细菌对肿瘤免疫治疗的辅助作用

王儒帅 王育民

肿瘤治疗的研究热点之一是免疫疗法，特别是免疫检查点抑制（Immune checkpoint inhibition，ICI）作为一种以程序性死亡受体1（Programmed death-1，PD-1）和程序性死亡受体配体1（Programmed death ligand 1，PD-L1）为代表的治疗实体瘤的经典免疫治疗方法，其临床试验结果表明，免疫疗法明显比传统化疗更有效［1］。然而，随着ICI 治疗的广泛应用，一些患者的免疫效果低于预期［2］。Zhao 等［3］的研究表明，免疫系统在免疫治疗中起着决定性的作用，人体细菌作为免疫系统的重要组成部分，也可能在免疫治疗方面发挥补充作用。本文综述的内容集中于三个领域：新的预测性生物标志物、ICI 与益生菌的联合治疗以及降低抗生素对肿瘤免疫疗法的影响。试图总结细菌在肿瘤免疫治疗中的辅助作用，找到提高肿瘤免疫治疗有效性或改善肿瘤患者预后的方法。

1 预测性生物标志物

免疫疗法的显著疗效与生物标志物在治疗过程中的准确预测有必然联系，因此寻找并完善预测疗效的生物标志物是帮助患者获得最佳治疗的优先事项，而细菌有潜力成为新一代预测性生物标志物。研究表明，预测肿瘤疗效的标志物多与肿瘤细胞及其代谢产物相关，而现有的肿瘤免疫治疗标志物，如PD-L1/PD-1 靶点、错配修复缺陷基因和肿瘤突变负荷，这些生物标志物存在种类少且反应滞后等问题［4-5］。随着对免疫治疗和免疫系统的深入研究，特别是在抗癌治疗的背景下，研究人员逐渐发现细菌与对各种疾病治疗的反应之间可能存在相互作用，例如，产气荚膜梭菌（Clostridium perfringens）、粪大肠杆菌（E.faecalis）、嗜粘蛋白-阿克曼氏菌（Akkermansia muciniphila）和分叉双歧杆菌（Bifidobacterium bifidum）的表达与不同地区和种族的黑色素瘤、肠道肿瘤和非小细胞肺癌患者的预后呈正相关，而毛霉菌（Mucor）和幽门螺杆菌（Helicobacter pylori）低表达时患者具有更好的ICI 疗效［6-8］。结合相关文献整理出图1 供参考。有证据表明菌群的变化可以预测治疗效果，Derosa 等［9］研究表明判断接受ICI 治疗患者的预后时，菌群数量的变化可能比PD-1/PD-L1 轴更敏感。但肠道菌群是复杂多样的，与复杂的体内环境相比，单个菌株的定量变化很难在复杂的人体中产生大的影响［10］。因此，扩大细菌研究的范围是检验方向未来需要重点考虑的内容。在此基础上，进一步完善细菌之间产生反应的具体机制将更有利于了解免疫系统的变化。此外，临床试验的不可重复性不能被临床前实验所取代，在实验室验证菌群变化后，可以与经典肿瘤标志物进行对照试验并进行统计学分析。程思远等［11］研究结果同样表明人类细菌的变化可作为新型生物标志物，这些研究将为ICI 治疗的预后判断提供指导。

图1 促进或抑制ICI 治疗临床反应的主要共生现象的总结图Figure 1 Summary of the main symbiotic phenomena that promote or inhibit clinical responses to ICI treatment

