文章解读 | 免疫冷清，细菌破冰
文章题目：Multi-faceted immunomodulatory and tissue-tropic clinical bacterial isolate potentiates prostate cancer immunotherapy
研究人员：Jonathan Anker团队
发表时间：2018. 04
期刊名称：Nature Communications
影响因子：12.353研究亮点
免疫抑制剂疗法并不能在免疫力“冷”的肿瘤上起效，如前列腺癌，这类癌症缺乏肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）。研究人员假设组织特异和免疫刺激性的细菌有增强免疫疗法效果的潜力。本文中研究人员展示了一种病人体内的微生物——CP1，与抗PD-1免疫疗法结合，可以提高生存率并减少了肿瘤负荷。尿道内注射CP1能归巢并定植于肿瘤，并且不引起全身毒性。CP1增加了免疫原性癌细胞死亡，T细胞毒性，多种免疫细胞肿瘤浸润，包括激活的CD8 T细胞、Th17 T细胞、成熟树突状细胞、M1巨噬细胞和NK细胞。CP1证明了组织特异微生物可以增加肿瘤免疫原性，并使免疫疗法抵抗癌症类型敏感化。
研究背景
近年来免疫阻滞剂疗法已经展现出极大的潜力，抗PD-1/PD-L1和抗CTLA-4阻滞抗体在多种癌症中都获得治疗许可。这些免疫疗法的有效性依赖于治疗时肿瘤浸润淋巴细胞程度，而这一点与肿瘤是否为高突变肿瘤、能产生肿瘤新抗原相关。因而，许多并没有高突变率的癌症，就很难受益于该疗法。其中包括前列腺癌，男性中一种最为流行的非皮肤癌症，其占男性癌症死亡总数第二位。因而免疫阻滞剂在前列腺癌症患者身上并不能取得良好效果，尽管前列腺肿瘤高表达PD-L1，仅存的少量TILs也高表达PD-1。
微生物，特别是致病菌可以通过人体定植于特定组织，可能取得更加个性化的作用。研究人员假定，组织来源的细菌可表现出的组织嗜性和免疫刺激性，在抵抗肿瘤类型中可以被用于增强免疫疗法效能。
其中一种微生物便是CP1，这是一种尿道致病性大肠杆菌，由慢性前列腺炎患者前列腺分泌液分离得来。尿道内注射CP1可以特定定植于鼠前列腺，介导局部组织特异Th1/Th17 T细胞浸润。对此研究人员的假设是，CP1可以在已形成免疫抑制的肿瘤中用于驱动治疗性抗前列腺肿瘤免疫反应。
本文中，研究人员证明了在多种临床前列腺癌模型中，CP1可以归巢并定植于肿瘤，介导多种抗癌免疫细胞浸润，增加肿瘤免疫原性，并降低了瘤内微环境中免疫抑制免疫细胞类型和分子，这样致使组合PD-1阻滞剂的临床效果显著。除此之外，这些结果也概述了发掘其它潜在组织特异细菌用于增强患有免疫力“冷”的癌症临床效果的流程。
研究成果
CP1是一种从一名患有慢性前列腺炎的病人体内获取的大肠杆菌，先前报道已证明该菌可以归巢于鼠类前列腺并介导组织特异感染反应。研究人员将CP1尿道内注射小鼠模型对CP1进行研究。如图1所示，良性前列腺肿瘤小鼠模型中尿道内注射CP1，菌落形成单位（colony forming units, CFUs）在肿瘤部位最高，证明其归巢能力。
图1 细菌在膀胱，前列腺肿瘤，同侧异侧肾脏，肝脏和脾的定殖性
由此，研究人员评估了CP1转变免疫力“冷”前列腺肿瘤微环境的能力。如图2所示，CP1不止增加了肿瘤间充质和外周学中T细胞含量，也增加了瘤内T细胞含量。进一步分析发现，CP1注射组CD8肿瘤浸润淋巴细胞（tumor infiltratinglymphocytes, TILs）增加同时，也上调了TNFα和PD-1标记激活，并且在肿瘤引流淋巴结内（draining lymph nodes,dLNs）上调IFNγ表达。
图2 流式细胞术和免疫组化展示淋巴细胞浸润情况
下一步，研究人员检验了CP1和PD-1阻滞剂共同对前列腺癌的效果。CP1和PD-1阻滞剂（CP1 + PD-1）免疫组合疗法显著增加了生存率。相反，单独使用CP1或抗PD-1单抗并没有显著增加生存率（图3）。
图3 前列腺癌中，CP1组，PD-1抗体组和CP1+PD-1组合组对比对照KM生存曲线图
为挑战免疫组合疗法效果，研究人员将该疗法应用于另一种进展更加凶猛并有免疫抑制的晚期前列腺癌模型上，即PTEN缺乏型前列腺癌。缺乏PTEN与前列腺癌和乳腺癌上调PD-L1有关，与黑色素瘤中下调TILs和PD-1阻滞剂抵抗相关。模型小鼠同样尿道内注射CP1，之后加上抗PD-1抗体。和之前观察一致，单独使用CP1或抗PD-1单抗疗法不能显著增加小鼠生存，而CP+PD-1免疫组合疗法生存率有1.5倍显著增加（图4）。
图4 晚期前列腺癌中，CP1组，PD-1抗体组和CP1+PD-1组合组对比对照KM生存曲线图
为验证是否CP1召集的TILs是免疫疗法的必要部分，研究人员使用芬戈莫德来抑制T细胞从淋巴结进入外周血，这样做并不会影响原本的肿瘤浸润淋巴细胞效果，因而只是抑制了由CP1召集的T细胞。在这种情况下，芬戈莫德成功阻断CP1引起的TILs增加，并逆转了CP1+PD-1免疫组合疗法的效果。证明CP1召集的TILs对抗癌反应的重要性。
文章总结
免疫检查点抑制剂迄今为止未能在前列腺癌症上有显著效果。与其他免疫力“冷”和无反应癌症类型一样，前列腺肿瘤有高表达PD-L1，它们的微环境中缺乏TILs并富集Tregs和M2-极性肿瘤相关巨噬细胞，而TILs却高表达PD-1，这些都与癌症进展和死亡相关。然而，另一种这些癌种的共性是往往被致病菌定值。在这里，研究者证明了一种从病人中提出的特异定值前列腺细菌CP1，可以用于增强多种前列腺癌症模型的免疫疗法效果。CP1可以顺尿道特异归巢于前列腺癌，而不入侵肾脏或引起全身毒性反应。CP1可以增加CD8和CD4 TILs，二者均与PD-1阻滞剂反应相关，而且T细胞上调表达INFγ、颗粒酶B、穿孔素和TNFα，这些都与抗癌免疫反应相关。除此之外CP1还降低了Treg，相应增加了Th17T细胞。以上CP1功效，使其能重编前列腺肿瘤微环境，因而可以使肿瘤对抗PD-1免疫疗法的敏感性。
小编评论
检查点阻滞剂疗法在多种突变负荷高、免疫浸润好的肿瘤类型中取得良好的效果，但对于前列腺癌这类免疫“冷”的癌症，研究人员创新性的用能细菌给免疫力加了把火，上调细胞因子，调集免疫细胞浸润癌症区域，重编免疫微环境，使得免疫阻滞剂可以发挥疗效。
参考文献：
[1]Anker J F, Naseem A F, Mok H, et al. Multi-faceted immunomodulatory and tissue-tropic clinical bacterial isolate potentiates prostate cancer immunotherapy[J]. Nature communications, 2018, 9(1): 1591.
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