在癌症治療中，常規的化療方式已經幫助非常多的患者延長生存期，但是化療仍然有着不小的副作用。由於化學藥物會無差別地攻擊增殖速度較快的細胞，像健康的毛囊細胞、胃壁細胞都會大面積受損，患者會因此脫髮、反胃。
為了更加精準地狙擊癌細胞，保護健康細胞的生存，科學家也在尋求更好地替代治療手段，而一類很有潛力的助手竟然是我們平時同樣會覺得危險的微生物。加州理工學院的研究者近期設計出了一類工程化、可由聲波控制的細菌，這些細菌會充當精準殺滅癌細胞的工具。當細菌被注入到小鼠體內時，它們可以滲入到腫瘤內部，此時可以研究者可以觸發安裝在細菌中開關釋放抗癌藥物。
據《自然-通訊》的論文，研究使用的是一種名為Nissle 1917的大腸桿菌，首先其安全性已經得到了驗證，並被批准在人類醫療途徑中使用。在進入血液中之後，這些細菌會移動到全身各處，當然我們的免疫系統並不會閑着，會將大部分細菌都清除掉，唯獨有一個地方它們無能為力，那就是腫瘤區域。由於腫瘤微環境中常常會出現免疫抑制，因此遷徙到此處的細菌也會存活下來。
有了專門定居腫瘤的前提，研究團隊決定對細菌進行改造，通過插入新基因來讓它可以搭載我們所需的特性。第一種引入的基因用於產生納米抗體，這些抗體能夠抑制腫瘤抵抗免疫系統的蛋白，可以打破免疫抑制的腫瘤微環境。另一種基因則類似熱感應開關，只有溫度達到一定限度時才會激活納米抗體基因，相當於把控着納米抗體的表達。
在實驗中，這種溫度開關的激活條件為42-43℃，這意味着在正常的體溫下納米抗體是不會釋放的，研究者需要額外地通過外部引入條件製造升溫的情形。當然有些腫瘤在體內深處，細菌也無法通過體表加溫來觸達。
在這裡，研究者特別使用了超聲聚焦技術，該技術可以利用超聲波為能源，將多數聲波發射到體內深處併發生聚焦，通過聲波和熱能的轉化來控制局域的溫度。聚焦點周圍的組織不會受到影響，因此只會讓腫瘤處於特殊的溫度環境下。
為了測試工程菌是否會按照預期工作，他們選取了一批腫瘤小鼠，待腫瘤長到一定體積后，小鼠接受了細菌注射。研究使用的超聲技術可以5分鐘，讓腫瘤區溫度從37℃提升到43℃。實驗結束后，研究者對腫瘤樣本進行了取樣分析。
與對照組相比，超聲技術搭配工程菌可以顯著縮小腫瘤體積，並且腫瘤中的工程菌在被激活后仍然可以存活兩周以上。在6個被處理的腫瘤中有一個在治療后完全消失。此外，這些工程菌只會聚集在腫瘤區，小鼠的肝臟、脾臟樣本中工程菌數量都非常低，唯一的副作用是皮膚可能有一些燙傷。
“這些結果非常樂觀，它表明我們可以在適當的時間為腫瘤提供靶向治療，”研究的主要作者Mikhail Shapiro博士稱，未來他們考慮改進的方向是設法在使用超聲波前能夠對工程菌進行可視化，保證激活是有效的，這樣可以更精準地進行治療腫瘤。