综述:肿瘤内微生物群重塑肿瘤微环境影响实体瘤免疫治疗
《Cell Death & Disease》:Intratumoral microbiota remodeling of the tumor microenvironment impact solid tumor immunotherapy
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时间:2025年12月03日
来源:Cell Death & Disease 9.6
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本文系统阐述了肿瘤内微生物群(包括细菌、真菌等)通过调控免疫细胞(如CD8+ T细胞、TAMs)功能及信号通路(如PD-1/PD-L1、STING、TLR),影响实体瘤免疫治疗应答的新机制,为开发微生物靶向联合疗法提供了创新视角。
肿瘤内微生物群是肿瘤微环境(TME)的重要组成部分,展现出肿瘤类型特异性异质性。对近1500例临床样本的分析揭示,从肺癌、卵巢癌到胰腺癌、乳腺癌、黑色素瘤和脑肿瘤等多种恶性肿瘤中均存在不同的微生物组成。微生物的成分、富集水平及功能因癌症类型而异。细胞内细菌占肿瘤微生物群的大部分,例如热杆菌属(Thermus)和军团菌属(Legionella)分别在晚期和转移性肿瘤中富集。长期存活癌症患者的肿瘤微生物组多样性更高,并且富含与生存相关的特定细菌。值得注意的是,细菌DNA阳性肿瘤的比例从黑色素瘤的14.3%到胰腺癌、乳腺癌和骨癌的60%以上不等。
除细菌外,微生物组还包括病毒、真菌和寄生虫。多种致癌病毒(如HPV和EBV)以及血吸虫等与人类癌症直接相关。此外,恶性肿瘤中98%的病毒颗粒是噬菌体,仅2%是真核病毒。病毒宏基因组特征已在肺腺癌和100多种肿瘤组织中被鉴定。肿瘤浸润病毒可能影响宿主细胞遗传学,从而促进肿瘤发生。
此外,肿瘤内真菌(主要是念珠菌属(Candida spp.)和曲霉菌属(Aspergillus spp.))的存在可能引起肿瘤相关炎症,影响患者预后,并可作为生物标志物。例如,乳腺肿瘤中球形马拉色菌(Malassezia globosa)的存在与低存活率相关。念珠菌和马拉色菌常见于胃肠道癌、乳腺癌和肺癌。重要的是,真菌常与特定细菌在肿瘤中共存,表明跨界相互作用可能影响治疗反应。
在评估肿瘤内微生物群参与实体瘤免疫治疗时,评估细菌及其代谢环境至关重要。细菌成分如脂多糖(LPS)和肽聚糖可激活免疫通路,而细菌外泌体可能通过改变TME来抑制抗肿瘤免疫机制。同样,微生物代谢物与癌细胞和免疫细胞上的受体结合,引起代谢变化和免疫激活。短链脂肪酸(SCFAs)是在肿瘤中积累的关键微生物衍生代谢物,可减轻髓系细胞引起的促肿瘤炎症,从而调节细胞增殖和TME表型。次级代谢物,特别是硫肽,通过抑制蛋白酶体降解和FOXM1信号发挥抗癌作用。代谢物谱具有癌症类型特异性。例如,双歧杆菌衍生的肌苷可提高结直肠癌中抗CTLA-4治疗的疗效,而在肝细胞癌中,脂肪酸等微生物代谢物通过与肿瘤细胞直接相互作用促进肿瘤进展。
