肿瘤患者肠道菌群与ICI治疗

肿瘤患者的肠道菌群塑造了肿瘤免疫环境，并与肿瘤突变负荷、肿瘤新生抗原、微卫星不稳定等免疫生物标志物相关联，影响免疫检查点抑制剂（ICI）治疗疗效。若可以利用一定的技术手段准确有效的干预患者的肠道菌群种属构成成分及其比例，应该可显著提高抗肿瘤免疫治疗的疗效。以肠道菌群为治疗靶点，借助抗生素、ICI应答者同种异体粪便移植技术、口服益生菌及其代谢物等手段来提高ICI疗效、减少免疫相关不良反应的研究方兴未艾。

肿瘤患者肠道细菌的丰富度是影响免疫治疗反应的主要因素，而不同的菌群种属构成对免疫疗法也存在影响。ICI治疗就是解除患者免疫系统免疫监视功能的“刹车“效应， 肠道微生物群通过影响机体免疫系统间接决定ICI疗效。一定时间的接受广谱抗菌素治疗的肿瘤患者的肠道菌群种属多样性和总数量均大幅度减少，其免疫系统就变得极不发达，缺乏有效的抗肿瘤适应性免疫和肿瘤坏死因子依赖性坏死反应。ICI难以在此类免疫沙漠型的环境中发挥作用。肠道菌群也就无法通过影响免疫系统功能和调节决定ICI疗效了。

肠道菌群与免疫系统的调节密切相关，特别与局部黏膜免疫。前述的接受广谱抗菌素治疗的肿瘤患者的肠道菌群种属多样性和总数量大幅度减少，其变得极不发达的免疫系统就表现在肠道黏膜变薄、肠系膜淋巴结变小且缺乏生发中心、淋巴滤泡缺乏、异常的高内皮小静脉增生伴淋巴细胞结合不良等，这些因素共同导致患者胃肠道黏膜免疫发生明显缺陷，还伴随着淋巴细胞数量、浆细胞数量和免疫球蛋白生成的减少，导致肠道屏障功能进一步受损。而免疫缺陷在胃肠道外的影响是，因介导全身免疫机制异常而导致ICI治疗失效。肠道菌群结肠中发酵产生短链脂肪酸、色氨酸、维生素A、维生素B12等多种代谢物，以此种方式来调节免疫反应。其在促原始T细胞分化，影响肠淋巴滤泡发生，维持正常淋巴细胞数量和NK细胞活性中起重要作用，是免疫细胞启动的关键因素。脂多糖、肽聚糖或鞭毛蛋白等循环的细菌衍生分子，增强全身先天免疫细胞的反应性。肠道菌群能局部侵犯而侵入器官并产生各种各样的或理想或不良的结果：细菌移位进入脾脏、淋巴结或肿瘤可能引发强烈的免疫反应，这或许有利于激活惰性的肿瘤免疫微环境，辅助ICI免疫治疗。系统适应性免疫也受到共生细菌的刺激，特别是远处（非黏膜）淋巴组织的正常发育，如脾脏和外周淋巴结。

TMB的实质是基因突变，突变基因产生的新生抗原在ICI治疗中强化了肿瘤免疫识别。肠道菌群损伤DNA，促肿瘤的发生，可推断肠道菌群可通过直接或间接方式损伤宿主 DNA 或抑制其 DNA 修复功能，引起人肠上皮细胞产生剂量依赖的氧化性DNA损伤和断裂。肠道细菌的次级胆汁酸、葡萄糖醛酸酶、亚硝基化合物等代谢产物均有促肠道炎症的作用，致基因突变几率升高。肺癌、胃癌、肝癌、黑色素瘤等多种肿瘤中肠道菌群间存在差异，基本均存在炎症及细菌代谢产物在其中的影响作用，TMB 高低差异可用不同的肠道细菌种属构成来解释。错配修复基因受损（MMR）而导致的体细胞突变在其区域内的高积累率，即为MSI-H。诸多研究均发现，肠道菌群与MSI、TMB之间存在可能联系。一项大型的结直肠癌临床研究证实就了梭状芽胞杆菌与MSI的关联性。

为提升抗肿瘤免疫治疗的效果而采取的干预肠道菌群的方法，有抗生素、ICI应答者粪便微生物群移植技术（FMT）和口服益生菌等。仅前两种方法是经FDA批准的针对肠道微生物群的方法。已经证实抗生素的使用可干预肠道菌群的组成成分，从而影响ICI疗效。不过，抗生素的使用对ICI的影响在理论上仍存争议，因为无法用抗生素准确控制肠道的“目的菌属种及其过程比例”。有临床研究发现，ICI疗前2月或疗后1月内使用抗生素者，无进展生存期和总生存期明显缩短。尚有研究认为，在非小细胞肺癌、黑色素瘤在内的多种肿瘤中，在ICI疗前1月接受过广谱抗生素治疗组与未使用抗生素组相比，总生存期减少13倍，而在ICI治疗期间使用似乎无影响。眼下此类研究甚多，结论也不尽雷同。如何使用抗生素、何时使用、使用何种抗生素，如何构建有利的肠道菌群环境成为免疫治疗未来研究的关键。

理论上的推测和动物模型实验均可以推论，ICI应答者同种异体粪便移植技术提升ICI疗效的干预上是可行，只是现实临床鲜见接受ICI 治疗肿瘤患者间的粪便移植的研究数据。同种异体粪便移植技术是建立在替代整个肠道群落基础上的干预措施，可能存在以下的风险：肠道及其以外的病原微生物感染、肠道非感染性炎症，免疫相关性疾病等，并且国内在伦理学方面还尚存争议。由于证据质量低，缺乏可靠的数据，关于同种异体粪便移植技术疗效安全性的系统评价报道，尚无明确的结论。

口服益生元、益生菌、 合生元干预肠道菌群的方法看似相对安全。益生元是不易消化的碳水化合物，通常包括菊粉、低聚果糖、低聚半乳糖和乳果糖，这些物质可增加人体肠道中的共生乳酸杆菌和（或）双歧杆菌。临床上广泛使用益生菌调节肠道菌群，治疗腹泻、便秘等胃肠道消化不良症状。益生菌就是对人体有利的活体微生物，合生元则是益生菌及益生元的组合。在抗肿瘤免疫治疗患者中，通过口服益生菌提高疗效同样需要准确的有利菌群理论的支持。目前有许多研究和理论推理均表明口服对应肠道细菌提高ICI疗效是成立的，只是因益生菌涉及在肠道内定植等问题的而有效疗效以及安全性的证据仍然不足。况且各种肿瘤临床条件下最有益的微生物群组成至今也未只有确定。以上就是益生菌由于抗肿瘤免疫治疗的诸多障碍。理论推测，口服补充短链氨基酸、色氨酸、谷氨酰胺、维生素等细菌代谢的非活性产物十分有利于肠道菌群平衡的重建，肿瘤临床上也是可以考虑的。

肠道菌群是预测ICI疗效以及不良反应的重要标志物，但仍需要进一步探索。人体肠道内共生细菌物种与ICI的抗肿瘤作用联系起来的机制同样不确定。值得注意的是人类ICI应答者的粪便移植技术可以包含多种微生物，且ICI应答的机制可能是共同的。在未确定有利菌群的种类和数量的前提下，过量补充益生菌的方法或许可能干扰免疫治疗，而涉及接种单系细菌和在应答者中进行免疫分析时应谨慎行事。