前言

腫瘤免疫治療的療效在很大程度上取決于腫瘤微環(huán)境，尤其是腫瘤免疫微環(huán)境。新的研究表明，微生物存在于腫瘤細(xì)胞和免疫細(xì)胞內(nèi)，表明這些微生物可以影響腫瘤免疫微環(huán)境的狀態(tài)。

腫瘤微生物微環(huán)境在腫瘤免疫微環(huán)境中的作用是多方面的：可能作為免疫激活劑、抑制劑或旁觀者。潛在的機(jī)制包括：（I）癌細(xì)胞和免疫細(xì)胞呈遞微生物抗原，（II）微生物抗原模擬腫瘤抗原，（III）微生物誘導(dǎo)的免疫原性細(xì)胞死亡，（IV）由模式識(shí)別受體介導(dǎo)的微生物輔助性，（V）微生物衍生的代謝物，以及（VI）微生物對(duì)抑制性檢查點(diǎn)的刺激。

總的來(lái)說(shuō)，腫瘤微生物微環(huán)境調(diào)節(jié)腫瘤免疫微環(huán)境，使其成為改善免疫治療的潛在靶點(diǎn)。這是一個(gè)面臨重大挑戰(zhàn)的新領(lǐng)域，值得進(jìn)一步探索。

腫瘤微生物微環(huán)境

人體容納著數(shù)萬(wàn)億的微生物，其中一些微生物有助于致癌或抗癌反應(yīng)。微生物，如細(xì)菌、真菌、病毒和支原體，存在于腫瘤組織內(nèi)。在癌細(xì)胞和腫瘤浸潤(rùn)性免疫細(xì)胞內(nèi)可以觀察到微生物的殘留物，如DNA、RNA、肽和細(xì)胞壁成分。一些微生物代謝物，包括脂肪酸和肌苷，可以在腫瘤內(nèi)積聚，并與癌細(xì)胞和免疫細(xì)胞上的受體結(jié)合。這些成分在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移和免疫反應(yīng)中都發(fā)揮作用，由它們形成的微環(huán)境不同于通常提到的腫瘤微環(huán)境，因此可作為一個(gè)新的類型，稱為“腫瘤微生物微環(huán)境”。               

腫瘤微生物微環(huán)境具有臨床意義。首先，腫瘤內(nèi)微生物組具有腫瘤類型特異性和亞型特異性，有可能被用作診斷工具。例如，胰腺癌微生物組主要為變形菌門；而結(jié)直腸癌微生物組主要為厚壁菌門和變形菌門。其次，腫瘤組織的微生物組與正常組織的微生物組明顯不同，使其成為強(qiáng)大的治療靶點(diǎn)。某些微生物在腫瘤組織中特異性聚集，微生物被腫瘤吸引這一事實(shí)使這些微生物能夠被用作精確的抗癌藥物載體。第三，腫瘤微生物組在不同生存率的患者中是不同的，這使其成為一種潛在的預(yù)后工具。在胰腺癌中，與生存期短的患者相比，長(zhǎng)期存活患者的腫瘤微生物組具有更高的α多樣性和假黃單胞菌-鏈霉菌-糖多胞菌-克勞斯芽孢桿菌的特征。

腫瘤微生物微環(huán)境的作用機(jī)制

多項(xiàng)研究已經(jīng)觀察到腫瘤內(nèi)微生物與腫瘤微環(huán)境之間的相關(guān)性。最近的研究表明腫瘤微生物微環(huán)境作用于腫瘤微環(huán)境存在多種機(jī)制，包括：（I）癌細(xì)胞和免疫細(xì)胞呈遞細(xì)菌肽，（II）細(xì)菌抗原模擬腫瘤抗原（III）微生物誘導(dǎo)的免疫原性細(xì)胞死亡（IV）輔助模式識(shí)別受體介導(dǎo)的信號(hào)通路（V）微生物衍生代謝物（VI）刺激抑制性檢查點(diǎn)。               

微生物抗原可能激活抗腫瘤T細(xì)胞

成功誘導(dǎo)適應(yīng)性抗腫瘤反應(yīng)需要兩個(gè)關(guān)鍵步驟。第一步是由人類白細(xì)胞抗原（HLA）呈遞腫瘤抗原以激活CD8+T細(xì)胞。第二步是激活的CD8+T細(xì)胞識(shí)別和殺死抗原特異性的癌細(xì)胞。然而，癌細(xì)胞可以通過(guò)多種機(jī)制向免疫細(xì)胞隱藏其抗原。

