摘要：本文揭示了腸道共生菌分段絲狀細(xì)菌（SFB）通過抗原模擬機(jī)制增強(qiáng)程序性細(xì)胞死亡蛋白1（PD-1）阻斷療法抗腫瘤效果的核心機(jī)制。
SFB促進(jìn)ICB介導(dǎo)的腫瘤控制
為探究腸道菌群如何影響免疫介導(dǎo)的腫瘤控制，研究者構(gòu)建了合成新抗原模擬腫瘤模型。通過使B16-F10黑色素瘤細(xì)胞表達(dá)腸道共生菌SFB的免疫顯性蛋白片段（B16-3340），并在定植SFB（SFB+）與無SFB（SFB?）的特定無病原體小鼠中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。研究發(fā)現(xiàn)，僅在同時(shí)存在SFB定植且腫瘤表達(dá)SFB抗原（B16-3340）并接受抗PD-1抗體治療的小鼠中，腫瘤生長(zhǎng)被顯著抑制，而對(duì)照腫瘤（B16-EV）或無SFB定植的小鼠則無此效果。存活小鼠對(duì)再次接種的相同腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生排斥，表明SFB與ICB聯(lián)合可誘導(dǎo)持久的記憶樣保護(hù)。此外，在腫瘤植入后不同時(shí)間點(diǎn)給予SFB的治療性定植實(shí)驗(yàn)表明，早期微生物抗原暴露與PD-1阻斷的協(xié)同作用窗口期較窄。
圖1 PARP抑制通過轉(zhuǎn)錄與代謝重編程促進(jìn)CD8+中央記憶性T細(xì)胞擴(kuò)增
SFB改變腫瘤T細(xì)胞特征
對(duì)腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞的分析顯示，SFB定植顯著提高了B16-3340腫瘤中CD8+T細(xì)胞與調(diào)節(jié)性T（Treg）細(xì)胞的比例，并增強(qiáng)了CD8+TILs的效應(yīng)功能（產(chǎn)生IFN-γ、TNF和Gzm-B）。更重要的是，通過SFB-3340肽段-MHCII四聚體染色，在SFB+小鼠的B16-3340腫瘤中鑒定出大量SFB特異性的CD4+T細(xì)胞。這些細(xì)胞在腫瘤微環(huán)境中表現(xiàn)出TH1樣表型（表達(dá)T-bet和IFN-γ），而與它們?cè)谀c道固有層中原本的TH17表型（表達(dá)RORγt和IL-17A）形成鮮明對(duì)比。
腸道與腫瘤共享T細(xì)胞克隆性
通過單細(xì)胞RNA測(cè)序和T細(xì)胞受體測(cè)序分析發(fā)現(xiàn)，SFB+小鼠的腸道固有層與B16-3340腫瘤中的CD4+T細(xì)胞存在廣泛的克隆重疊。這表明在腸道被SFB激活的TH17細(xì)胞可以遷移到遠(yuǎn)端的抗原匹配腫瘤中。這些細(xì)胞在腫瘤內(nèi)發(fā)生了轉(zhuǎn)錄組重編程，上調(diào)了與細(xì)胞遷移、趨化因子分泌、促炎細(xì)胞因子和細(xì)胞毒性功能相關(guān)的基因，從而重塑腫瘤微環(huán)境，促進(jìn)抗腫瘤免疫。
腫瘤內(nèi)SFB特異性T細(xì)胞曾表達(dá)IL-17A
利用IL-17A命運(yùn)報(bào)告小鼠（Il17a-cre;ROSA-LSL-tdTomato）進(jìn)行譜系追蹤，證實(shí)腫瘤內(nèi)大量的SFB特異性（四聚體陽性）CD4+T細(xì)胞確實(shí)來源于曾經(jīng)表達(dá)過IL-17A的T細(xì)胞（即ex-TH17細(xì)胞）。過繼轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證，從報(bào)告小鼠分離的初始SFB特異性T細(xì)胞，在輸入SFB定植的宿主小鼠后，能夠從腸道遷移到遠(yuǎn)端腫瘤，并在腫瘤內(nèi)分化為產(chǎn)生IFN-γ的效應(yīng)細(xì)胞。
IL-17A譜系細(xì)胞是腫瘤控制所必需的
