細菌治療犬自發性腫瘤的研究進展

張紅,張迪,金藝鵬,林德貴(中國農業大學動物醫學院,北京海淀100193)

細菌治療犬自發性腫瘤的研究進展

張紅,張迪,金藝鵬,林德貴
(中國農業大學動物醫學院,北京海淀100193)

近20年來我國癌癥呈現發病年輕化特點,發病率和死亡率也呈走高趨勢.國內外已有大量文獻表明,犬自發性腫瘤是人類腫瘤研究理想的實驗動物模型;另一方面,犬在當今社會生活以及個人家庭中扮演著越來越重要的角色,對于犬本身的腫瘤進行研究也十分具有意義.隨著臨床犬腫瘤病例不斷增多,惡性腫瘤也成為奪取犬生命的重要因素之一,因此對于腫瘤的治療以及相關研究也逐漸成為獸醫的關注點.獸醫臨床方面,癌癥治療的一般方法包括外科手術切除、放療和化療.手術僅對部分腫瘤具有治療效果,其適應癥也有局限性,臨床很多腫瘤病例根本不能進行手術,例如淋巴瘤,或者手術難以切除全部腫瘤組織,例如鱗狀上皮癌.此外,獸醫臨床上可用的化療藥物種類有限,價格昂貴,并且容易產生耐藥性.而目前國內能夠對犬進行癌癥放療的專業服務幾乎為空白.可見常規治療方法對抗腫瘤、控制惡性腫瘤的復發和轉移都十分有限.人醫方面,現階段基因療法和免疫療法越來越受到關注,但目前也是處于研究階段,應用到獸醫領域仍需要很長時間.

有研究發現,腫瘤的微環境適宜某些細菌的生存和增殖.近些年也有文獻報道了多種細菌可用于實驗動物、犬和人類的腫瘤治療.盡管存在不良反應,但確實獲得了抗腫瘤的效果,展現了良好的治療前景.

1　細菌感染與腫瘤微環境

早在150多年前,William B.Coley發現癌癥患者因嚴重感染了化膿性鏈球菌(Streptococcus pyro?genes)而治愈了腫瘤.經病例總結后,他發現如果癌癥和感染都不是晚期,同時感染嚴重或持續時間長,某些腫瘤可完全消失并不會復發[1].自此開啟了細菌治療腫瘤的研究.

腫瘤的生理不同于正常組織,腫瘤的新生血管不規則,血管壁脆弱,氧含量呈高度異質性,常見局部缺氧和壞死.腫瘤缺氧被認為是放療(缺氧影響細胞放療的敏感性)和化療(缺氧細胞的增殖能力低以及藥物濃度低)耐性的重要因素[2].某些厭氧或兼性厭氧細菌能夠適應腫瘤這種缺氧和壞死的微環境,同時實體瘤的高通透性和滯留效應(Enhanced permeability and retention effect,EPR)和免疫逃逸又可以庇護細菌,使其增值復制,發揮抗腫瘤的作用.

2　細菌治療犬自發性腫瘤的研究

細菌治療腫瘤的具體原理尚未確定,可能存在的作用機制包括:細菌的細胞毒性作用、增強非特異的固有免疫、爭奪腫瘤細胞的營養物質、改變腫瘤的微環境和免疫調節作用[3].

2.1鼠傷寒沙門菌鼠傷寒沙門菌(Salmonella typhimurium)是兼性厭氧菌,在有氧或無氧環境都可以生存,因此其可定植于大的腫瘤或小的轉移灶.1997年,Pawelek等篩選出營養缺陷型(purI-)鼠傷寒沙門菌,注射荷瘤小鼠體內后,檢測腫瘤和正常組織中細菌單菌落形成單位(CFU)比為1 000∶1,說明營養缺陷型細菌可在腫瘤內積聚增殖[4];1999年,Brooks Low敲除脂多糖誘導敗血癥的基因msb B,使鼠傷寒沙門菌對小鼠和豬的毒性大大減低并放大了抗腫瘤的效果[5].Xiang Luo等通過基因工程方法,敲除野生型鼠傷寒沙門菌的msb B、pur I、xy l基因,獲得減毒株命名為VNP20009[6],并將其用于多種異種移植腫瘤的治療,抑制腫瘤的生長和轉移.2002年Toso等人開展了VNP20009對人類轉移性黑色素瘤治療效果的Ⅰ期臨床試驗,試驗結果表明,在最大耐受劑量內靜脈輸注細菌具有安全性,腫瘤中也見細菌的定植,但沒有抗腫瘤的作用,因此需要深入的研究以降低VPN20009的毒性和增加其在腫瘤的聚集[7].

2005年Douglas及其同事進行了VNP20009治療犬自發性腫瘤的Ⅰ期臨床試驗.研究選取了41只患不同惡性腫瘤的犬,每周或隔周一次靜脈注射VNP20009,劑量1.5X105～1X108CFU/kg,最大耐受劑量為3X107CFU/kg.治療中最常見的不良反應包括發熱、腹瀉和嘔吐,呈現劑量依賴性毒性作用,其中一只犬治療后急性死亡.研究最終統計了35例犬的抗腫瘤作用,15%的犬表現抗腫瘤反應(4例犬完全緩解和2例犬部分緩解),10%的犬至少維持6周病情穩定.通過臨床試驗表明,按照可接受毒性的劑量,全身給予VNP20009可以治療自發性腫瘤的患犬[8].

