 年和 2021 年分別完成兩輪融資。該公司利用腸道細菌的天然生理機制，透過 CRISPR 基因編輯等方法改造細菌基因組，引入治療疾病的外源基因，使構建的基因工程細菌具有增強腸道免疫和調節代謝等功能，並針對性地治療腸道功能紊亂相關的疾病。

和度生物官網顯示，計劃在三年內進行人體試驗，建成細菌載體基因治療藥物從探索研究到早期臨床試驗的技術平臺，並創制出引領全球的 First-in-Class 基因藥物。

羽冠生物則將合成生物學與傳統的疫苗學相結合，開發針對耐藥細菌的合成生物學疫苗，還研發其他細菌載體藥物。

從溶瘤細菌方向出發的港藥溶瘤則於今年 1 月剛剛成立，不過，該公司創始人兼首席科學于斌，在這一領域從業已逾 10 年。同年，港藥溶瘤與香港大學 HKU 建立戰略合作伙伴關係，獲得 YB1 所有專利的獨家授權和商業開發權。現在，港藥溶瘤的核心產品 YB1，即將進入人體臨床試驗階段。

圖 | 港藥溶瘤在研產品（來源：公司官網）

公司官網顯示，2016 年 YB1 進行了首隻患癌寵物（Noopy）的試驗，並於當年治療後痊癒。去年，YB1 已完成患癌寵物（超過 100 只）的臨床研究。目前，Noopy 已實現了 4 年的無癌生存。

總體來看，目前入局這一領域的公司較少，但 “細菌載體的應用前景非常廣闊”，林秋彬表示，“隨著合成生物學的發展和對微生物組的深入理解，我們能夠更好地設計和編輯細菌為人們所用，預防和治療常規手段無法干預的疾病。”