[发明专利]一种用于肿瘤原位合成黑色素的工程化细菌及其应用

说明书

本发明属于生物医药技术领域，具体公开了一种用于肿瘤原位合成黑色素的工程化细菌及其应用，该工程菌是将包含编码酪氨酸酶的基因的温控型表达载体转化到细菌中得到，所述细菌为进入生物体内后能够在肿瘤微环境中蓄积和增殖的细菌，所述工程化细菌能够在肿瘤原位实现黑色素的可控合成。本发明构建的工程化细菌可用于大批量生产黑色素，并且其进入生物体内能靶向定殖在肿瘤微环境中，然后可通过近红外激光照射启动黑色素合成，实现肿瘤部位的药物可控放大和光热联合免疫治疗，提高对肿瘤的杀伤效果和安全性。

技术领域

本发明属于生物医药技术领域，更具体地，涉及一种用于肿瘤原位合成黑色素的工程化细菌及其应用。

背景技术

癌症作为目前严重威胁人类生命健康的重大疾病之一，是无数临床和基础研究者难以攻克的难题。由于大部分实体瘤有着乏氧、胞外基质致密、血管异常紊乱、淋巴回流缺失等特点，且肿瘤异质性以及肿瘤组织免疫抑制微环境，均加大了对肿瘤治疗方法的开发难度。研究人员认识到传统化学疗法、放射疗法的毒副作用过强及疗效受肿瘤细胞敏感性限制等问题，迫切需要寻求更加安全有效的肿瘤治疗方法，肿瘤细菌疗法因此进入研究者们的视野。

肿瘤细菌疗法是研究者们基于细菌可优先在实体瘤中蓄积和增殖这一特性开发出来的一种肿瘤治疗策略，通过表面修饰或基因工程化等手段将细菌改造为低毒性的肿瘤靶向载体，用于递送各种抗肿瘤药物，从而达到靶向抗肿瘤的效果。尽管将细菌作为肿瘤靶向载体来递送药物能够提高抗肿瘤药物的靶向蓄积，在一定程度上增加了肿瘤部位的药物浓度，但载药细菌在肿瘤组织中增殖的同时无法实现所负载药物的增多，随着细菌被机体免疫系统清除，药物也逐渐流失。为解决这一问题，研究者们利用合成生物学技术来定制基因表达产物，设计工程化细菌表达细胞毒性蛋白或免疫调节因子等药物来抑制肿瘤，并通过外部诱导剂来控制表达，使细菌在肿瘤深部乏氧区域增殖的同时不断表达治疗分子，实现肿瘤局部的药物放大，进一步增强治疗效果。

但是大多数细菌疗法都在临床试验阶段遭遇困难，单一的细菌治疗效果不佳，难以达到有效性和安全性的平衡。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于肿瘤原位合成黑色素的工程化细菌及其应用，旨在解决单一细菌治疗疗效及安全性低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于肿瘤原位合成黑色素的工程化细菌，所述工程化细菌是将包含编码酪氨酸酶的基因的温控型表达载体转化到细菌中得到，所述细菌为进入生物体内后能够在肿瘤微环境中蓄积和增殖的细菌，所述工程化细菌能够在肿瘤原位实现黑色素的可控合成。

优选地，所述编码酪氨酸酶的基因经过密码子优化，其核苷酸序列如序列表中SEQID No.1所示。

优选地，所述细菌为大肠杆菌Nissle 1917，所述温控型表达载体在近红外激光照射下能够启动所述编码酪氨酸酶的基因的表达。

按照本发明的另一方面，提供了一种上述工程化细菌在制备抗肿瘤药物中的应用，所述抗肿瘤药物包括所述工程化细菌。

优选地，所述抗肿瘤药物还包括能在肿瘤微环境中释放Cu²⁺与酪氨酸的铜纳米颗粒。

优选地，所述铜纳米颗粒的制备方法包括如下步骤：将Cys-Tyr二肽水溶液和NaOH溶液的混合液逐滴滴加到CuSO₄溶液中，滴加的同时不停搅拌，滴加完成后离心、去上清，用乙醇溶解沉淀，真空冷冻干燥得到铜纳米颗粒CuNPs固体。

按照本发明的另一方面，提供了一种生产黑色素的方法，包括如下步骤：将上述工程化细菌发酵培养，向发酵液中加入Cu²⁺和L-酪氨酸，在高于42℃温度下诱导培养，合成黑色素。

优选地，所述在高于42℃温度下诱导培养为在45℃恒温诱导培养至少24h。