奇點糕還記得,2018年開年,腸道微生物攜手免疫治療在《科學》雜志連發(fā)三篇文章,一次又一次地證明:腸道微生物對免疫治療的療效起著決定性作用,研究人員也在不斷挖掘能夠增強免疫治療效果的菌種。
一年過去了,在2019年的開年,奇點糕再次等來了腸道微生物和免疫治療的好消息。在1月下旬的《自然》雜志上,來自日本慶應義塾大學醫(yī)學院的KenyaHonda博士帶領團隊發(fā)表研究,他們找到了11株腸道微生物,能夠增加CD8+T細胞的水平,增強由它介導的抗腫瘤免疫反應,抑制腫瘤進展的效果與免疫檢查點抑制劑持平,甚至更好!兩者聯(lián)合使用時,抗腫瘤效果更加優(yōu)秀[1]。
在過去的研究中,研究人員們大多關注的是CD4+T細胞,對腸道微生物與CD8+T細胞的相互作用了解的很少,但其實,微生物介導的CD8+T細胞的激活在宿主抵抗病原體感染和抗腫瘤免疫反應中也發(fā)揮著非常重要的作用[2,3]。與主要發(fā)揮“輔助”作用的CD4+T細胞(輔助T細胞)不同,CD8+T細胞也叫作細胞毒性T細胞,可以直接殺死癌細胞和被病毒等感染的細胞。
在這次的研究中,研究人員首先招募了六名健康的志愿者,采集了他們的糞便樣本,再分別移植給無菌小鼠。結果發(fā)現(xiàn),小鼠們產(chǎn)生干擾素γ的CD8+T細胞(INFγ+CD8T細胞)的水平相差不少,其中移植了第二名志愿者糞便樣本的小鼠水平最高。
毫無疑問,接下來的工作就是要找到提高了INFγ+CD8T細胞水平的具體腸道微生物了。經(jīng)過抗生素處理、16SrRNA測序和一系列篩選,研究人員初步鎖定了26株菌株,在它們中,通過不同的組合和實驗分析,最終,有11株脫穎而出,它們與INFγ+CD8T細胞水平呈最強的正相關關系。
不僅如此,研究人員還發(fā)現(xiàn),這11株菌株組成了一個“聯(lián)合體”(11-mix),它們共同發(fā)揮作用,其中,4株非擬桿菌目的細菌是聯(lián)合體的“核心”(4-mix),另外7株擬桿菌目的細菌(7-mix)則扮演著“支持者”的角色。
找到了這11株菌株之后,研究人員開始著手證明它們抵抗病原菌和抗腫瘤的效果。他們將單核細胞增多性李斯特氏菌(Listeriamonocytogenes,簡稱單增李斯特菌)分別喂給無菌小鼠、移植了11株菌株(11-mix)的小鼠和移植了26株菌株中其他10株(10-mix)的小鼠,單增李斯特菌是冷藏食品中一種主要的病原菌,感染后表現(xiàn)出單核細胞增多,會導致腦膜炎和敗血癥。
喂食后的第一天,小鼠們就開始萎靡不振,體重明顯下降,但是從第二天開始,11-mix組小鼠的CD8+T細胞就奪回了主動權,它們的體重不再下降,而另外兩組小鼠則越降越厲害。當通過抗體消除了CD8+T細胞之后,11-mix的保護作用也就消失了。
在證明抗腫瘤效果的實驗中,研究人員首先選擇了結直腸癌細胞(MC38細胞),給無菌小鼠注射癌細胞后,為了全方位多角度地展示11-mix的優(yōu)秀,研究人員將小鼠分為了6組,分別是什么都不做,任由腫瘤肆意生長的對照組;使用PD-1抗體治療組;11-mix組;PD-1抗體+11-mix組;10-mix組和PD-1抗體+10-mix組。
這樣一來,結果一方面體現(xiàn)出了,在不使用PD-1抗體的情況下,11-mix本身就有不錯的抗腫瘤效果,甚至比單獨使用PD-1抗體效果還要好!另一方面,與PD-1抗體聯(lián)用之后,在20天的觀察期內,腫瘤的大小更是幾乎沒有發(fā)生變化,而其他幾組的增長曲線都快起飛了。
類似的結果也表現(xiàn)在了本身攜帶腸道微生物組的無特定病原體(SPF)小鼠中,不過因為自身腸道微生物的存在,所以11-mix移植后的效果比無菌小鼠移植后的效果要差一些(但還是相當不錯的)。研究人員將PD-1抗體換成了更老牌的免疫檢查點抑制劑——CTLA-4抗體后,幾個組間抗腫瘤效果的對比也沒有發(fā)生明顯改變。同樣的治療效果在黑色素瘤模型小鼠中也得到了驗證。
不過,斯坦福大學的研究人員提出,如果它們應用在臨床上,還有一些潛在的隱患需要特別注意,例如,免疫檢查點抑制劑的一大副作用是出現(xiàn)自身免疫反應,INFγ+CD8T細胞水平的增加是否會加劇這種副作用?另外,細菌移植前需要使用抗生素對患者進行預處理,讓細菌能夠順利地定植,這種處理可能會增加患者病原菌(如艱難梭菌)感染的風險[4]。這些都還需要在未來的試驗中進行驗證,找到能夠平衡療效與風險的方法。
但總的來說,它仍然是一個“突破性”的進展,因為這是首次鑒定出的,一個可以增強免疫檢查點抑制劑效果的人類腸道細菌“聯(lián)合體”[5],它們?yōu)槔媚c道微生物治療癌癥這個愿景提供了又一條可行的通路。