微生物产物鸡尾酒：膀胱癌个性化免疫治疗新策略

《Nature Communications》：Microbial Product Cocktails for Personalized Cancer Immunotherapy

本研究针对膀胱癌BCG免疫治疗失败率高、缺乏有效替代方案的临床难题，开发了基于人工智能优化的微生物产物鸡尾酒（MPC）个性化免疫治疗平台。通过患者来源肿瘤类器官的免疫比较分析（iCARE）和神经网络模型筛选，研究人员发现MPC能显著增强NK细胞和T细胞的肿瘤浸润活性。在原位膀胱癌模型中，MPC治疗较BCG标准疗法显著延长中位生存期（48天 vs 22天）并提高长期生存率（40% vs 0%），为BCG无应答患者提供了新型治疗策略。

　　

当膀胱癌患者对标准的卡介苗（BCG）免疫治疗无应答时，临床上面临着严峻挑战——根治性膀胱切除手术成为唯一选择，但患者生活质量将大幅下降。尽管微生物与免疫系统的相互作用早在19世纪就被发现（如科利毒素的抗癌效应），但一个多世纪以来，BCG仍是唯一获批准的细菌癌症免疫疗法。约40%的患者对BCG治疗无效，而抢救性化疗和免疫检查点抑制剂的应答率仅8-25%，这凸显了开发新型免疫疗法的紧迫性。

近日发表于《Nature Communications》的研究提出了一种创新解决方案：微生物产物鸡尾酒（Microbial Product Cocktails, MPC）个性化免疫治疗平台。该研究团队开发了一套整合患者来源肿瘤类器官、高通量微流控芯片和人工智能优化的系统，成功筛选出能特异性激活个体患者免疫反应的微生物组合。

研究的关键技术突破包括：首先建立了免疫比较分析（immuno-comparative analysis of recruitment and enhancement, iCARE）检测平台，该多层微流控设备可同时评估多种微生物产物对免疫细胞（以NK细胞为主）向肿瘤类器官趋化、接触和浸润的能力。其次，利用神经网络模型对大量微生物组合（包括益生菌、常见病原体和尿路致病菌）进行高效筛选，从10万种可能组合中预测最优MPC配方。最后，通过11例膀胱癌患者（包括初治、复发和BCG难治性病例）的新鲜肿瘤样本和原位小鼠模型验证治疗效力。

免疫细胞招募与增强的比较分析

iCARE检测平台通过三维重构共聚焦图像，将免疫细胞与肿瘤类器官的相互作用精确量化：招募（距离d>0）、接触/排斥（d=0）和浸润（d<0）。该平台兼容膀胱癌细胞系自组装球体、原代膀胱癌细胞和经尿道膀胱肿瘤切除术（TURBT）新鲜分离的类器官。以NK细胞为主要观察指标，因其在BCG免疫治疗中起关键作用且浸润程度与膀胱癌预后正相关。研究发现，长双歧杆菌（B. longum）、大肠杆菌（E. coli）和腐生葡萄球菌（S. saprophyticus）等微生物产物单独或组合使用时，可提升NK细胞招募效率4-15倍。

人工智能引导的MPC优化

研究团队构建包含12个节点的前馈神经网络模型，以微生物产物成分为输入，NK细胞招募数量为输出。通过两轮建模筛选，发现含长双歧杆菌、屎肠球菌（E. faecium）和表皮葡萄球菌（S. epidermidis）的组合（如MPC8、MPC15和MPC17）预测效果最优。实验验证显示，这些MPC不仅能增强NK细胞招募，还促进其浸润至肿瘤球体内部。值得注意的是，最佳MPC组合存在样本特异性：例如MPC5（大肠杆菌产物）对部分患者类器官效果显著，而MPC4（屎肠球菌产物）仅对特定样本有效。

患者来源类器官的MPC免疫增强

对11例临床样本（涵盖Ta、T1、T2期初治/复发/BCG难治性肿瘤）的测试表明，多数MPC可提升基线免疫活性。转录组和蛋白质组分析揭示，高应答样本PPS2呈现基底/鳞状分子亚型特征，高表达IL-6、IL-8、CXCL9等趋化因子。MPC处理可进一步上调这些因子，激活化疗因子-趋化因子受体相互作用通路，从而招募T细胞和NK细胞。相反，MPC对免疫检查点、凋亡相关基因表达无显著影响，提示其作用机制集中于免疫细胞招募与活化。

个性化MPC免疫治疗的临床前验证

在MB49小鼠原位膀胱癌模型中，每周或隔周膀胱内灌注MPC可显著提升肿瘤内淋巴细胞（CD45⁺）浸润，尤其是T细胞（CD3⁺）、NK细胞（NK1.1⁺）和树突状细胞（CD11c⁺）。MPC17治疗组中位生存期达48天，显著优于BCG组（20天）和对照组（22天），长期生存率提升至40%（对照组仅6%）。机制上，MPC17特异性增强NK细胞中IFN-γ（干扰素-γ）和TNF-α（肿瘤坏死因子-α）表达，而BCG主要激活CD4⁺ T细胞。纳米生物传感器检测证实，MPC处理后的癌细胞自身也高表达IFN-γ和TNF-α，形成正向免疫循环。

讨论与展望

该研究开创性地将微生物产物组合与人工智能个性化筛选相结合，克服了活菌疗法的安全性和可控性局限。MPC疗法通过上调趋化因子网络增强免疫细胞浸润，其机制不同于BCG依赖的CD4⁺ T细胞活化，为BCG无应答患者提供了替代方案。未来需优化MPC给药频率、活性成分鉴定，并探索与免疫检查点抑制剂的联合疗法。该平台有望扩展至其他实体瘤治疗，推动微生物免疫治疗进入精准化时代。