《Biomarker Research》：Peripheral blood CXCL1 serves as a non-invasive dynamic biomarker for intratumoral colonization of attenuated Salmonella
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减毒溶瘤细菌（attenuated oncolytic bacteria）是癌症治疗中有前景的靶向递送平台；然而，缺乏非侵入性生物标志物（non-invasive biomarker）监测其持续瘤内定植（intratumoral colonization），严
减毒溶瘤细菌（attenuated oncolytic bacteria）是癌症治疗中有前景的靶向递送平台；然而，缺乏非侵入性生物标志物（non-invasive biomarker）监测其持续瘤内定植（intratumoral colonization），严重限制了临床转化、疗效评估和安全性监测。在此，研究人员发现外周血CXCL1的持续升高可作为减毒沙门氏菌（attenuated Salmonella）在实体瘤（solid tumors）中持续定植的动态、非侵入性生物标志物。在四种原位临床前模型（orthotopic preclinical models）（包括肺癌、乳腺癌和膀胱癌，以及黑色素瘤）中，有效细菌定植特异性驱动了循环CXCL1的长期升高。聚焦黑色素瘤模型，通过瘤内抗生素快速清除细菌可使CXCL1恢复至基线水平。此外，与定植缺陷突变株（colonization-deficient mutant strain）的比较证实，CXCL1升高严格依赖于瘤内而非全身细菌负荷。机制上，单细胞RNA测序（single-cell RNA sequencing, scRNA-seq）揭示，定植于肿瘤的细菌通过直接激活和募集中性粒细胞、单核细胞和癌相关成纤维细胞（cancer-associated fibroblasts, CAFs）深刻重塑肿瘤微环境（tumor microenvironment, TME），这些细胞是CXCL1产生和全身泄漏的主要细胞来源。这些发现突出外周血CXCL1作为稳健且可操作的生物标志物，用于实时监测溶瘤细菌定植，为临床应用中的给药优化和生物安全性评价提供关键指导。
研究背景与问题：溶瘤细菌，尤其以减毒沙门氏菌为代表，可利用肿瘤微环境（tumor microenvironment, TME）的缺氧、坏死和免疫抑制特征，在肿瘤内选择性聚集并持续定植（>14天）。通过合成工程改造，此类细菌可作为递送治疗载荷的多功能平台，实现协同杀瘤和免疫激活。尽管经典沙门氏菌底盘菌株VNP20009推动了临床转化，但仍缺乏简单、动态且可靠的生物标志物来评价有效且持续的瘤内细菌定植，这限制了实时疗效评估、给药优化和生物安全监测。因此，研究人员利用四种原位临床前模型（肺癌、黑色素瘤、乳腺癌和膀胱癌），首次报道外周血CXCL1持续升高可作为减毒沙门氏菌持续瘤内定植的动态、非侵入性生物标志物。该研究发表于《Biomarker Research》，其意义在于为溶瘤细菌治疗的临床试验设计、剂量优化和安全性评价提供可操作参数。
关键技术方法：关键技术包括以减毒沙门氏菌VNP20009为底盘，结合LuxCDABE生物发光系统和AT（Antitoxin-Toxin）质粒稳定元件构建VNP-LuxCDABE用于体内长期追踪；建立四种小鼠原位肿瘤模型，来源包括静脉注射LLC肺癌、皮下腋窝B16-F10黑色素瘤、原位乳腺脂肪垫4T1乳腺癌和膀胱内MB49膀胱癌；采用多重细胞因子谱分析；进行瘤内多价抗生素清除实验；比较野生型VNP与ΔhtrA-VNP菌株；使用单细胞RNA测序（scRNA-seq）、免疫荧光（immunofluorescence, IF）和体外Transwell共培养。未涉及人类样本队列。
