粪菌移植助力癌症免疫治疗

南方周末特约撰稿　汤波

肠道菌群是影响癌症免疫治疗疗效的重要因素。

★通过移植响应免疫治疗患者的粪便菌群，有望能显著增强黑色素瘤等癌症免疫治疗的疗效，这为开展粪菌移植癌症治疗的临床试验奠定了基础。

基于免疫检查点抑制剂单克隆抗体的免疫治疗已成为肿瘤治疗的重要手段，美国免疫学家詹姆斯·艾利森（James Allison）和日本免疫学家本庶佑（TasukuHonjo）也因此获得了2018年诺贝尔生理学或医学奖。不过，这种免疫治疗只对约40%转移性黑色素瘤患者有效，其中只有不到20%的患者完全缓解，大多数患者则对免疫治疗没有反应，甚至病情恶化。

2021年2月5日，著名学术期刊《科学》（Science）公布了两项针对原本对免疫治疗无效的黑色素瘤患者的临床试验结果，证明粪菌移植有望帮助黑色素瘤患者克服免疫治疗失败，令人鼓舞。

原来是肠道菌群在捣鬼

20世纪90年代，美国免疫学家詹姆斯·艾利森证明细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4（CTLA-4）是免疫T细胞的负调控因子，日本免疫学家本庶佑则发现程序性细胞死亡蛋白1（PD-1）及其配体1（PD-L1）也具有类似的功能，这些蛋白被称为免疫系统的“分子刹车”。通过单克隆抗体“屏蔽”这些T细胞负调控因子，可以激活T细胞的抗肿瘤活性，从而达到治疗癌症的目的。从2011年开始，美国食品和药品监督管理局已批准7种基于这些“分子刹车”的单克隆抗体药物上市，这些药物也成为癌症治疗的明星产品。不过，这种免疫治疗并非对所有患者有效，对转移性黑色素瘤患者来说，只有约40%患者对免疫治疗产生不同程度的反应，是什么造成有些人对免疫治疗无效呢？

早在2015年，美国芝加哥大学的研究人员利用小鼠模型发现，缺少双歧杆菌可能是黑色素瘤免疫治疗失败的重要原因，通过单独口服双歧杆菌和联合用药均可增强基于PD-L1特异性单克隆抗体免疫治疗的疗效。同时，法国的科学家也发现了拟杆菌等肠道菌群是调节CT-LA-4单克隆抗体的免疫治疗疗效的重要因素。这两项研究首次证实肠道菌群可影响癌症免疫治疗的疗效，显示肠道菌群移植的潜力，双双发表在《科学》杂志上。

2018年1月，《科学》杂志以封面故事的形式再次发表三项重磅研究，通过分析癌症患者肠道微生物，进一步证实肠道菌群是影响癌症免疫治疗疗效的重要因素。

美国得克萨斯大学MD安德森癌症中心等机构的研究人员分析了接受PD-1免疫治疗的112名转移性黑色素瘤患者的口腔和肠道（粪便）菌群，免疫治疗所用的单克隆抗体主要用于阻断PD-1，以达到增强免疫功能的目的。研究人员发现，在对免疫治疗有效和无效的两个组别中，患者的口腔菌群没有显著差异，但是肠道菌群的多样性和组成都存在显著差异，如对免疫治疗有效的患者肠道内梭菌目、瘤胃菌科、粪杆菌属等肠道共生菌更丰富，而对免疫治疗无效的患者肠道内则有更多的拟杆菌目肠道细菌。当将免疫治疗有反应的患者粪便菌群移植到缺乏这些肠道菌群的肿瘤模型小鼠后，研究人员发现这些小鼠与对免疫治疗有效的患者一样，全身免疫力和抗肿瘤免疫力均显著增强。

芝加哥大学的研究人员则从响应免疫治疗的患者粪便菌群中发现更加丰富的双歧杆菌、产气柯林斯菌和粪肠球菌等肠道共生菌。同样，芝加哥大学的研究人员也开展了类似的验证试验，即将响应免疫治疗的患者粪便菌群移植到缺乏这些肠道菌群的肿瘤模型小鼠肠道内时，研究人员发现可以显著控制肿瘤生长，增强T细胞反应，并提高抗PD-L1治疗的疗效。

《科学》杂志同期发表的另一项重要研究来自法国古斯塔夫·鲁西癌症校园（GRCC）等机构，研究人员在接受PD-1抑制剂免疫治疗的非小细胞肺癌和尿道上皮癌等上皮细胞癌症患者粪便中，同样观察响应者与非响应者的肠道菌群存在显著差异，如响应者肠道内有更丰富的艾克曼菌等有益菌。通过小鼠肿瘤模型的响应者粪菌移植和口服艾克曼菌均可显著增强免疫治疗的疗效。