TME是一个包含肿瘤细胞、浸润免疫细胞、肿瘤相关成纤维细胞、基质细胞、细胞外基质和血管内皮细胞的复杂生态系统。TME,特别是肿瘤免疫微环境(TIME),影响机体对免疫检查点抑制剂(ICIs)的反应。特异性免疫细胞触发抗癌免疫反应。例如,高肿瘤CD8+ T细胞浸润表明对ICIs的良好反应。相反,一些免疫细胞抑制抗癌免疫反应。癌症进展和不同抗癌疗法的治疗持续影响TME的分子和细胞活动以及TME对抗癌免疫反应的影响。探索改变TME以提高免疫疗法有效性的方法是当前的研究热点。有趣的是,多项研究表明,作为TIME关键组成部分的肿瘤内微生物群与TIME存在联系,并指出某些微生物可改变TIME。特定微生物在TIME中可作为免疫激活剂、抑制剂或中性因子。这些结果表明,肿瘤内微生物群可能通过改变实体瘤的TME来提高免疫治疗效果。
许多研究提示肿瘤内微生物群在介导实体瘤免疫治疗方面具有巨大潜力。针对微生物组的药物可能逆转免疫抑制性TME表型,为提高ICIs及其他疗法的疗效提供了新选择。
肿瘤内微生物群可作为“活的抗原库”和“天然免疫佐剂”,增加肿瘤抗原性和免疫原性。微生物抗原可由表达MHC II类的树突状细胞(DCs)呈递,并在肿瘤引流淋巴结中启动T细胞激活。微生物还可通过HLA分子展示细菌肽来模拟肿瘤抗原,引发针对恶性肿瘤的T细胞反应。值得注意的是,与内源性肿瘤抗原相比,此类外源性细菌肽增加了免疫原性,并且它们可以通过引起肿瘤抗原和病原体相关分子模式(PAMPs)的释放,同时促进肿瘤免疫原性细胞死亡(ICD),来招募免疫细胞并诱导抗肿瘤免疫。此外,肿瘤内微生物群可能通过分泌代谢物和产生细胞因子进一步调节肿瘤免疫细胞的活性、浸润和功能表型。理解这些复杂通路使我们能更深入地了解肿瘤内微生物群在TME重塑中发挥的关键作用。
T细胞是适应性免疫的关键部分,包括细胞毒性CD8+ T细胞和CD4+辅助T细胞。它们在TME中扮演双重角色:抗肿瘤效应CD8+ T细胞识别并杀死肿瘤细胞,而免疫抑制性调节性T细胞(Tregs)则抑制免疫细胞功能并促进肿瘤免疫逃逸。γδ T细胞的过度激活也可能促进肿瘤进展。肿瘤内微生物群及其代谢物影响T细胞的招募、激活、功能分化和耗竭状态,从而重塑TME并影响抗肿瘤免疫反应。
CD8+ T细胞是TME中重要的抗肿瘤效应细胞。它们可通过产生穿孔素、颗粒酶和效应因子(如IFN-γ)破坏肿瘤细胞并激活其他免疫细胞。研究表明,特定的肿瘤内微生物或其代谢物具有改变这些效应活性的能力。例如,链球菌属(Streptococci)增加CD8+ T细胞浸润,同时上调GZMB表达。罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus Royce)激活芳香烃受体(AHR),导致IFN-γ+CD8+ T细胞的局部扩增,而毛螺菌属(Lachnoclostridium)增加细胞毒性CD8+ T细胞的活性。这些结果证明了某些肿瘤内微生物群积极增强抗肿瘤CD8+ T细胞反应的能力。
然而,肿瘤内微生物对CD8+ T细胞的调控是复杂的,并可能导致矛盾现象。持续的抗原暴露可导致CD8+ T细胞进入T细胞耗竭(Tex)状态。其特征是效应功能(如IFN-γ和GZMB分泌)和增殖能力下降,以及抑制性受体(如PD-1、LAG-3和TIGIT)的上调。罗伊氏乳杆菌显著上调CD8+ T细胞表面耗竭相关受体的表达水平。此外,某些微生物及其代谢物可直接负向调控CD8+ T细胞。某些大肠杆菌(E. coli)和具核梭杆菌(Fn)菌株减少CD8+ T细胞的数量。琥珀酸通过阻断cGAS-干扰素-β通路抑制CD8+ T细胞浸润。这些发现表明,肿瘤内微生物群可以精细调控CD8+ T细胞的命运,突出了理解其作用具体背景(如微生物种类、丰度和肿瘤类型)的重要性。
