用于治疗物的产生和释放的工程化细菌制造技术

本文描述的一些实施方案涉及这样的细胞，其被基因工程化以在所述细胞的群体达到期望的密度时释放多肽。在一些实施方案中，释放的多肽可以是治疗性多肽。在一些实施方案中，治疗性多肽杀死肿瘤细胞或者抑制肿瘤细胞生长。

Engineering bacteria used for the production and release of therapeutic substances

Some of the implementation schemes described in this article involve such cells, which are engineered to release peptides when the populations of the cells reach the desired density. In some of the implementation schemes, the peptides released can be therapeutic peptides. In some implementation, therapeutic peptides kill tumor cells or inhibit the growth of tumor cells.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于治疗物的产生和释放的工程化细菌通过引用将任何优先权申请并入在此，根据37CFR1.57，将与本申请一起提交的申请数据表中指定的国外或国内优先权中的任何以及所有申请通过引用并入，包括于2015年4月9日提交的美国临时专利申请第62/145,417号。关于联邦政府资助的R&D的声明本专利技术在美国国立卫生研究院国家综合医学研究所批准的NIH基金/合同号GM069811、来自国立环境卫生科学研究所的核心中心基金P30-ES002109，以及来自国家癌症研究所(Swanson生物技术中心)的科赫研究所支持基金P30-CA14051的政府支持下进行。政府在本专利技术中具有一定的权利。背景领域本文所述的一些实施方案涉及这样的细胞，其被基因工程化以在所述细胞的群体达到期望密度时释放多肽。在一些实施方案中，释放的多肽可以是治疗性多肽。在一些实施方案中，治疗性多肽杀死肿瘤细胞或者抑制肿瘤细胞生长。相关领域描述诸如溶瘤病毒和工程化免疫细胞的生活疗法，作为癌症治疗以及正在进行的黑素瘤、癌和白血病的临床试验的替代方案出现(O’Shea,C.C.Viruses–seekinganddestroyingthetumorprogram.Oncogene24,7640–7655(2005)；June,C.H.etal.Engineeredtcellsforcancertherapy.CancerImmunology,Immunotherapy1–7(2014)；Miest,T.S.&Cattaneo,R.Newvirusesforcancertherapy:meetingclinicalneeds.NatureReviewsMicrobiology12,23–34(2014))。同时，长久以来细菌作为病原体的整体观点，已让步于人体内功能微生物的广泛普及这一理解(Cho,I.&Blaser,M.J.Thehumanmicrobiome:attheinterfaceofhealthanddisease.NatureReviewsGenetics13,260–270(2012)；Xuan,C.etal.Microbialdysbiosisisassociatedwithhumanbreastcancer.PloSOne9,e83744(2014)；Fischbach,M.A.,Bluestone,J.A.&Lim,W.A.Cell-basedtherapeutics:thenextpillarofmedicine.ScienceTranslationalMedicine5,179ps7–179ps7(2013))。鉴于该大环境，某些细菌将进化为优先在肿瘤内生长可能是不可避免的，因此为工程化疗法的发展提供了天然的平台(Pawelek,J.M.,Low,K.B.&Bermudes,D.Tumor-targetedSalmonellaasanovelanticancervector.Cancerresearch57,4537–4544(1997)；Ruder,W.C.,Lu,T.&Collins,J.J.Syntheticbiologymovingintotheclinic.Science333,1248–1252(2011)；Weber,W.&Fussenegger,M.Emergingbiomedicalapplicationsofsyntheticbiology.NatureReviewsGenetics13,21–35(2011))。