細(xì)菌肽在黑色素瘤轉(zhuǎn)移中普遍存在，它們可以通過(guò)黑色素瘤細(xì)胞和腫瘤浸潤(rùn)性免疫細(xì)胞上的HLA分子呈現(xiàn)，證明其作為腫瘤特異性抗原的潛力。攜帶細(xì)菌肽HLA復(fù)合物的B細(xì)胞在體內(nèi)可激活腫瘤浸潤(rùn)性T細(xì)胞分泌IFN-γ，其他細(xì)菌肽也在多種黑色素瘤患者中普遍存在，此外，鑒于細(xì)菌肽是外源性的，與腫瘤抗原相比，它們更有可能觸發(fā)免疫反應(yīng)。

然而，細(xì)菌肽作為腫瘤特異性抗原仍然存在一些問(wèn)題。首先，正常組織中是否存在細(xì)菌肽尚不清楚，如果細(xì)菌肽也出現(xiàn)在正常組織中，那么這些組織將不可避免地受到攻擊。其次，癌細(xì)胞呈現(xiàn)的細(xì)菌肽在體內(nèi)沒(méi)有觸發(fā)有效的抗癌免疫，其根本原因尚不清楚。細(xì)菌肽、癌細(xì)胞和體內(nèi)免疫細(xì)胞之間的相互作用需要進(jìn)一步研究。

微生物抗原模擬激活抗腫瘤T細(xì)胞

抗原模擬是一種微生物與腫瘤抗原共享相似抗原表位的現(xiàn)象, 微生物特異性T細(xì)胞可以識(shí)別并殺死表達(dá)類似抗原表位的癌細(xì)胞。

Alexandra Snyder及其同事分析了不同預(yù)后的黑色素瘤患者的腫瘤新抗原表位。他們發(fā)現(xiàn)一些腫瘤新抗原表位與微生物表位同源，而且同源性越高，臨床預(yù)后越好。這一發(fā)現(xiàn)表明，抗原模擬存在于腫瘤中，并有可能影響免疫反應(yīng)。

Shin Heng Chiou及其同事分析了178例肺癌患者的77萬(wàn)條T細(xì)胞受體序列。他們發(fā)現(xiàn)，與正常組織相比，腫瘤組織過(guò)表達(dá)了一種與EB病毒和大腸桿菌發(fā)生交叉反應(yīng)的蛋白質(zhì)，這種而且交叉反應(yīng)存在于多個(gè)肺癌樣本中。未來(lái)有必要探索在各種類型的腫瘤中存在的微生物抗原模擬，這些“模擬抗原”可能為癌癥治療提供新的前景。

微生物誘導(dǎo)的免疫原性細(xì)胞死亡

免疫原性細(xì)胞死亡（ICD）是一種細(xì)胞死亡形式，死亡細(xì)胞釋放抗原和佐劑以增強(qiáng)免疫反應(yīng)。它可以由微生物觸發(fā)，一些研究人員將細(xì)菌的空包膜和oxaliplatin結(jié)合起來(lái)治療晚期結(jié)直腸癌小鼠模型，聯(lián)合策略通過(guò)強(qiáng)化ICD強(qiáng)烈抑制腫瘤生長(zhǎng)并延長(zhǎng)小鼠的生存期。

溶瘤病毒或細(xì)菌特異性地定向于腫瘤微環(huán)境并溶解腫瘤細(xì)胞，從而釋放腫瘤抗原、損傷相關(guān)分子模式和病原體相關(guān)分子模式，以招募外周免疫細(xì)胞或重新啟動(dòng)已有的抗腫瘤免疫細(xì)胞。同時(shí)，微生物本身可以作為一種很有前途的免疫佐劑來(lái)促進(jìn)炎性TME，從而進(jìn)一步增強(qiáng)抗腫瘤免疫。

輔助模式識(shí)別受體調(diào)節(jié)TME

微生物輔助性是指來(lái)源于微生物的病原體相關(guān)分子模式的免疫調(diào)節(jié)作用。病原體相關(guān)的分子模式可以通過(guò)模式識(shí)別受體（PRR）來(lái)感知，Toll樣受體（TLR）是研究最多的PRR亞型，TLRs的微生物激活在腫瘤免疫微環(huán)境中扮演著雙刃劍的角色。