在TME中,CD4+ T细胞通过形成辅助T细胞(如Th1)来增强CD8+ T细胞和DCs的功能,而其分化的Tregs则通过抑制免疫反应来介导免疫耐受,构成了抗肿瘤免疫双向调控的核心。抗PD-1/PD-L1治疗抑制Tregs的分化,同时削弱其抑制能力。与免疫疗法对Tregs的这种双向调控类似,肿瘤内微生物群对Tregs具有多样的调节作用。窄食单胞菌属(Stenotrophomonas spp.)、月形单胞菌属(Selenomonas spp.)和痤疮丙酸杆菌(Cutibacterium acnes)通过增加Treg浸润促进免疫抑制环境,而Fn可能显著降低FoxP3+ Treg浸润。此外,代谢物氧化三甲胺(TMAO)通过上调促效应基因(RICTOR、CPT1B和TCF7)的表达和下调抑制相关基因(AHR、PTEN和FOXP3)的表达来限制促肿瘤的Treg反应。
此外,几种肿瘤内微生物代谢物影响CD4+ T细胞分化。短链脂肪酸丁酸盐有助于将CD4+ T细胞分化为调节亚群,并促进效应反应,如Th1分化。肌苷刺激Th1发育,并通过激活T细胞特异性腺苷A2A受体(A2AR)信号通路改善抗肿瘤免疫和免疫治疗反应。
与抗原特异性杀伤T细胞不同,NK细胞是天然免疫系统的主要细胞毒性细胞,也是抵御恶性肿瘤的第一道防线。NK细胞可直接释放穿孔素和颗粒酶裂解肿瘤细胞。然而,肿瘤内Fn分泌的Fap2蛋白可通过与NK细胞表面的TIGIT受体结合抑制这种杀伤作用,异种移植研究表明TIGIT中和抗体可逆转这种抑制效应。此外,NK细胞可产生如IFN-γ等细胞因子触发适应性免疫反应并介导抗体依赖性细胞毒性(ADCC)。值得注意的是,双歧杆菌丰度的增加通过代谢物马尿酸增强NK细胞功能,导致黑色素瘤消退。肿瘤内病毒也可通过激活受体(如NKG2D)直接激活NK细胞,或通过产生增加其活性的细胞因子间接激活。
肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)在功能上具有异质性。M1型通过分泌IL-12等炎症因子激活抗肿瘤免疫,而M2型通过分泌包括IL-10在内的免疫抑制物质促进肿瘤进展,使其成为TME中的关键调控枢纽。巨噬细胞表达模式识别受体(PRRs),可被细菌衍生分子(如LPS)识别和结合,导致显著的免疫细胞迁移和免疫系统激活以检测和清除肿瘤细胞。Toll样受体(TLR)是研究最广泛的PRR亚型。微生物对TLRs的激活在TIME中具有双重功能。肿瘤内细菌可能通过TLR信号通路“训练”TAMs。例如,Fn通过TLR4依赖性机制增加巨噬细胞M2极化,引起免疫抑制。然而,微生物衍生的D-乳酸可通过与TLR2和/或TLR9相互作用,抑制PI3K/Akt通路并激活NF-κB通路,促进巨噬细胞从M2表型向M1表型极化。将TLR激动剂与IFN-γ联用可能增加促炎细胞因子TNF-α、IL-12p40和IL-12p70的水平,同时降低IL-10水平。这创造了炎症微环境并促进巨噬细胞向M1表型极化。因此,精确调控TLR通路并结合IFN-γ对于优化肿瘤内微生物介导的TAM功能重塑至关重要。
