science热点追踪：PD-1对上皮性肿瘤的治疗居然受到肠道菌群的调控

科研像榴莲，又臭又甜！

免疫治疗无疑是当下肿瘤研究领域的一大热点，相信各位科研筒子们对PD-1的靶点治疗早有耳闻。鉴于PD-1对黑色素瘤，非小细胞肺癌和肾癌在临床的治疗上有非常积极的效果，临床的朋友们也对PD-1相关的免疫疗法抱有极大的兴趣。今天小榴莲就以一篇Science文章为例，和大家一起了解一下PD-1的最新研究进展。这篇文章于11月2号发表在sciience杂志上，题目为"Gut microbiome influences efficacy of PD-1-based immunotherapy against epithelial tumors"

1，背景介绍：

PD-1中文译名“程序性死亡受体1”，由日本学者Ishida 从凋亡的小鼠 T 细胞杂交瘤 2B4.11 中发现，可是后来的研究发现PD-1和细胞的程序性死亡毛线关系也没有，只是随着后来PD-1的名声大振，就延续了这个名字。PD-1和它的配体PD-L1结合以后可以抑制T细胞的增值以及细胞因子的产生。研究表明，PD-1/PD-L1复合物主要通过限制慢性炎症、感染或癌症中的 T 细胞活性，从而限制自身免疫。在肿瘤自身的发生发展过程中，常伴随着免疫抑制机制帮助肿瘤逃脱自身免疫系统的制裁，在这个过程中PD-1就起到了重要的调节作用。所以在某些特定的肿瘤中，PD-1的抗体可以阻断PD-1/PD-L1信号，促进T细胞的增值和活性，有效的治疗肿瘤。

关于目前的研究中，PD-1的单克隆抗体（免疫检查点抑制剂）在阻断PD-1信号之后，对黑色素瘤，非小细胞肺癌和肾癌有明显的治疗效果，但是这中间大约有60％-70％的病人在最初使用PD-1抗体进行治疗时就存在抗性（治疗耐受）。而这篇文章主要就是想探索抗生素的使用（或者说肠道菌群的紊乱）和病人对PD-1的治疗抗性是否存在关系。

2，结果分析：

本文的研究者首先以小鼠为基础建立了MCA205纤维肉瘤和RET黑色素瘤的小鼠荷瘤模型。大家从红色表示的口服ATB的处理组（antibiotics, 抗生素）可以看出，PD-1抗体对这两种肿瘤的治疗效果变差了。说到这小编也是感慨万千，有一种阳性结果叫做别人的阳性结果。

想必激动之余作者抑制住狂喜，抓紧问了自己一个问题，那我用PD-1抗体和CTLA4抗体（抑制CTLA4可抑制肿瘤的增值和分化）联合治疗呢？实验结果和图A非常一致，赤裸裸的阳性结果摆在面前。只要你用抗生素，那么对不起，PD-1抗体和CTLA4抗体的治疗效果变差了（红色）。

接下来本文的研究者摆出了可以说这篇文章最精彩的结果, 他们收集了很多前期经过其他手段治疗又接受PD-1免疫疗法的肿瘤病例，其中包括140例非小细胞肺癌病例、67例肾癌病例、42例尿路上皮细胞癌病例。这249例病人中，有69例病人在使用PD-1抑制剂治疗前两个月内以及治疗后的一个月后都要口服广谱性的抗生素。非常具有临床价值的一组数据：无论综合分析这三种肿瘤病例（图C）还是单独分析这三种肿瘤病例（图D和图E），口服过抗生素的一组病人其总体生存期（overall survival）以及无进展生存期（Progression-free survival）都明显的变短了。确定地没有争议地论证了口服抗生素阻碍了PD-1抑制剂对肿瘤的治疗效果。

在以往的研究中，大家公认的一点就是抗生素的服用会直接影响到肠道菌群的组成，所以本文的研究者自然就把造成这种现象的原因怀疑到了肠道菌群的头上。是不是肠道菌群稳态的破坏影响了PD-1抑制剂的治疗效果呢？于是他们就对肠道菌群的宏基因组（the genomes of the total microbiota found in nature）进行了鸟枪法测序，通过对PD-1治疗耐受和PD-1治疗敏感的病例肠道菌群对比分析，以及无进展生存期在三个月以上和无进展生存期在三个月以下的病例肠道菌群对比分析，研究者终于找到了她梦寐以求的真命天子-A.muciniphila.