这三项研究显示，通过移植响应免疫治疗患者的粪便菌群，有望能显著增强黑色素瘤等癌症免疫治疗的疗效，为开展粪菌移植癌症治疗的临床试验奠定了基础。

早期临床试验证明有效

粪便菌群移植是从健康志愿者捐献的粪便中分离粪便菌群，以菌液或胶囊形式，采用灌注或口服等方式移植到患者肠道，以捐献者的健康胃肠道菌群替换患者“不健康”的胃肠道菌群，达到治疗肠道感染等疾病的目的。粪便菌群移植的历史最早可追溯到1700年前的中国东晋时期，不过直到2013年，荷兰阿姆斯特丹大学的研究人员首次开展粪便菌群移植治疗复发性或难治性艰难梭菌感染，取得显著疗效，单次灌注粪便菌群的治愈率即达80%以上，二次重复灌注的治愈率则可达90%以上，而作为常规治疗手段的万古霉素（对照组）的治愈率不到30%。这一临床试验结果引发了全世界消化科医生的兴趣，粪便菌群移植也逐渐成为治疗复发型艰难梭菌感染等胃肠道炎症的重要手段。从2013年开始，国际上关于粪便菌群移植的报道显著增加，除了治疗胃肠道疾病之外，粪便菌群移植在帕金森症、多发性硬化症、自闭症、糖尿病和肥胖等疾病治疗上也表现出良好疗效。

2021年2月5日，一个来自美国匹兹堡大学和国家癌症研究所等机构的研究小组，以及一个来自以色列舍巴医学中心和特拉维夫大学等机构的研究小组同时在《科学》杂志发表了粪菌移植增强黑色素瘤免疫治疗疗效的临床试验结果，则展现出粪菌移植疗法新的应用方向。

美国的研究小组在2018年6月到2020年1月共招募16名对PD-1单抗无效的难治性转移性黑色素瘤患者，并从7名响应PD-1单抗患者的粪便中分离粪便菌群，这些响应患者中位无进展生存期为56个月，在分离前进行了传染性病原体的检测，以避免意外感染。利用生理盐水和其他溶液处理后，研究人员将粪便菌群加工成粪菌液。共有15名患者接受了粪便菌群移植和派姆单抗治疗，在首次注射派姆单抗的前后三天，通过内窥镜给患者输注粪菌液，随后每3周注射一次派姆单抗（pembrolizumab），直到患者病情恶化或出现难以忍受的不良反应，最长治疗周期为2年。在本临床试验周期内，共有6名患者重新响应作为PD-1抑制剂的派姆单抗，病情得到不同程度的缓解，其中3名患者缓解时间长达1年以上，1名患者缓解时间超过2年。

以色列临床试验则招募了10名PD-1单抗免疫治疗无效的转移性黑色素瘤患者，粪菌捐赠者同样来自具有免疫治疗缓解一年以上的黑色素瘤患者，但是治疗过程稍有不同。在经过口服万古霉素和新霉素来破坏患者自身肠道菌群3天之后，临床医生给患者服用粪菌胶囊，随后注射纳武单抗（nivolumab），之后每两周进行粪菌移植和单抗注射的联合治疗，直到90天为止。结果显示，共有3名患者对纳武单抗免疫治疗产生积极反应，其中1名患者为完全缓解，2名患者为部分缓解，3名患者无进展生存期均超过6个月。令人惊喜的是，有2名患者的肿瘤在经历最初的变大之后，很快开始出现肉眼可见的萎缩。

两项临床试验均表明，粪菌移植与免疫治疗联合治疗具有较好的耐受性。两个研究也对参加临床试验的患者进行了肠道菌群的研究，进一步证明肠道菌群是影响免疫治疗疗效的重要因素。研究人员发现，捐赠者粪便菌群中的某些有益细菌能够迅速在患者肠道中定植并且增生，而且对免疫治疗有效的患者更明显。伴随着肠道菌群的变化，与无响应的患者相比，响应免疫治疗的患者体内的CD8阳性T细胞激活显著增加，具有免疫抑制功能的IL-8表达髓样细胞数目显著变少。

还需更大规模临床试验

虽然粪菌移植技术在艰难梭菌等肠道感染的临床治疗已广泛采用，在癌症治疗等其他疾病治疗方面也展现出积极疗效，不过迄今为止，粪菌移植尚未作为一种标准治疗方法获得相关国家药监部门的正式批准。各国只是将其视为实验性治疗方法，在患者知情同意的情况下，医生可以针对某些特定疾病自主采用该疗法。这主要因为粪菌移植疗法中的有效成分、作用机制等问题尚未研究清楚，相关产品和技术标准也需要进一步建立。

另外，粪菌移植疗法的安全风险也不容忽视，2018年底一名73岁的男性患者在麻省总医院接受粪便菌群移植后不幸死亡，后来查明是因为粪菌捐献者的粪便中含有罕见的耐药大肠杆菌导致的，美国只有约1%-2%的人群携带这种罕见的耐药菌。

当然，粪菌移植治疗癌症的疗法要最终获得批准，还需要开展更深入更大规模的临床试验。美国和以色列的研究小组均希望开展下一阶段的临床试验以及针对其他癌症的临床试验，以评估粪菌移植能否治疗更多的癌症。加拿大罗森健康研究所、北京肿瘤医院、美国MD安德森医学中心、韩国雅山医学中心等机构也正在开展粪菌移植增强免疫治疗疗效的临床试验，主要针对肾上皮细胞瘤、消化系统癌症、结直肠腺癌、晚期实体癌等癌症免疫治疗失败的患者。

有研究人员则希望能将肠道微生物中可增强癌症免疫治疗疗效的有益细菌分离出来，让后者服用这些成分简单、功能明确的有益菌，或许更加安全有效。