除TLR通路外,肿瘤内微生物群还通过多种非经典机制控制TAM活性。高Fn负荷增加TNFSF9/IL-1β信号,导致M1巨噬细胞极化。阿克曼菌(Akk)产生的环状di-AMP(c-di-AMP)刺激STING/IRF3/IFN-I信号,使巨噬细胞极化为M1表型并改善NK-DC相互作用。TMAO也通过IFN-I通路增强TAM的免疫刺激功能。相反,色氨酸衍生物激活AHR,抑制TAM的抗癌作用。这项研究显示,肿瘤内微生物通过代谢物、细菌信号分子和多通路串扰对TAM表型施加复杂且多方向的调节作用。
肿瘤内微生物可通过影响TME中的其他髓系细胞来改变免疫反应。DCs是TME中主要的抗原呈递细胞,通过摄取、加工并将肿瘤抗原呈递给T细胞,连接天然免疫和适应性免疫。DC功能常受微环境抑制影响,进而动态调节抗肿瘤免疫反应的激活或耐受状态。值得注意的是,肿瘤内微生物群(如窄养单胞菌属(Stenomonas spp.)、月形单胞菌属(Selenomonas spp.)和HPV)可能刺激肿瘤组织中的DC浸润。两歧双歧杆菌(Bifidobacterium bifidum)通过激活CD8+ T细胞改善小鼠的DC功能。口服鼠李糖乳杆菌GG(Lactobacillus rhamnosus GG)可能增加DC数量并通过IFN信号吸引CD8+ T淋巴细胞。然而,肿瘤内致病性奈瑟菌菌株通过其HopQ蛋白与CEACAM1结合损害正常未成熟DC的成熟。以上信息表明肿瘤内微生物群对DCs施加多重调节作用。
髓源性抑制细胞(MDSCs)存在于癌症患者血液中,可能被细胞因子吸引,通过外周循环到达肿瘤部位。MDSCs通过抑制T细胞活性和促进TME中的免疫逃逸,成为肿瘤生长的重要免疫抑制屏障。肿瘤组织中高水平的MDSC浸润可能预示预后不良和治疗抵抗。热带念珠菌(Candida tropicalis)通过增加MDSC招募介导免疫抑制,而单核细胞增生李斯特菌(Listeria monocytogenes)减少MDSC数量并刺激剩余MDSCs产生IL-12,导致免疫活性表型。
肿瘤相关中性粒细胞(TANs)在TME中具有两种功能表型。抗肿瘤N1表型通过释放CXCL10和活性氧(ROS)增强免疫监视。相反,TGF-β诱导的促肿瘤N2表型分泌中性粒细胞弹性蛋白酶(NE)等因子,驱动血管生成、基质重塑和中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)的形成,促进转移。Fn激活肿瘤细胞中的IL-17/NF-κB/RelB信号通路,导致大量TAN招募。此外,肿瘤内细菌可间接刺激中性粒细胞过度表达NE和基质金属蛋白酶-9(MMP-9),导致多形核白细胞(PMN)激活和NET形成,作为肿瘤细胞和NK细胞之间的物理屏障,介导天然免疫逃逸。此外,微生物衍生代谢物TMAO通过TNF/MyD88激活促进NET形成,同时抑制PPARG介导的抗炎反应。
4. 肿瘤内微生物群影响TME中免疫抑制检查点(如PD-1/PD-L1)的表达