首先，腫瘤內(nèi)微生物通過(guò)TLR驅(qū)動(dòng)免疫抑制腫瘤微環(huán)境的形成。在患有胰腺癌的小鼠模型中，腫瘤內(nèi)微生物選擇性激活單核細(xì)胞中的TLR，以誘導(dǎo)M2樣TAM分化。TLR4識(shí)別的細(xì)菌脂多糖誘導(dǎo)肝細(xì)胞表達(dá)CXCL1，CXCL1是一種趨化因子，可招募CXCR2+多形核MDSC形成免疫抑制環(huán)境，促進(jìn)小鼠膽管癌。類似地，TLR4識(shí)別的梭桿菌上調(diào)IL-6/p-STAT3/c-MYC信號(hào)通路，導(dǎo)致M2樣TAM極化和結(jié)直腸癌進(jìn)展。

另一方面，腫瘤內(nèi)微生物通過(guò)TLR維持免疫刺激性腫瘤微環(huán)境，因此充當(dāng)抗癌劑。在肺癌小鼠模型中，細(xì)菌脂蛋白激活TLR2，MDSCs被重新編程以分化為炎癥M1表型。此外，TLR激動(dòng)劑與IFN-γ協(xié)同作用，增加促炎細(xì)胞因子TNF-α、IL-12p40和IL-12p70，降低IL-10，形成炎癥微環(huán)境，激活抗腫瘤免疫反應(yīng)。

總的來(lái)說(shuō)，微生物通過(guò)PRR調(diào)節(jié)腫瘤免疫微環(huán)境，一種特定的微生物可以同時(shí)與各種PRR相互作用，因此，微生物的免疫調(diào)節(jié)作用是許多不同PRRs介導(dǎo)的信號(hào)通路的總和。

微生物的衍生代謝物

微生物代謝產(chǎn)物如短鏈脂肪酸（SCFA）、膽汁酸和肌苷可進(jìn)入血液。一些微生物源性代謝產(chǎn)物的受體在癌細(xì)胞和腫瘤浸潤(rùn)的免疫細(xì)胞上表達(dá)，表明微生物源性代謝產(chǎn)物在腫瘤微環(huán)境中的潛在作用。

SCFA是由腸道厭氧菌發(fā)酵的膳食纖維的產(chǎn)物，SCFA包括乙酸、丙酸和丁酸。對(duì)于正常的腸上皮細(xì)胞，SCFAs起到抑制促腫瘤炎癥的作用。例如，丁酸可以增加了腸道微環(huán)境中IL-10和維甲酸的水平，從而促進(jìn)了幼稚T細(xì)胞向調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的分化。此外，它還促進(jìn)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的增殖，從而抑制促腫瘤炎癥。

次級(jí)膽汁酸，如ω-murocholic酸，下調(diào)肝竇內(nèi)皮細(xì)胞趨化因子CXCL16的分泌。因此，CXCR6-CXCL16相互作用招募的自然殺傷T細(xì)胞減少。抗生素可以消除微生物，逆轉(zhuǎn)上述效應(yīng)。目前的研究表明膽汁酸通過(guò)CXCL16-CXCR6調(diào)節(jié)自然殺傷細(xì)胞在肝癌的發(fā)生和發(fā)展中起著重要作用。

刺激抑制性檢查點(diǎn)

有核梭桿菌通過(guò)Fap2和TIGIT之間的相互作用或Fap2和CEACAM1之間的相互作用抑制自然殺傷細(xì)胞和細(xì)胞毒性T細(xì)胞的活性。幽門螺桿菌通過(guò)其外膜蛋白HopQ作用于CEACAM1，抑制免疫細(xì)胞。除了幽門螺桿菌和核梭桿菌外，其他細(xì)菌，如致病性奈瑟菌，也能與CEACAM1結(jié)合。

另一個(gè)檢查點(diǎn)CD47在腫瘤細(xì)胞表面表達(dá)。SIRPα是CD47的配體，在樹突狀細(xì)胞和巨噬細(xì)胞上表達(dá)。瘤內(nèi)注射抗生素清除了雙歧桿菌，降低了CD47阻斷的效果，表明雙歧桿菌可能是CD47阻斷的潛在佐劑。