2.2諾維梭菌諾維梭菌(Clostridium novyi)是專性厭氧菌,從土壤中發現,對牛羊豬致病.Long H.Dang和其同事敲除諾維梭菌芽孢的致死性毒性基因toxin,獲得減毒菌株命名為C.novyi-NT[9].研究發現靜脈或瘤內注射C.novyi-NT芽孢后可以在腫瘤缺氧區域出芽生長,發揮抗腫瘤的作用,并誘發機體的免疫反應.此后,Erika等人評估了6例犬的C.novyi-NT芽孢的最大耐受劑量,證實了C.novyi-NT芽孢可以在犬的自發性腫瘤內出芽生長.治療后4例患犬病情穩定;有中毒表現,但可以通過治療加以控制[10].

最新的一項研究對16例自發性軟組織肉瘤患犬進行對比試驗.每個病例至少接受一個療程的C.novyi-NT芽孢瘤內注射治療,單次劑量1X108個芽孢,共接受4個療程治療,每次間隔1周.初次瘤內注射后追蹤90 d.13例腫瘤組織形態學診斷為軟組織肉瘤(8例外周神經鞘瘤、1例纖維肉瘤、1例黏液肉瘤、1例橫紋肌肉瘤和1例滑液細胞肉瘤),其他3例分別診斷為骨肉瘤、惡性黑色素瘤和肥大細胞瘤.所有犬至少接受1個周期的治療,其中10例犬接受了4個療程的治療.其中在注射細菌芽孢后21 d內,2例犬手術切除腫瘤故評估了14例犬的細菌治療反應,3例完全緩解,3例部分緩解, 5例疾病穩定,3例疾病發展.治療的客觀評價率(objective response rate)是37.5%(16例犬中的6例,95%的置信區間,15.2%～64.6%).不良反應中等至嚴重,與局部注射C.novyi-NT芽孢有關,包括發熱(16例)、腫瘤炎癥(6例)、腫瘤膿腫(10例)、食欲不振(9例)和嗜睡(6例).16例犬中的14例在注射部位發生了感染癥狀(87.5%),包括腫瘤炎癥、腫瘤膿腫、腫瘤疼痛和腫瘤破潰.膿腫需要服用抗生素(氨芐青霉素、阿莫西林和甲硝唑)和鎮痛藥(曲馬多和非甾體抗炎藥物),并接受外科手術治療[11].

3　現階段存在的問題

文獻報道的多數細菌是致病菌株或弱毒菌株.治療犬自發性腫瘤一般采用靜脈輸注或瘤內注射的方式;呈現劑量依賴性毒性反應,不良反應包括發熱、腹瀉、嘔吐、食欲不振和嗜睡等,并可造成機體的細菌感染,嚴重時可發生急性死亡.Jun Fang等人研究發現,益生菌干酪乳桿菌(Lactobacillus casei)與硝酸甘油和依那普利的聯合使用能靶向治療實驗動物的異種移植腫瘤[12].目前尚無開展益生菌治療犬自發性腫瘤的臨床試驗,但相信其毒副作用會小于現有報道細菌的毒副作用.

此外,將外源性細菌注射體內還有很多問題需要進一步研究闡明,例如能否治愈或抑制腫瘤的發展、延長病患的生存期,及其可能的機理;該種療法適用于哪些腫瘤;何種體況能夠承受細菌療法,如何避免細菌療法的毒副反應等.

4　展望

癌癥是極其復雜、異質性的疾病.雖然有多種療法用于癌癥的治療,但癌癥仍能保持增殖的潛能,發生轉移和復發,很少能治愈.功能冗余(增加細胞的異質性)和反饋調節能夠使腫瘤在抗腫瘤治療和缺氧的環境中生存[13].常規的化療藥物一般通過血液遞送,但由于腫瘤中心局部缺氧、血管分布稀疏,所以化療藥物很難遞送至腫瘤的中心,發揮殺傷腫瘤細胞的作用,而這些腫瘤細胞很可能是腫瘤干細胞,殘存的腫瘤干細胞可造成腫瘤的轉移和復發.

目前化療多采用聯合療法,單一的藥物難以治愈腫瘤;細菌療法亦是如此,因此聯合常規治療方法可能取得更加理想的治療效果.有研究者聯合使用VNP20009和環磷酰胺(CTX)治療小鼠異種移植的黑色素瘤,結果表明,聯合使用顯著減低腫瘤微血管密度和血清中的血管內皮生長因子(VEGF)的水平,提高兩者單獨使用的抗腫瘤療效[14].細菌治療能夠靶向殺傷腫瘤及其局部缺氧的腫瘤細胞,誘發機體的非特異性免疫反應,展現良好的治療前景.本實驗室正在進行奇異變形桿菌治療腫瘤的相關研究,最終目標是希望將其應用于寵物腫瘤性疾病的治療,為人類腫瘤治療提供基礎.本研究的初步結果發現,奇異變形桿菌野毒株能在異種移植模型小鼠的腫瘤內定植,腫瘤細胞發生壞死,抑制腫瘤的生長.但臨床批準細菌用于治療腫瘤仍是漫長的道路,需要開展大量的科學研究和臨床試驗證實細菌治療犬及人類腫瘤的有效性及安全性.

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S852.65+5文獻標志碼:A

0529-6005(2016)02-0066-03

2015-03-02

張紅(1988-),女,博士生,研究方向為小動物腫瘤外科學,E-mail:0811250505@cau.edu.cn

張迪(1981-),女,講師,博士,從事小動物臨床診療工作, E-mail:dzhangdvm@cau.edu.cn

注:張迪與張紅對本文具有同等貢獻

林德貴,E-mail:csama@sina.com