免疫检查点抑制剂的发展带来了肿瘤治疗的重大突破,最常使用的免疫检查点包括PD-1、TIM-3、CTLA-4、LAG-3、CEACAM1和TIGIT。其中,PD-1(程序性死亡受体-1)及其配体PD-L1形成一条通过T细胞耗竭和功能抑制促进肿瘤免疫逃逸的关键通路。TME中PD-1的表达受多种机制调控。聚积在肺腺癌(LUAD)中的聚多曲霉(Aspergillus sydowii)增加CD8+ T细胞上的PD-1表达,革兰氏阴性菌LPS通过NF-κB/IL-6通路上调PD-1。幽门螺杆菌(H. pylori)通过CagA依赖性SHH信号上调胃癌细胞中的PD-L1,牙龈卟啉单胞菌(Porphyromonas gingivalis)通过IRAK/NF-κB通路上调前列腺癌中的PD-L1。在结直肠癌中,Fn-Dps蛋白通过ATF3依赖性启动子激活增加PD-L1表达。
有趣的是,特定的肿瘤内微生物促进胰腺癌中AhR表达,而AhR缺陷增加TME中MHC-II、CD40和PD-L1的表达。然而,在胰腺癌小鼠模型中用抗生素清除微生物大大增加了T细胞激活和PD-1表达,表明与肿瘤内微生物群存在复杂的相互作用。肿瘤内微生物群的复杂参与也与实体瘤的类型有关。微生物代谢物丁酸盐在胃癌中通过抑制PD-L1表达以及NF-κB和STAT3表达来抑制肿瘤细胞生长。相反,在黑色素瘤中,丁酸盐以GPR非依赖性方式抑制组蛋白去乙酰化酶(HDAC),上调PD-1/PD-L1的表达,并抑制CD4+ T细胞的死亡。此外,在胃癌小鼠模型中,Fn入侵通过激活IL-17/NF-κB通路引起PD-L1+ TAN聚集,抑制CD8+ T细胞功能,导致免疫逃逸。然而,总体而言,高Fn负荷组显示更多的肿瘤内PD-L1+ TANs和对抗PD-L1治疗更好的反应。消耗中性粒细胞会降低抗PD-L1疗法的有效性。肿瘤内微生物群通过改变PD-L1等免疫抑制检查点的表达来改变实体瘤免疫治疗效果,这一发现需要采取综合方法。
5. 肿瘤内微生物群在不同实体瘤中调节免疫治疗效果
新出现的证据强调了肿瘤内微生物群通过不同的免疫调节通路在影响免疫治疗结果方面具有肿瘤类型特异性作用。
黑色素瘤微生物组的多样性对免疫检查点阻断(ICB)效果有显著影响。响应抗PD-1/CTLA-4治疗的患者表现出尤多尔菌属(Eudoraea)和脱硫微菌属(Desulfonatronospira)的富集,它们通过干扰素-γ/STAT5通路上调和免疫细胞浸润增加来增强T细胞激活。AKK(阿克曼菌)与肿瘤细胞上的TLR2结合,从而激活AKT/NF-κB并提高黑色素瘤患者IL-2疗法的疗效。相反,B16-OVA小鼠中的幽门螺杆菌感染抑制先天免疫,从而增加炎症细胞因子水平并削弱疫苗诱导的反应。引人注目的是,肠球菌属(Enterococcus spp.)和约氏乳杆菌(Lactobacillus johnsonii)通过激活DCs来抵消这种抑制,从而恢复抗PD-1/CTLA-4的疗效。
CRC相关细菌如产大肠杆菌素的大肠杆菌通过ROS和UshA核酸酶活性诱导DNA损伤,这可能增加新抗原负荷以提高对免疫治疗的敏感性。此外,与Fn类似,大肠杆菌通过双重机制驱动免疫治疗抵抗——减少肿瘤浸润CD3+CD8+ T细胞数量和上调PD-L1表达。幽门螺杆菌感染在AOM/DSS诱导和MC38 CRC模型中对CTLA4阻断的抵抗性增加。相反,两歧双歧杆菌通过cGAS识别细菌DNA激活STING,从而提高抗CD47疗效。鸡乳杆菌(Lactobacillus gallinarum)通过减少Foxp3+CD25+ Treg浸润同时增强CD8+ T细胞效应功能来改善抗PD-1反应,而细菌OMVs可增加CXCL10/IFN-γ产生与ICB协同作用。