通過條件性消融IL-17A+CD4+T細(xì)胞的模型（DTA-ONΔIL-17a小鼠），研究發(fā)現(xiàn)清除這些細(xì)胞后，SFB對(duì)PD-1阻斷的增強(qiáng)效應(yīng)完全消失，腫瘤內(nèi)CD8+T細(xì)胞的效應(yīng)功能也嚴(yán)重受損。這直接證明了腸道SFB誘導(dǎo)的IL-17A+TH17細(xì)胞及其衍生的細(xì)胞是發(fā)揮協(xié)同抗腫瘤作用的關(guān)鍵。
肝螺桿菌無法控制腫瘤生長(zhǎng)
作為對(duì)比，研究還考察了另一種腸道細(xì)菌肝螺桿菌。盡管Hh也能在腸道誘導(dǎo)抗原特異性CD4+T細(xì)胞（主要為Treg表型），并且這些細(xì)胞也能遷移到表達(dá)Hh抗原的腫瘤中，但它們未能有效轉(zhuǎn)化為促炎的TH1樣效應(yīng)細(xì)胞，因此無法增強(qiáng)PD-1阻斷的療效。這突出了不同菌株誘導(dǎo)的T細(xì)胞程序（促炎還是調(diào)節(jié)）對(duì)免疫治療結(jié)局的決定性影響。
圖2 開發(fā)一種基于合成菌群的腫瘤抗原模擬模型，用于評(píng)估對(duì)抗PD-1療法的反應(yīng)
討論
本研究通過精巧的模型證實(shí)，單一的腸道共生菌SFB可通過抗原模擬機(jī)制，誘導(dǎo)腸道TH17細(xì)胞，這些細(xì)胞隨后遷移至遠(yuǎn)端腫瘤并轉(zhuǎn)化為具有強(qiáng)大抗腫瘤活性的TH1樣效應(yīng)細(xì)胞，從而顯著增強(qiáng)PD-1阻斷療法的效果。該發(fā)現(xiàn)闡明了微生物群增強(qiáng)免疫檢查點(diǎn)阻斷療效的一條具體細(xì)胞通路，即“腸道教育”的T細(xì)胞的可塑性及其在腫瘤微環(huán)境中的功能重塑，為開發(fā)基于微生物群的癌癥免疫治療新策略提供了重要的理論依據(jù)。
參考資料
[1] Microbiota-induced T cell plasticity enables immune-mediated tumour control
摘要：本文揭示了腸道共生菌分段絲狀細(xì)菌（SFB）通過抗原模擬機(jī)制增強(qiáng)程序性細(xì)胞死亡蛋白1（PD-1）阻斷療法抗腫瘤效果的核心機(jī)制。
SFB促進(jìn)ICB介導(dǎo)的腫瘤控制
為探究腸道菌群如何影響免疫介導(dǎo)的腫瘤控制，研究者構(gòu)建了合成新抗原模擬腫瘤模型。通過使B16-F10黑色素瘤細(xì)胞表達(dá)腸道共生菌SFB的免疫顯性蛋白片段（B16-3340），并在定植SFB（SFB+）與無SFB（SFB?）的特定無病原體小鼠中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。研究發(fā)現(xiàn)，僅在同時(shí)存在SFB定植且腫瘤表達(dá)SFB抗原（B16-3340）并接受抗PD-1抗體治療的小鼠中，腫瘤生長(zhǎng)被顯著抑制，而對(duì)照腫瘤（B16-EV）或無SFB定植的小鼠則無此效果。存活小鼠對(duì)再次接種的相同腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生排斥，表明SFB與ICB聯(lián)合可誘導(dǎo)持久的記憶樣保護(hù)。此外，在腫瘤植入后不同時(shí)間點(diǎn)給予SFB的治療性定植實(shí)驗(yàn)表明，早期微生物抗原暴露與PD-1阻斷的協(xié)同作用窗口期較窄。
圖1 PARP抑制通過轉(zhuǎn)錄與代謝重編程促進(jìn)CD8+中央記憶性T細(xì)胞擴(kuò)增
SFB改變腫瘤T細(xì)胞特征
對(duì)腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞的分析顯示，SFB定植顯著提高了B16-3340腫瘤中CD8+T細(xì)胞與調(diào)節(jié)性T（Treg）細(xì)胞的比例，并增強(qiáng)了CD8+TILs的效應(yīng)功能（產(chǎn)生IFN-γ、TNF和Gzm-B）。更重要的是，通過SFB-3340肽段-MHCII四聚體染色，在SFB+小鼠的B16-3340腫瘤中鑒定出大量SFB特異性的CD4+T細(xì)胞。這些細(xì)胞在腫瘤微環(huán)境中表現(xiàn)出TH1樣表型（表達(dá)T-bet和IFN-γ），而與它們?cè)谀c道固有層中原本的TH17表型（表達(dá)RORγt和IL-17A）形成鮮明對(duì)比。
