以肠道菌群为生物标志物探讨ICI治疗NSCLC的研究进展

刘欣 吴雨谦 洪辉华

作者单位： 310053 浙江中医药大学第一临床医学院（刘欣 吴雨谦）

310006 浙江中医药大学附属第一医院（洪辉华）

肺癌（LC）是我国第1位致死性肿瘤，其中非小细胞肺癌（NSCLC）是LC最常见的组织学类型。大多数患者确诊时已处于中晚期，临床多采用化疗、靶向治疗等方式，5年生存率＜10%。近年来，免疫检查点抑制剂（ICI）受到广泛的关注，改变了中晚期NSCLC的治疗，显著延长患者的无进展生存期（PFS）和总体生存期（OS），已成为指南首选的一线方案［1］。然而，程序性细胞死亡蛋白-配体1（PD-L1）在肿瘤或免疫细胞上的表达并不是免疫治疗的理想预测因子，许多PD-L1高表达患者对免疫治疗缺乏反应［2］。肠道菌群可以影响ICI的疗效和毒性，可能是潜在的生物标志物［3］。本文就肠道菌群在免疫治疗中的作用作一综述。

1 肠道菌群与NSCLC

正常肠道菌群是一个动态平衡的微生态系统，是共生微生物定植的主要场所，能够维持宿主生理和免疫稳态。当人体内外环境受到各种因素的干预，会显著改变菌群组成，影响其动态平衡。肠道菌群结构的变化，与宿主的生理和病理过程密切相关。目前，肠道菌群被认为与各系统疾病有相关性［4］。RUIZ-PATINO等［5］研究发现，肠道菌群是调节免疫介导肿瘤细胞破坏的重要因素，在协调宿主免疫反应和活性中起关键作用。随着研究的深入，肠道菌群与肺脏疾病的关系日益被关注，其在肺脏免疫稳态的建立和维持中起重要作用，一方面肠道菌群代谢物通过血液循环，由肠道输送到肺脏，发挥抗炎作用，另一方面肠道菌群刺激肠道黏膜免疫反应，通过共同黏膜免疫系统影响肺脏功能［6］。有学者将肠道菌群与肺脏的关系总结为“肠-肺轴”学说［7］，表明肠道菌群具有全身作用，健康的肠道菌群有利于肺脏健康。LAROUMAGNE等［8］通过分析216个支气管镜样本，发现潜在致病菌占39.8%，主要为革兰氏阴性杆菌，其中包括肠杆菌属，说明LC患者支气管定植中存在肠道菌群。LIU等［9］首次探讨了LC患者肠道菌群的特点，通过16S rRNA测序分析发现LC组的肠道菌群均呈现出密度降低、细菌多样性消失的特征。一项回顾性研究［10］发现，与健康人相比，LC患者的肠道菌群组成发生显著变化，NSCLC患者的肠球菌丰度较高，且肠道菌群正常功能降低，而健康人的双歧杆菌丰度较高。GUI等［11］通过Lewis肺癌小鼠模型证明肠道共生菌群可以增强抗肺癌反应。综上，肠道菌群可能作为生物标志物通过代谢、炎症和免疫反应等参与NSCLC的发生及进展。

