Verification of Recombinant Mycobacterium smegmatis in bladder cancer mice model and discovery of diagnostic markers through the application of bladder cancer clinical data

Abstract

BCG (Bacillus Calmette–Guérin) therapy, a treatment for bladder tumor, is known as the most effective and only treatment that can inhibit the progression from high-risk NMIBC to MIBC after TURBT. However, approximately 30-45% of NMIBC patients show no response, and about 20% experience side effects. Moreover, BCG production faces a global supply shortage due to the slow growth rate of the tuberculosis bacterium and strict manufacturing processes. Previous studies have suggested the potential of the rSmeg-MIF-IL7 vaccine as an alternative to BCG for anti-tumor immunotherapy. Here, we first created a mouse bladder cancer model and administered the rSmeg-MIF-IL7 vaccine, confirming its anti-tumor effects. Additionally, bioinformatics analysis revealed immune infiltration of CD8+ and CD4+ memory T cells within tumor samples from the rSmeg-MIF-IL7 group. To further investigate the clinical therapeutic potential, we conducted an association analysis of our gene expression data with the TCGA dataset. As a result, we identified 8 genes, including CCL15 and SIGLEC6, as diagnostic markers capable of distinguishing patient groups suitable for rSmeg-MIF-IL7 vaccine therapy based on gene expression related to survival and malignancy. In conclusion, we demonstrated the anti-tumor effects of rSmeg-MIF-IL7 in a mouse bladder cancer model and confirmed its potential for clinical application.

방광암의 치료제인 BCG(Bacillus Calmette–Guérin)는 고위험 NMIBC의 TURBT 이후 MIBC 로의 진행을 억제할 수 있는 가장 효과적이고 유일한 치료로 알려져 있다. 하지만, 약 30-45%의 NMIBC 환자가 무반응을, 약 20%의 환자가 부작용을 경험한다. 또한, BCG 생산은 결핵균의 느린 성장 속도와 엄격한 제조과정으로 현재 전세계적인 공급 부족 문제를 겪고 있다. 이전 연구에서 BCG 의 대안으로 제시된 rSmeg-MIF-IL7 백신을 항 종양 면역 치료제로서의 가능성을 제시했다. 우리는 마우스 방광암 모델을 만들어 rSmeg-MIF-IL7 백신을 투여를 첫 시도하였고 결과적으로 항 종양 효과와 bioinformatics 분석에서 rSmeg-hMIF-hIL7 그룹에서의 종양 샘플 내에 CD8+, CD4+ memory T cells 의 면역 침윤을 확인하였다. 추가로 임상적으로 치료제로써 가능성이 있는지 확인하기 위해 우리의 유전자 발현 분석과 TCGA 데이터 셋의 연관성 분석을 진행했고 유전자 발현에 따른 생존 여부와 악성도를 판별한 결과 rSmeg-MIF-IL7 백신 치료에 적합한 환자 그룹을 판별할 수 있는 diagnostic markers 인 CCL15, SIGLEC6 등 8 가지의 유전자들을 발굴하였다. 결론적으로, 우리는 rSmeg-MIF-IL7 의 마우스 방광암 모델에서의 항종양 효과를 보여주었고 임상적으로 적용할 수 있는 가능성까지 확인할 수 있었다.