腸道與腫瘤共享T細(xì)胞克隆性
通過單細(xì)胞RNA測(cè)序和T細(xì)胞受體測(cè)序分析發(fā)現(xiàn)，SFB+小鼠的腸道固有層與B16-3340腫瘤中的CD4+T細(xì)胞存在廣泛的克隆重疊。這表明在腸道被SFB激活的TH17細(xì)胞可以遷移到遠(yuǎn)端的抗原匹配腫瘤中。這些細(xì)胞在腫瘤內(nèi)發(fā)生了轉(zhuǎn)錄組重編程，上調(diào)了與細(xì)胞遷移、趨化因子分泌、促炎細(xì)胞因子和細(xì)胞毒性功能相關(guān)的基因，從而重塑腫瘤微環(huán)境，促進(jìn)抗腫瘤免疫。
腫瘤內(nèi)SFB特異性T細(xì)胞曾表達(dá)IL-17A
利用IL-17A命運(yùn)報(bào)告小鼠（Il17a-cre;ROSA-LSL-tdTomato）進(jìn)行譜系追蹤，證實(shí)腫瘤內(nèi)大量的SFB特異性（四聚體陽性）CD4+T細(xì)胞確實(shí)來源于曾經(jīng)表達(dá)過IL-17A的T細(xì)胞（即ex-TH17細(xì)胞）。過繼轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證，從報(bào)告小鼠分離的初始SFB特異性T細(xì)胞，在輸入SFB定植的宿主小鼠后，能夠從腸道遷移到遠(yuǎn)端腫瘤，并在腫瘤內(nèi)分化為產(chǎn)生IFN-γ的效應(yīng)細(xì)胞。
IL-17A譜系細(xì)胞是腫瘤控制所必需的
通過條件性消融IL-17A+CD4+T細(xì)胞的模型（DTA-ONΔIL-17a小鼠），研究發(fā)現(xiàn)清除這些細(xì)胞后，SFB對(duì)PD-1阻斷的增強(qiáng)效應(yīng)完全消失，腫瘤內(nèi)CD8+T細(xì)胞的效應(yīng)功能也嚴(yán)重受損。這直接證明了腸道SFB誘導(dǎo)的IL-17A+TH17細(xì)胞及其衍生的細(xì)胞是發(fā)揮協(xié)同抗腫瘤作用的關(guān)鍵。
肝螺桿菌無法控制腫瘤生長(zhǎng)
作為對(duì)比，研究還考察了另一種腸道細(xì)菌肝螺桿菌。盡管Hh也能在腸道誘導(dǎo)抗原特異性CD4+T細(xì)胞（主要為Treg表型），并且這些細(xì)胞也能遷移到表達(dá)Hh抗原的腫瘤中，但它們未能有效轉(zhuǎn)化為促炎的TH1樣效應(yīng)細(xì)胞，因此無法增強(qiáng)PD-1阻斷的療效。這突出了不同菌株誘導(dǎo)的T細(xì)胞程序（促炎還是調(diào)節(jié)）對(duì)免疫治療結(jié)局的決定性影響。
圖2 開發(fā)一種基于合成菌群的腫瘤抗原模擬模型，用于評(píng)估對(duì)抗PD-1療法的反應(yīng)
討論
本研究通過精巧的模型證實(shí)，單一的腸道共生菌SFB可通過抗原模擬機(jī)制，誘導(dǎo)腸道TH17細(xì)胞，這些細(xì)胞隨后遷移至遠(yuǎn)端腫瘤并轉(zhuǎn)化為具有強(qiáng)大抗腫瘤活性的TH1樣效應(yīng)細(xì)胞，從而顯著增強(qiáng)PD-1阻斷療法的效果。該發(fā)現(xiàn)闡明了微生物群增強(qiáng)免疫檢查點(diǎn)阻斷療效的一條具體細(xì)胞通路，即“腸道教育”的T細(xì)胞的可塑性及其在腫瘤微環(huán)境中的功能重塑，為開發(fā)基于微生物群的癌癥免疫治療新策略提供了重要的理論依據(jù)。
參考資料
[1] Microbiota-induced T cell plasticity enables immune-mediated tumour control