艰难梭菌(Clostridium difficile)相关的TMAO在三阴性乳腺癌(TNBC)中促进PERK依赖性肿瘤细胞焦亡,从而增加M1巨噬细胞和CD8+ T细胞浸润使肿瘤对抗PD-1治疗敏感。平行研究显示,降低肿瘤内Fn表达可重塑免疫抑制性TME,从而可能克服PD-1抵抗。
免疫治疗在PDAC患者中疗效有限,原因包括其独特的TME(缺乏CD8+ T细胞但存在CD4+ T细胞,特别是Th2细胞和Tregs)、丰富的免疫抑制细胞以及PDAC细胞表面MHC-I表达缺失导致低免疫原性、低肿瘤突变负荷和对抗PD-1治疗反应差。PDAC患者的长期生存与CD3+CD8+ T细胞和GzmB+细胞计数增加相关。近期研究表明,肿瘤内微生物群(或其代谢物)可能提高PDAC免疫治疗的有效性。
以链球菌属为主的肿瘤对新辅助抗PD-1化疗组合反应更好,这种改善的反应与GrzB+CD8+ T细胞浸润增加相关。
AKK丰度降低与HCC快速发展及免疫治疗效果下降相关,这与其在黑色素瘤中的保护作用相矛盾。
富含γ-变形菌的肿瘤表现出低PD-L1表达,这损害了检查点抑制剂的反应。此外,幽门螺杆菌通过抑制IFN-I/IL-1通路进一步损害DC介导的CD8+ T细胞激活,从而加剧NSCLC中的抗PD-1抵抗。
与Fn类似,肿瘤内微生物群对免疫治疗结果的影响因物种和肿瘤类型而异。Fn通过上调PD-L1和抑制T细胞降低ESCC的免疫疗效,但Fn通过激活STING/NF-κB通路改善OSCC中的PD-1反应。Fn还通过这些通路对CRC发挥促癌和抗癌双重作用。Fn在肿瘤内的双重效应取决于肿瘤类型和微环境信号通路。此外,AKK提高黑色素瘤和PDAC中的ICB有效性,但在HCC中起保护作用,而幽门螺杆菌通常降低胃肠道癌和肺癌的反应。治疗预测因菌株水平的功能异质性(如产与不产大肠杆菌素的E. coli之间的异质性)而进一步复杂化。阐明微生物-免疫相互作用的机制及肿瘤内菌群的空间定位对于创建微生物群指导的联合疗法至关重要。
6. MSI状态对实体瘤肿瘤内微生物群及免疫治疗效果的影响
新出现的证据还表明,微卫星不稳定性(MSI)这一肿瘤固有特征,与肿瘤内微生物群共同影响治疗结果。例如,Fn在MSI-H型CRC中抑制T细胞浸润,但在MSS型CRC中增强TIL招募。此外,MSI(一个关键的癌症标志物)与增加的肿瘤免疫和突变负荷相关。具有MSI-high(MSI-H)表型的肿瘤通常表现出更大的突变负荷和对抗PD-1疗法更好的反应。此外,具有相同MSI状态的不同实体瘤表现出不同的免疫反应,在CRC中观察到的对dMMR/MSI的免疫反应比在EC中更强。
我们还观察到,具有相同MSI状态的不同肿瘤类型,其肿瘤内微生物组成和丰度存在差异。例如,具有相同MSI-H状态的CRC患者呈现更多样的口腔菌属。此外,同一肿瘤类型在不同MSI状态下的肿瘤内微生物组成和丰度也不同。例如,分枝杆菌属(Mycobacterium spp.)和普雷沃菌属(Prevotella spp.)在MSI-H CRC肿瘤中平均更普遍。在MSI-H肿瘤中富集的微生物也与更高水平的免疫相关基因(如CD3E和CD8E)表达相关,这些基因具有良好的预后价值。
未来的研究应侧重于利用空间多组学解析跨肿瘤类型的MSI-微生物组-免疫回路,以及对改变MSI驱动治疗脆弱性的微生物群落进行功能验证。