2 ICI 联合益生菌治疗

目前ICI 治疗的局限性主要是存在免疫耐受和免疫逃逸等情况。研究表明，ICI 与细菌中的益生菌联合治疗可提高患者抗肿瘤效果。Doroshow等［12］研究发现，在使用常规免疫疗法两年后，肿瘤细胞免疫逃逸的几率显著增加，但这种情况也可逆转，Narayan 等［13］研究证明微生物的调节作用可改善免疫治疗反应和减少免疫逃逸。类似的研究表明，肠道中的细菌是肿瘤微环境的一部分，参与维持肠道稳态和肿瘤免疫反应，甚至可能调节黑色素瘤患者接受PD-1 治疗时出现的免疫耐受，并减少免疫激动剂抗体（immune agonist antibodies，IAAs）诱导的免疫毒性［13-16］。另外，亦有研究表明接受ICI 治疗的肿瘤患者使用抗生素会降低治疗效果，例如肾细胞癌和非小细胞肺癌［17］。此类观点提供了丰富的证据，证明一些与人体共生的细菌在免疫系统中承担了重要的作用，还可能对免疫疗法有积极影响。亦有不同观点认为，免疫疗法无效者通常是以低丰富度的微生物环境为特征，而非单一菌种不足导致免疫耐受。若患者自服微生物制剂也可能导致免疫微环境紊乱，也有体外实验发现额外摄入益生菌会导致小鼠的抗肿瘤能力受损［18］。另有研究表明，为非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）患者补充益生菌对ICI 治疗无显著影响［2］。这些观点的矛盾也证明了关于细菌影响肿瘤免疫治疗的研究还需要进一步研究论证，尤其是免疫疗法联合益生菌治疗肿瘤的效果需要进一步分析。目前的研究表明，肿瘤免疫疗法与化疗、放疗和抗血管生成治疗的联合用药可显著改善治疗状态并提高生存率［12，15，19］。综上所述，免疫疗法和益生菌的联合治疗可能对改善患者预后有很大帮助。

3 减少抗生素对肿瘤免疫治疗的影响

免疫受损的肿瘤患者容易发生感染，使用抗生素治疗会出现肿瘤免疫治疗疗效下降，目前研究发现细菌可能对减少抗生素影响肿瘤免疫治疗有一定帮助。研究表明，在感染未得到控制之前如果进行抗肿瘤治疗可能会导致身体衰弱、发热和增加ICI 治疗的其它不必要风险，因此导致肿瘤免疫治疗可能失效［14，20］。人体免疫系统在控制机会感染时，可能会导致免疫细胞的耗竭，同时对免疫疗法产生负面影响，而一些导致人类慢性感染的微生物会增加宿主PD-1 和PD-L1 的表达，并增加肿瘤细胞免疫逃逸的可能性［20-22］。在临床上通常用抗生素控制感染，Wang 等［23］研究表明，如果用普通抗生素控制感染，就会导致腹泻和免疫治疗失败，这可能与抗生素破坏肠道菌群稳态有关。因此，减轻使用抗生素造成的副作用可能会对免疫疗法产生积极影响。一些研究表明，益生菌可能具有补充抗生素的潜力，由于益生菌本身定殖在肠道中维持肠道稳态，二者共生的前提是维持肠道健康的内部环境［2，24-25］。但也有研究表明，使用益生菌与减少抗生素引起的副作用无关，这可能与补充的益生菌种类和抗生素造成原生菌群被破坏程度都有关系，其具体原因仍有待进一步研究［26-28］。相关试验数据的小样本量可能是引发争议的主要问题，对这些实验结果的Mate 分析有助于预测益生菌在感染状态下对免疫治疗结果的直接影响。部分在非肿瘤患者中的研究表明，益生菌被证明对抗生素损伤的肠道微生物群具有恢复作用，但基于人类优势菌群的相似性，可以科学地假设它们在肿瘤免疫治疗中具有相同的作用，即可减少抗生素治疗的破坏性影响［8，18，29］。然而，有必要在肿瘤免疫治疗患者中进行相关试验进一步验证这一科学假设。

4 总结与展望

尽管在国内外报道中，细菌在肿瘤免疫治疗过程中表现出理论优势，但完善相关实验数据并验证临床可行性是未来的主要研究方向。随着实验技术和多组学研究的发展，结果表明通过干预菌群影响肿瘤免疫治疗是可行的。但目前研究的难点在于将患者体内的细菌有效提取并细化分类，为新型生物标志物的精准性提供依据；另外，益生菌对肿瘤免疫治疗的影响需要进一步验证。除了扩大研究样本数量，还需要完善对调控免疫反应机制的研究。对现有数据进行Mate 分析，这可能会消除相关研究争议，但存在影响因素多、样本量少的二次研究的局限性。

综上所述，研究人体细菌并调节菌群密度，这可能成为癌症免疫治疗的重要组成部分，肠道菌群研究也将成为精准医疗的下一个前沿领域。