加拿大滑铁卢大学的研究团队正在开发一种针对实体瘤的新型癌症治疗方法。该方法利用经过基因改造的细菌，使其能够在肿瘤内部生长并清除肿瘤细胞。

这项研究的核心是一种名为产孢梭菌(Clostridium sporogenes)的微生物，它常见于土壤中，其特性是仅能在完全无氧的环境中生存。实体瘤内部通常由死亡细胞构成，缺乏氧气，这为这种细菌的定植提供了理想条件。滑铁卢大学化学工程教授马克·奥科因博士解释说：“细菌孢子进入肿瘤后，会发现肿瘤内部营养丰富但缺氧，这正是这种微生物所偏好的环境，于是它们开始吸收这些营养物质并不断生长。因此，我们现在正在肿瘤中心区域定植，细菌实际上正在清除体内的肿瘤细胞。”

然而，研究团队发现，当细菌向外扩散并接触到肿瘤中氧气含量略高的区域时，会在完全清除癌细胞前死亡。为解决这一难题，研究人员从一种对氧气耐受性更强的相关细菌中引入基因，使改造后的微生物能在肿瘤外围存活更长时间。

为了精确控制这一耐氧特性的激活时机，团队采用了名为“群体感应”的细菌天然通讯机制。该机制依赖细菌释放的化学信号，只有当肿瘤内细菌数量足够多时，信号强度才会达到激活耐氧基因的水平，从而确保细菌仅在需要时才启动生存机制。

在之前的研究中，团队已证明可以通过基因改造增强产气荚膜梭菌的耐氧性。滑铁卢大学应用数学教授布莱恩·英格尔斯博士表示：“我们利用合成生物学构建了一个类似电路的东西，但我们用的不是电线，而是DNA片段。每个片段都有其作用。当它们正确组装时，就能形成一个以可预测方式运行的系统。”

接下来，研究团队计划将耐氧基因和群体感应控制系统整合到单个细菌中，并在临床前试验中评估其抗肿瘤效果。这项研究始于博士生巴赫拉姆·扎尔加尔的课题，目前团队正与多伦多环境微生物学研究中心合作推进。该项目体现了滑铁卢大学在工程、数学和生命科学领域的跨学科协作。

出版详情：作者：Sara Sadr、Bahram Zargar、Marc G. Aucoin、Brian Ingalls，标题：《产孢梭菌异源群体感应回路的构建与功能表征》，发表于：《ACS合成生物学》(2025)。期刊详情：《ACS合成生物学》