撰文 | 雪月
責編 | 兮
免疫檢查點抑制劑 （Immune checkpoint blockade， ICB ） 的抗腫瘤作用發揮了免疫系統的腫瘤治療潛力。靶向CTAL-4、PD-1或PD-L1的方法已經用於治療黑色素瘤、腎細胞癌和非小細胞肺癌。即使有患者從ICB治療獲益，但是患者對於ICB治療敏感性存在明顯異質性，許多其他類型的腫瘤對於ICB治療具有抵抗性。因此，患者治療抵抗的機制亟待研究。
最近研究表明，腸道菌群可以影響抗腫瘤免疫反應。腸道微生物的組成可以預測ICB的治療效果。特定微生物組成調控ICB療效，用促ICB菌群輔助抗腫瘤免疫治療或將有助於克服ICB治療耐藥性。儘管發現特定菌群與抗腫瘤免疫調控有關，但其中的分子機制尚不清楚。
近日，來自加拿大Calgary大學的 Kathy D. McCoy團隊在Science上發表了題為 Microbiome-derived inosine modulates response to checkpoint inhibitor immunotherapy 的文章。該研究 發現腸道細菌通過產生代謝物肌苷增強免疫療法的應答，肌苷通過作用於T細胞上的腺苷A2A受體連同共同刺激物促進ICB治療，增強抗腫瘤免疫反應。
腸道菌群可以影響結腸癌 （ colorectal cancer CRC ） 進展以及化療效果，但是大多數CRC對於ICB治療反應性差。作者選用了AOM/DSS誘導的小鼠CRC模型作為研究載體。在使用同樣抗體劑量的anti-CTLA-4和anti-PD-L1治療CRC小鼠時，anti-CTLA-4效果更好，小鼠的腫瘤更小，個數更少。anti-CTLA-4促進腫瘤中免疫細胞浸潤，腫瘤引流淋巴結中CD8+T細胞增多，脾臟中IFNγ+CD4+和CD8+T細胞增多。作者解釋這是因為所使用的anti-PD-L1比報導的要低一些。作者利用這一模型來篩選與ICB反應性相關菌群。分析對照小鼠和ICB小鼠的糞便菌群總體組成沒有明顯差異。分析腫瘤相關菌群發現，在ICB腫瘤組中多樣性較高。接下來作者對兩組腫瘤相關菌群進行厭氧培養，總共鑑定出21種細菌，其中7種特異性來自於ICB組，4種來自對照組。Bifidobacterium pseudolongum是特異性來自於ICB組的一種細菌，屬於雙歧桿菌屬。
由於在原位腺癌模型中菌群有限，作者於是將模型切換為CRC異位移植模型，利用MC38細胞移植到無菌小鼠或者SPF級小鼠體內構建模型，待能觸摸到腫瘤，進行ICB治療。與無菌小鼠對比，SPF小鼠模型的腫瘤在anti-CTLA4治療後更小，腫瘤內和脾臟的CD4+ 和CD8+T細胞活化和增殖增加顯著。如若利用廣譜抗生素去除SPF級小鼠體內菌群，ICB療效則會降低。為了檢測在小鼠腫瘤中特異性富集菌群對ICB療效的調控作用，作者將5種不同的細菌分別在無菌小鼠中定植，再進行MC38腫瘤細胞異位移植模型加ICB治療。其中三種菌群B. pseudolongum, Lactobacillus johnsonii (L. johnsonii) 和 Olsenella 能夠增強anti-CTLA4的療效，其他兩種Colidextribacter 和 Prevotella則效果欠佳。B. pseudolongum也能夠促進anti-PD-L1療效。於是作者接下來選擇B. pseudolongum來進一步探究作用機制。
作者發現細菌促進免疫治療效果依賴於ICB，僅僅菌群並不能抑制腫瘤生長。並且作者並不能在異位腫瘤中檢測到B. pseudolongum，這表明存在可溶性因子參與了這一過程。在無腫瘤的情況下，B. pseudolongum可以促進腸相關淋巴樣組織中Th1分化以及CD8+ T-bet+ T細胞，對腸繫膜淋巴結和脾臟中的Th17和Treg無明顯影響。作者檢測發現B. pseudolongum與ICB結合可以顯著增強脾臟Th1分化和CD4+和CD8+T細胞IFN-γ的產生。
胃腸道炎症是anti-CTLA4治療的常見不良反應，作者假設anti-CTLA4可以增加腸道屏障通透性，促進代謝物全身運轉。為了驗證這一假設，作者將來自於anti-CTLA4無菌小鼠和B. pseudolongum定植的anti-CTLA4小鼠的血清注入到MC38荷瘤的無菌小鼠體內，與假設一致，B. pseudolongum定植的anti-CTLA4小鼠的血清能夠抑制小鼠腫瘤生長和脾臟中免疫細胞的變化。這表明血清中的可溶性因子由B. pseudolongum衍生而來，並介導了促ICB治療效果。
非靶向代謝組學分析發現B. pseudolongum定植血清組裡有幾種代謝物含量增加。其中嘌呤代謝物肌苷是含量最為豐富的一種。作者檢測小鼠的生理肌苷水平發現上消化道中細菌產生的肌苷是小鼠體內肌苷的主要來源。
已經有報導發現肌苷與肌苷2A受體 （adenosine 2A receptor A 2A R） 結合可以抑制Th1體外分化和體內抗腫瘤免疫作用。也有部分文獻稱A2AR信號可以維持小鼠Th1/抗腫瘤免疫反應。基於這些報導以及本研究的實驗結果，作者發現肌苷對於Th1分化的作用是受環境調節的，在外源性IFN-γ存在時，肌苷會明顯促進nave T細胞的Th1分化，否則則會抑制Th1分化。分子機制方面，作者發現inosine-A 2A R-cAMP-PKA信號可以促進CREB激活，促進Th1分化。作者也用Rag1缺失的小鼠證明B. pseudolongum促進ICB療效主要是由T細胞介導的。
接下來作者利用MC38移植於無菌小鼠模型，給與口服肌苷，並給於anti-CTLA4和CpG作為共刺激物處理小鼠。作者發現如若不同時給與CpG時，肌苷反而會促進腫瘤生長，降低抗腫瘤免疫反應。作者還發現cDC的去除會顯著降低細菌促進ICB療效的現象，這表明cDC進行的抗原呈遞，產生IL-12以及T細胞共刺激分子才能有效進行ICB治療。作者接下來檢測這種現象是否在其他腫瘤模型中也存在。利用Msh2LoxP / LoxPVillin-Cre小腸腺癌模型，作者發現細菌能夠促進奧沙利鉑/anti-PD-L1聯合治療的效果。
而肌苷加共刺激物結合在其他類型的腫瘤的模型中也同樣有效。在Msh2 Lox P/ LoxP Villin-Cre小腸腺癌模型、MB49鼠膀胱癌模型和黑色素異位腫瘤模型中，肌苷和共刺激物能促進anti-CTLA4降低腫瘤大小的作用，並增加IFN-γ+ CD4+和CD8+T細胞浸潤。
本研究發現了 B. pseudolongum來源的肌苷在特定環境下促進Th1細胞分化，增強ICB治療效果，並且這一過程由T細胞特異性的A2AR信號介導。這一研究也警示在抗腫瘤免疫治療中不能簡單的抑制肌苷-A2AR信號途徑。關於肌苷的降解產物黃嘌呤和次黃嘌呤的作用還有必要進一步研究。
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