尽管已经利用肿瘤内微生物定位来刺激宿主免疫系统靶向癌细胞，此类疗法在理想情况下由被程序化以安全避免全身炎症应答但持续产生局部释放的抗肿瘤物质的细菌组成(Baban,C.K.,Cronin,M.,O’Hanlon,D.,O’Sullivan,G.C.&Tangney,M.Bacteriaasvectorsforgenetherapyofcancer.BioengBugs1,385–394,2010；Cann,S.H.,VanNetten,J.&VanNetten,C.DrWilliamColeyandtumourregression:aplaceinhistoryorinthefuture.PostgraduateMedicalJournal79,672–680,2003)Davila,M.L.etal.Efficacyandtoxicitymanagementof19-28zCARTcelltherapyinBcellacutelymphoblasticleukemia.ScienceTranslationalMedicine6,224–224ra25,2014)。在本文所述的实施方案中，是工程化的临床测试的细菌在阈值群体密度下裂解并释放基因编码的抗肿瘤治疗物中的用途。在裂解时，少量存活的细菌使所述群体再接种，从而导致脉冲裂解和具有隐形体内印迹的递送循环。前述基因回路的工程化的近期研究进展，将合成生物学作为发展生物疗法的新方法(Fischbach,M.A.,Bluestone,J.A.&Lim,W.A.Cell-basedtherapeutics:thenextpillarofmedicine.ScienceTranslationalMedicine5,179ps7–179ps7,2013；Ruder,W.C.,Lu,T.&Collins,J.J.Syntheticbiologymovingintotheclinic.Science333,1248–1252,2011；Weber,W.&Fussenegger,M.Emergingbiomedicalapplicationsofsyntheticbiology.NatureReviewsGenetics13,21–35,2011；以及Folcher,M.&Fussenegger,M.Syntheticbiologyadvancingclinicalapplications.CurrentOpinioninChemicalBiology,2012)。鉴于有益微生物的广泛普及以及它们在体内的功能性作用，细菌为治疗代谢障碍、胃肠疾病和癌症的生物疗法发展呈现了天然的平台(Cho,I.&Blaser,M.J.Thehumanmicrobiome:attheinterfaceofhealthanddisease.NatureReviewsGenetics13,260–270(2012)；Garrett,W.S.Cancerandthemicrobiota.Science348,80–86,2015；Pawelek,J.M.,Low,K.B.&Bermudes,D.Tumor-targetedSalmonellaasanovelanticancervector.CancerResearch57,4537–4544,1997)。随着用于治疗性基因表达的模块的发展的持续进步，未知的可能性是构建动态控制集落生长和治疗物表达的回路(Jeong,J.-本文档来自技高网...

【技术保护点】
细胞，其被基因工程化以在所述细胞的群体达到期望密度时释放多肽。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.09 US 62/145,4171.细胞，其被基因工程化以在所述细胞的群体达到期望密度时释放多肽。2.如权利要求1所述的细胞，其中所述细胞是细菌细胞。3.如权利要求1或2所述的细胞，其中所述多肽是治疗性多肽。4.如权利要求3所述的细胞，其中所述治疗性多肽是杀死肿瘤细胞或抑制肿瘤细胞生长的多肽。5.如权利要求3所述的细胞，其中所述治疗性多肽是引发针对肿瘤细胞的免疫应答的多肽。6.如权利要求3所述的细胞，其中所述治疗性多肽是募集T细胞或树突状细胞的多肽。7.如权利要求3所述的细胞，其中所述治疗性多肽是引起或增强凋亡的多肽。8.如权利要求3所述的细胞，其中所述治疗性多肽是增强抗癌药物的释放和/或效力的多肽。9.如权利要求8所述的细胞，其中所述抗癌药物是脂质体抗癌药物。10.如权利要求1至9中任一项所述的细胞，其中当所述细胞的所述群体达到所述期望密度时，所述细胞裂解。11.如权利要求1至10中任一项所述的细胞，其中所述细胞能够在肿瘤内增殖。12.如权利要求1至10中任一项所述的细胞，其中所述细胞能够在肿瘤的坏死区域内增殖。