尽管关于肿瘤内微生物的讨论往往更侧重于细菌,但新出现的证据表明真菌在调节肿瘤进展和免疫治疗反应中扮演着关键角色,其作用机制涉及代谢重编程、表观遗传改变或代谢通路。这些真菌可能维持慢性炎症,促进免疫抑制性TME的形成,并激活致癌信号通路,如EGFR通路。靶向真菌感染或相关炎症通路可能是实体瘤预防和治疗的新策略。
肿瘤内真菌通过多维度调节TME发挥促肿瘤和抗肿瘤双重作用,其功能异质性因肿瘤类型和真菌种类而异。白色念珠菌(Candida albicans)刺激巨噬细胞HIF-1依赖性糖酵解,从而驱动IL-7/IL-22-ILC3轴介导的免疫抑制和MDSC积累。CARD9蛋白通过表面受体激活NF-κB通路,通过减少真菌介导的MDSC增殖来预防结直肠癌发生。此外,热带念珠菌物种可通过PKM2依赖性糖酵解增强髓源性抑制细胞的免疫抑制功能和肿瘤内积聚,从而增加结直肠癌发生。有趣的是,CRC中的真菌入侵通过激活髓系细胞中的dectin-1/Syk/IL-18轴改变免疫微环境并增强CD8+ T细胞性能。髓系细胞SYK-CARD9信号轴也可能通过共生肠道真菌(如念珠菌)激活炎症小体来预防结肠炎相关CRC。在MSS CRC中,促进IL-17A激活的真菌成分(如HKCA)可使肿瘤对PD-1抑制剂更敏感。相反,抗真菌药物治疗可能加重CRC,表明肿瘤内真菌在特定情况下可能产生抗肿瘤免疫。
此外,主要参与CRC的白色念珠菌可能刺激OSCC代谢和致癌信号,表明同一种真菌可能在多种肿瘤类型中促进癌症发展。此外,真菌群落的多样性与MSI等肿瘤特征显著相关。而且,吸烟者肿瘤内真菌数量以及曲霉和蘑菇真菌的富集程度高于非吸烟者,表明环境暴露可能通过影响局部代谢或免疫状态来影响真菌组成。需要对肿瘤内真菌的多样性及其机制进行进一步研究。
根据近期研究,成功的抗肿瘤免疫反应涉及三个关键因素:抗原、佐剂和有利的免疫微环境。肿瘤内微生物群可以诱导免疫原性,促进局部有效载荷递送,并靶向肿瘤,提高精准治疗的效果。
这种特定方法涉及使用活菌或死菌通过特异性抗原激活抗肿瘤免疫反应。基于此概念的产品包括用于膀胱癌的卡介苗(BCG)和减毒单核细胞增生李斯特菌疫苗。细菌定植在缺氧的TME生态位中蓬勃发展。这种趋向性允许靶向免疫激活。例如,在一项I期研究中,肿瘤内注射C. novyi-NT在耐药实体瘤中降低了肿瘤负荷并增加了肿瘤特异性T细胞反应。类似地,在临床前小鼠研究中,口服两歧双歧杆菌联合抗PD-L1剂几乎完全抑制了肿瘤发展,提示改善了微生物群驱动的免疫治疗。此外,产生检查点抑制剂的细菌可直接在肿瘤组织内靶向,以促进与肿瘤细胞表达的T细胞抑制位点的结合和中和。
工程化微生物改善了靶向效果。在一项I/IIa期实验中,表达HPV16 E7抗原的修饰干酪乳杆菌GLBL101c通过触发E7特异性Th1反应,降低了70%患者的宫颈瘤变严重程度。携带asd基因的沙门氏菌菌株可在膀胱癌、结肠癌和黑色素瘤小鼠模型中引发肿瘤消退。此外,在Ib期试验中,柯萨奇病毒A21与帕博利珠单抗配对调控PD-L1+肿瘤细胞,而TG4010(一种修饰的痘苗病毒)与PD-1/PD-L1抑制剂的组合在III期研究中改善了晚期NSCLC患者的结局。
细菌可作为低毒性递送系统,用于肿瘤靶向的有效载荷。在超过80%的多形性胶质母细胞瘤(GBM)模型中,用SLIN纳米胶囊修饰
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