2 肠道菌群与NSCLC的ICI治疗疗效

肿瘤组织中有大量的免疫细胞可以表达各种检查点分子，临床上最重要的免疫检查点分子包括细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4（CTLA-4）、程序性细胞死亡蛋白-1（PD-1）及其配体1（PD-L1）。ICI通过特异性阻断上述免疫检查点的信号通路，使已经对肿瘤免疫耐受的T细胞重新被启动和激活，激活的T细胞可有效识别并杀死肿瘤细胞［12］，从而达到抗肿瘤的目的。纳武利尤单抗（Nivolumab）、帕博利珠单抗（Pembrolizumab）、阿替利珠单抗（Atezolizumab）等都属于ICI，有研究证明在晚期NSCLC的治疗中，相对于化学治疗，依靠ICI治疗的患者OS显著延长，这种释放机体自身T细胞以攻击肿瘤的模式正在改变NSCLC的治疗方式［13］。然而，也有很多患者未能从中获益，使ICI的临床应用受到限制，研究者需要发现与ICI治疗相关的生物标志物。JIN等［14］纳入37例使用Nivolumab治疗的晚期NSCLC患者，对治疗有反应者的基线肠道菌群多样性明显高于无反应者，且成分稳定，与多样性较低的患者相比，多样性较高的患者PFS明显延长。SONG等［15］对63例接受ICI治疗的晚期NSCLC患者的粪便样本进行前瞻性分析，结果发现PFS≥6个月患者基线肠道菌群的β多样性明显高于PFS＜6个月的患者，且两组的肠道菌群的组成也有所不同。KATAYAMA等［16］通过16S rRNA测序分析证明，对ICI治疗有反应者的肠道菌群种类比无反应者更丰富，同时发现乳酸杆菌和梭状芽胞杆菌丰度高的患者，其ICI治疗失败时间（TTF）往往比丰度低的患者更长。TANOUE等［17］从健康者粪便中分离出11种细菌，发现它们可以增强细胞免疫应答，提高ICI治疗的有效性而不会引起不良反应。因此，中晚期NSCLC患者的肠道菌群多样性与ICI治疗反应密切相关，肠道菌群的丰富程度在预测ICI治疗的有益反应中起关键作用，并且某些特异性肠道菌群具有促进ICI治疗作用的强大潜力。由此可见，肠道菌群可以影响甚至预测ICI治疗的疗效，肠道菌群的调节势必成为免疫治疗的研究重点。

3 调节肠道菌群干预ICI治疗效果

3.1 益生菌平衡肠道菌群 益生菌是肠道菌群的重要组成部分。使用益生菌可以恢复肠道各种有益细菌之间的平衡，有利于机体健康，并可长时间保持肠道的酸碱平衡，还可以增强宿主免疫力。SIVAN等［18］对小鼠的实验研究显示，单独口服双歧杆菌可以控制肿瘤的生长趋势，提高PD-L1抑制剂的疗效。可见，益生菌不仅可以单独发挥作用，更可以与免疫治疗相结合达到更好的治疗效果。

3.2 有益菌群的粪便移植 MATSON等［19］使用对ICI治疗有反应的患者粪便样本重建无菌小鼠，可以增强T细胞反应，并从ICI治疗中获得更好的疗效。ROUTY等［20］研究指出，将ICI治疗有效的患者粪便移植给无菌小鼠或经抗生素治疗的小鼠可以增强PD-1抑制剂的抗癌功效，而无反应者则不能。富含嗜黏蛋白-艾克曼菌、双歧杆菌等有益菌种的粪便可用于移植，有利于提高ICI治疗的疗效。但目前的研究多基于动物与动物之间或患者向动物的粪便移植，鲜见患者之间的粪便移植数据，仍需更多的研究探索。

3.3 抗生素的合理应用 HAKOZAKI等［21］报告了13例在Nivolumab治疗前有抗生素使用史的患者，与未使用过抗生素的患者相比，使用过抗生素的患者的PFS和OS显著缩短。一项单点回顾性研究［22］发现，抗生素治疗是不利的独立预后因素，影响接受ICI治疗患者的PFS和OS。然而，抗生素应用于中晚期NSCLC患者的治疗不可避免，所以掌握抗生素的合理应用时机至关重要。抗生素对肠道菌群的影响可能持续1～3个月，ICI治疗开始之前或之后的2～3个月使用抗生素的患者其PFS和 OS较短［23］。YANG 等［24］发现，ICI治疗前后 60天内抗生素给药会降低ICI的疗效。可见，免疫治疗前或治疗期间使用抗生素均会显著降低ICI的疗效。临床上，提倡接受免疫治疗的患者合理使用抗生素，比如拉长抗生素使用与启动ICI治疗的间隔期，可以有效地规避肠道菌群被抗生素破坏。

4 小结与展望

肠道菌群通过促进机体免疫系统发育，塑造免疫环境，关联其他免疫生物标志物，影响NSCLC患者对ICI治疗的免疫反应。以肠道菌群为治疗靶点，借助口服益生菌，合理使用抗生素，以恢复肠道菌群平衡，提高肠道菌群的丰度和厚度，减少破坏肠道内环境稳态的毒性因素，进而提高ICI的疗效。