研究结果：小标题1：减毒沙门氏菌的持续瘤内定植驱动外周血CXCL1显著升高。研究人员通过VNP-LuxCDABE静脉给药发现，细菌在24小时内靶向肿瘤，并在四种模型中持续增殖超过9天，其中黑色素瘤信号最强。72小时后，多种促炎细胞因子（包括CXCL1、IL-1β、IL-6和GM-CSF）在肿瘤组织和外周血中显著升高。外周血CXCL1表现出最稳健且持续的升高（>15天），黑色素瘤模型中第1、3、9、15天分别较盐水组升高21.7、20.5、11.3和11.6倍；第3天时，肺癌、乳腺癌和膀胱癌模型血CXCL1分别升高7.1、10.5和4.8倍。循环CXCL1定性地指示成功瘤内定植，而非细菌负荷的线性剂量计。细菌在肝脾中的负荷仅为肿瘤约1/1000，血液中细菌12小时内清除，提示CXCL1升高源自富集细菌的组织，主要是肿瘤，而非循环残留细菌。瘤内多价抗生素快速清除细菌后，瘤内和外周血CXCL1迅速恢复至基线，说明CXCL1异常升高严格依赖持续细菌刺激。进一步比较发现，ΔhtrA-VNP在健康器官定植显著降低，但与野生型VNP在荷瘤小鼠中诱导相当的血液CXCL1升高；两种菌株均不能在健康小鼠中诱导持续CXCL1升高。这些结果说明，持续外周血CXCL1特异性反映瘤内细菌定植。值得注意的是，ΔhtrA-VNP丧失抗肿瘤活性并未影响其诱导CXCL1升高，提示CXCL1不适合作为细菌抗肿瘤反应的生物标志物。
小标题2：减毒沙门氏菌激活瘤内髓系细胞和CAFs驱动CXCL1显著升高。研究人员对黑色素瘤组织进行单细胞RNA测序（scRNA-seq），发现TME发生广泛重塑，表现为大规模髓系细胞募集和激活。Cxcl1表达在细菌处理小鼠肿瘤中的大多数细胞类型上调。癌相关成纤维细胞（CAFs）和单核细胞的CXCL1转录水平最高，较盐水组分别增加4.1倍和14.2倍。加权贡献分析表明，中性粒细胞因其大量瘤内募集和激活也显著贡献总CXCL1。亚聚类分析鉴定出炎症性CAFs（inflammatory CAFs, iCAFs）、炎症性单核细胞和活化中性粒细胞为主要CXCL1产生者。免疫荧光分析结果一致，菌株处理导致瘤内中性粒细胞显著增加，CXCL1水平升高，并且CAFs的CXCL1产生显著上调。体外共培养显示，细菌不仅直接激活髓系细胞和CAFs快速诱导CXCL1，还通过TME中细菌诱导的炎症信号协同增强其表达。
讨论与结论：研究人员总结认为，减毒沙门氏菌在实体瘤中的持续定植驱动CXCL1的持续局部产生和全身泄漏，这一过程主要由被募集/活化的中性粒细胞、单核细胞和CAFs协调。上调的CXCL1可通过CXCL1–CXCR2轴进一步募集和激活中性粒细胞，触发活性氧（reactive oxygen species, ROS）释放以控制瘤内细菌，同时可能介导肿瘤细胞毒性。外周血CXCL1有望成为稳健、非侵入性的生物标志物，用于动态监测瘤内细菌定植，为溶瘤细菌治疗的临床试验设计、给药优化和安全性评价提供高度可操作的参数。值得注意的是，其他溶瘤细菌治疗后也观察到CXCL1水平升高，提示这些发现可能具有潜在通用性，值得进一步探索。研究结论部分翻译为：总之，该项研究证明，减毒沙门氏菌在实体瘤中的持续定植驱动CXCL1的持续局部产生和全身泄漏，主要由被募集/活化的中性粒细胞、单核细胞和CAFs协调。上调的CXCL1可通过CXCL1–CXCR2轴进一步募集和激活中性粒细胞，触发活性氧（ROS）释放以控制瘤内细菌，同时可能介导肿瘤细胞毒性。外周血CXCL1可能成为稳健、非侵入性生物标志物，用于动态监测瘤内细菌定植，为溶瘤细菌治疗的临床试验设计、给药优化和安全性评价提供高度可操作的参数。值得注意的是，其他溶瘤细菌治疗后也观察到CXCL1水平升高，表明这些发现可能具有潜在通用性，值得进一步探索。