13.如权利要求1至12中任一项所述的细胞，其中所述细胞是厌氧细胞。14.如权利要求1至13中任一项所述的细胞，其中所述细胞被基因工程化以产生在所述细胞的所述群体达到所述期望密度时裂解所述细胞的多肽。15.如权利要求14所述的细胞，其中裂解所述细胞的所述多肽包含φX174E裂解多肽、来自产生大肠杆菌素的细菌的E7裂解多肽、或λ噬菌体裂解多肽。16.如权利要求15所述的细胞，其中裂解所述细胞的所述多肽包含φX174E裂解多肽。17.如权利要求14至16中任一项所述的细胞，其中裂解所述细胞的所述多肽受可调控型启动子的控制。18.如权利要求15所述的细胞，其中所述细胞产生增加所述可调控型启动子的强度的可扩散诱导物。19.如权利要求17至18中任一项所述的细胞，其中所述可调控型启动子包含luxI启动子或其功能片段。20.如权利要求18所述的细胞，其中所述可扩散诱导物包含酰基高丝氨酸内酯(AHL)。21.如权利要求20所述的细胞，其中所述酰基高丝氨酸内酯通过luxI蛋白的作用产生。22.如权利要求21所述的细胞，其中所述luxI蛋白的表达受luxI启动子的控制。23.如权利要求20至22中任一项所述的细胞，其中所述酰基高丝氨酸内酯结合luxR蛋白，并且所述luxR蛋白激活从所述luxI启动子的转录。24.如权利要求20至23中任一项所述的细胞，其中所述细胞内酰基高丝氨酸内酯的水平由所述细胞内AiiA蛋白的水平调节。25.如权利要求24所述的细胞，其中所述AiiA蛋白的表达受可调控型启动子的控制。26.如权利要求3至25中任一项所述的细胞，其中所述治疗性多肽由所述细胞内的质粒编码。27.如权利要求14至26中任一项所述的细胞，其中裂解所述细胞的所述多肽由所述细胞内的质粒编码。28.如权利要求14至27中任一项所述的细胞，其中所述治疗性多肽由所述细胞内的第一质粒编码，并且裂解所述细胞的所述多肽由所述细胞内的第二质粒编码。29.如权利要求14至27中任一项所述的细胞，其中所述治疗性多肽和裂解所述细胞的所述多肽由所述细胞内的相同质粒编码。30.如权利要求10至29中任一项所述的细胞，其中当所述细胞的群体处于所述期望密度时，所述群体中并非所有细胞均被裂解，从而允许裂解之后所述细胞的再生长并促进所述治疗性多肽的脉冲释放。31.如权利要求18至30中任一项所述的细胞，其中所述诱导物的水平受与裂解所述细胞的所述多肽相同的可调控型启动子的调控。32.如权利要求3至31中任一项所述的细胞，其中所述治疗性多肽包含溶血素E。33.如权利要求1至32中任一项所述的细胞，其中所述细胞优先位于肿瘤的坏死区域内。34.如权利要求1至33中任一项所述的细胞，其中所述多肽释放的时机与基因回路的活性直接或间接耦合。35.如权利要求34所述的细胞，其中所述基因回路包含调控ClpXP蛋白酶活性的基因回路。36.如权利要求35所述的细胞，其中所述释放的多肽包含LAA标签。37.如权利要求35至36中任一项所述的细胞，其中针对所述释放的多肽的所述ClpXP蛋白酶的活性水平受过氧化氢水平的调控。38.如权利要求10至37中任一项所述的细胞，其中所述细胞裂解的时机与基因回路的活性直接或间接耦合。39.如权利要求38所述的细胞，其中与所述细胞裂解的时机耦合的所述基因回路包含调控ClpXP蛋白酶活性的基因回路。40.如权利要求39所述的细胞，其中裂解所述细胞的多肽包含LAA标签。41.如权利要求39至40中任一项所述的细胞，其中针对裂解所述细胞的所述多肽的所述ClpXP蛋白酶的活性水平受过氧化氢水平的调控。42.包含多株权利要求1至41中任一项所述的细胞的集合，其中当各株达到所述期望密度时所述株释放不同的多肽。43.如权利要求42所述的集合，其中所述多株中的各株具有针对不同抗生素的抗性。44.如权利要求42所述的集合，其中所述多株中的各株产生作用于所述集合中其它株的细菌素。45.如权利要求42所述的集合，其中所述多株中的至少一株以不同于所述集合的其它株中至少一株的释放频率的频率释放多肽。46.向个体提供多肽的方法，其包括向所述个体施用权利要求1至41中任一项所述的细胞，其中在促进所述个体内所述细胞释放所述多肽的条件下进行所述施用。47.治疗个体中的健康病况的方法，其包括向所述个体施用权利要求1至41中任一项所述的细胞，其中所述多肽是治疗性多肽。48.如权利要求46至47中任一项所述的方法，其中所述多肽是杀死肿瘤或者抑制肿瘤生长的多肽，并且其中以将所述细胞递送至所述肿瘤的方式施用所述细胞。49.如权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰夫·黑斯蒂，列弗·提斯米瑞，穆罕默德·奥马尔·迪恩，亚瑟·普林德，桑吉塔·巴蒂亚，塔尔·达尼诺，
申请(专利权)人：加利福尼亚大学董事会，麻省理工学院，
类型：发明
国别省市：美国,US