目的:结肠癌与肺癌、前列腺癌和乳腺癌一起被认为是世界上最常见的肿瘤之一。结肠癌常用的治疗方法是腹腔镜手术联合化疗,但是这种传统的治疗方式在治疗肿瘤的同时也给患者带来不可逆的伤害。近年来,手术辅助化疗在肿瘤治疗领域被认为是有效的,但是化疗药物的靶向性较差,杀死肿瘤细胞的同时又会破坏人体自身免疫系统的功能。为了解决传统治疗方式给患者带来的伤害,人们开始研究肿瘤治疗的新方式。由于实体瘤内缺氧以及独特的肿瘤微环境;经改造后活的微生物细菌甚至溶瘤病毒开始被用于肿瘤靶向治疗。然而如何在调控细菌释放药物之前明确细菌在体内的分布,从而确定药物释放的时间仍是亟待解决的问题。因此,本研究基于温控开关载体p Cali2及聚焦超声的热效应,运用基因工程手段构建载体Tlp A-miRFP720-p Rp L-IFN-γ-miRFP680,并将载体转入大肠杆菌MG1655获得聚焦超声可调控细菌（Ultrasound reg ulated bacteria,URB）。该细菌可以在体温37℃时表达近红外荧光探针miRFP720示踪细菌在肿瘤内的聚集,又可以在42℃时表达治疗基因IFN-γ和近红外荧光探针miRFP680同时监测细菌量;因此实现细菌精准靶向肿瘤之后释放治疗药物的目的。构建温控开关载体Tlp A-miR FP720-p Rp L-IFN-γ-miRFP680,并将该载体转入大肠杆菌MG1655,获得聚焦超声可调控细菌,并对该细菌的温度及超声响应性进行了验证同时验证了细菌的肿瘤靶向性;检测IFN-γ在聚焦超声可调控细菌内的表达量,验证IFN-γ的肿瘤细胞杀伤效果及其对肿瘤细胞活力的影响;采用动物实验体内验证聚焦超声调控细菌靶向治疗肿瘤的效果,评估聚焦超声调控细菌治疗肿瘤的生物安全性。方法:温控开关载体p Cali2通过addgene获取;IFN-γ质粒由中国科学院深圳先进技术研究院严飞研究员和同课题组陈宇浩师兄惠赠;近红外荧光探针miRFP680和miRFP720由中国科学院深圳先进技术研究院储军研究员惠赠。通过同源重组的方法将miRFP680、miRFP720和IFN-γ连接在温控开关载体p Cali2,获得重组载体Tlp A-miRFP720-p Rp L-IFN-γ-miRFP680。采用化学转化的方法将重组载体转入大肠杆菌MG1655,获得聚焦超声可调控细菌。采用小动物活体成像仪分析聚焦超声对体内外细菌的调控作用。采用ELISA实验定量检测IFN-γ的表达量。使用细胞增殖毒性检测CCK-8实验检测IFN-γ对细胞的毒性。经Calcein-AM PI双重染色标记分析活死细胞水平评估IFN-γ对于结肠癌细胞的杀伤效果。建立结肠癌皮下瘤小鼠模型,使用聚焦超声联合细菌治疗肿瘤,通过游标卡尺记录小鼠肿瘤体积的变化评价聚焦超声调控细菌治疗肿瘤的效果,采用体重秤记录小鼠体重的变化、H＆E切片、血生化和血常规指标来评估聚焦超声调控细菌治疗肿瘤的生物安全性。结果:通过小动物活体成像仪的近红外成像结果可知本研究成功获得聚焦超声可调控细菌。聚焦超声加热诱导后该细菌表达近红外荧光探针miRFP720,且近红外荧光信号的强度与聚焦超声的辐照时间成正比。除此以外,近红外荧光探针miRFP680在体内还可以示踪细菌在肿瘤内的聚集。聚焦超声辐照细菌也可以产生IFN-γ。聚焦超声辐照细菌产生的IFN-γ的浓度为370pg/ml,是单纯细菌组的20倍。CCK-8实验检测IFN-γ对结肠癌细胞的杀伤效果在50%左右。同时Calcein-AM PI双重染色标记分析活死细胞水平也发现IFN-γ对结肠癌细胞有杀伤效果;IFN-γ浓度越高,细胞杀伤效果越明显。体内聚焦超声调控细菌靶向治疗结肠癌有显著效果。治疗组小鼠的体重与对照组相比没有显著变化。组织H＆E切片、血常规和血生化的结果表明聚焦超声调控细菌治疗肿瘤在生物的安全性方面没有问题。结论:本研究成功获取聚焦超声可调控细菌,并验证了重组细菌在聚焦超声辐照下可以诱导目的基因的表达。同时验证了细菌的肿瘤靶向性。聚焦超声辐照细菌可以产生IFN-γ,并且产生的IFN-γ对于结肠癌细胞可以抑制结肠癌细胞的增殖。除此以外,聚焦超声调控细菌在抑制小鼠结肠癌生长的同时并不会对小鼠本身的安全性造成危害。