腫瘤微生物微環(huán)境的臨床應(yīng)用

成功誘導(dǎo)抗腫瘤適應(yīng)性免疫應(yīng)答需要三個(gè)要素：抗原、佐劑和合適的免疫微環(huán)境。腫瘤微生物環(huán)境同時(shí)影響這三種元素，使其成為ICIs治療的一個(gè)有希望的組合。內(nèi)源性微生物調(diào)節(jié)的臨床策略包括抗生素和益生菌。外源性微生物調(diào)控利用合成生物學(xué)方法產(chǎn)生的微生物，如工程菌和溶瘤病毒。使用卡介苗（BCG）治療非肌肉浸潤(rùn)性膀胱癌以及使用溶瘤病毒talimogenelaherparepvec（T-VEC）治療晚期黑色素瘤是成功的腫瘤微生物微環(huán)境調(diào)節(jié)的兩個(gè)例子。 

合成生物學(xué)

長(zhǎng)期以來(lái)，微生物一直被用作可編程的藥物輸送平臺(tái)。最近，微生物被設(shè)計(jì)用來(lái)加強(qiáng)免疫治療。研究設(shè)計(jì)了一株非致病性大腸桿菌，以負(fù)載CD47納米抗體阻斷劑。該菌株在腫瘤內(nèi)定植并釋放CD47納米抗體阻斷劑，然后激活腫瘤浸潤(rùn)性T細(xì)胞以消除腫瘤。

另一種名為SYNB1891的工程化大腸桿菌菌株也采用了類似的策略。該菌株激活抗原呈遞細(xì)胞中的STING通路，從而增強(qiáng)癌細(xì)胞的吞噬作用。除了向腫瘤中添加免疫刺激微生物外，合成生物學(xué)還可以將免疫抑制微生物從腫瘤中移除。例如，有核梭桿菌特異性噬菌體和納米銀顆粒的復(fù)合物清除了腫瘤內(nèi)的有核梭桿菌，減少了腫瘤內(nèi)髓源性抑制細(xì)胞，增強(qiáng)了ICIs的功效。

抗生素和免疫檢查點(diǎn)抑制劑

臨床上，抗生素使用與ICIs治療的臨床結(jié)果呈負(fù)相關(guān)�？股�素對(duì)免疫治療的影響可以用抗生素介導(dǎo)的微生物調(diào)節(jié)來(lái)解釋。一方面，抗生素可引起微生物干擾，損害ICIs的療效。另一方面，抗生素可以清除化療誘導(dǎo)的有害微生物，從而提高ICIs的療效。因此，在臨床前實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)中都需要監(jiān)測(cè)微生物的變化，以確認(rèn)微生物在抗生素和ICIs相互作用中的影響。

益生菌和免疫檢查點(diǎn)抑制劑

目前，正在進(jìn)行幾項(xiàng)將益生菌和ICIs相結(jié)合的臨床試驗(yàn)。已發(fā)現(xiàn)口服益生菌通過(guò)多效性機(jī)制恢復(fù)抗癌免疫和ICIs功效。然而，口服益生菌引起的腫瘤微生物微環(huán)境的變化尚不明確，因此需要在未來(lái)的臨床試驗(yàn)中檢測(cè)。

小結(jié)

總的來(lái)說(shuō)，微生物，包括細(xì)菌、真菌、病毒及其成分和代謝物，存在于各種腫瘤組織中，形成腫瘤微生物微環(huán)境。目前的研究已經(jīng)揭示了一些微生物作為免疫激活劑、抑制劑或旁觀者的作用�？紤]到腫瘤微生物微環(huán)境的多方面作用，其調(diào)節(jié)策略包括合成生物學(xué)、抗生素和益生菌可作為免疫治療的潛在組合。

腫瘤微生物微環(huán)境是一個(gè)面臨重大挑戰(zhàn)和機(jī)遇的新領(lǐng)域。全面了解腫瘤內(nèi)微生物及其在腫瘤免疫微環(huán)境中的作用將為研究腫瘤-免疫-微生物關(guān)系提供一個(gè)概念性轉(zhuǎn)變。腫瘤微生物組可能被用作一種預(yù)后或預(yù)測(cè)工具，這也可能有助于開發(fā)新的抗癌藥物。重要的是，它可能開啟下一波精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)和免疫治療的組合策略。

參考文獻(xiàn)：

1.The role of the tumor microbemicroenvironment in the tumor immune microenvironment: bystander, activator, orinhibitor? J Exp Clin Cancer Res. 2021; 40: 327.

       原文標(biāo)題 : 了解腫瘤微生物微環(huán)境