文章做到这里，又一个需要深入思考的问题随之而来，在PD-1抑制剂使用时，肠道菌群是如何影响了免疫系统进而影响了肿瘤的治疗呢？为回答这个问题，研究人员收集了接受PD-1抑制剂治疗后27例非小细胞肺癌病人和28例肾癌病人的外周血，并分析了对肠道菌群特异的记忆型T细胞。研究结果显示Th1和Tc1在使用PD-1抑制剂以后产生了免疫应答。根据报道，Th1辅助型T细胞主要介导对抗细胞内细菌和原虫的免疫反应 ，主要由IL-12诱发驱动，其最重要的执行因子为干扰素-γ；而Tc1细胞是一类可以大量产生干扰素-γ的CD8+T细胞，数据一致的是干扰素-γ的变化响应了这一过程。

接下来，研究人员构建了粪便菌群的小鼠移植模型，将对PD-1抑制剂治疗敏感或耐受的病人粪便菌群移植到无菌小鼠（germ-free mouse）和SPF小鼠（经过喂食抗生素）中，在此模型基础上诱导MCA205纤维肉瘤，并用PD-1进行治疗。结果显示，无论是在germ-free小鼠还是SPF小鼠中，接受PD-1抑制剂敏感型病人粪便菌群的实验组，PD-1抑制剂对MCA205纤维肉瘤的治疗效果更佳，肿瘤体积更小。

并且在PD-1抑制剂治疗以后，肿瘤微环境中CXCR3+CD4+T细胞发生了积累，同时PD-L1在脾脏T细胞中表达量有所上升。CXCR3+CD4+的T细胞对肿瘤有杀伤作用。同时生物发光检测（Bioluminescence monitoring）显示，在接受了PD-1治疗敏感型病人粪便菌群之后，PD-1抑制剂和CTLA4抑制剂联合使用使得肿瘤彻底消失了。

至此本文的研究脉络已经十分的清晰，某些特定的菌群可以增益PD-1抑制剂的治疗。为了更进一步的论证这个结果，研究者做了相关的恢复实验。抗生素处理的小鼠对PD-1抑制剂的治疗存在耐受，但是细菌Akkemansia或者与E.hirae联合使用可以修复这种影响（图A）。并且这两种菌群的接种也可以修复移植PD-1治疗耐受的病人菌群的影响（图C），同时这两种菌群在LLC肺癌模型中也显著的增加了PD-1抑制剂的治疗效果（图B）。

小榴莲猜想接下来可能是reviewer问的问题，亦或是研究人员想讲一个更完整的story。研究人员发现PD-1治疗中特定的菌群可以引起肠系膜淋巴结（mLN）中CCR9+CD4+T细胞显著增加，那么这些细胞是不是充当了捍卫领土完整驱逐杀死肿瘤的光辉作用呢？于是研究人员又跑去测了下肿瘤微环境CCR9+CD4+T细胞的含量，答案是：是的。另外，Foxp3作为抑制免疫的Treg细胞的maker，在Akkemansia的影响下，其在CD4+细胞中的比例也是下降的，这也就说明了这些特定的菌群能激活免疫系统，并且这种调节是IL-12依赖的，IL-12抗体的使用抑制了PD-1抑制剂的治疗作用。至此一篇完美的science就结束了，文中有些补充材料没有讲到，感兴趣的小伙伴可以拿来再仔细研读奥。

小榴莲结语：

小榴莲读完这篇文献感触还是颇深的，俗话讲病从口入，肠道是人体中每天接触外来抗原最多的器官，肠道免疫系统对人体健康的影响深渊。在科研上，我们应该充分的考虑肠道免疫系统对疾病以及疾病治疗的影响。在临床治疗上，我们也应该更加慎重的看待抗生素的使用。从一个整体的角度来看待科学研究和临床治疗。当然最后小榴莲还是想拉风的说一句：敬畏生命，认真科研。

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