糞菌移植助力癌癥免疫治療

南方周末特約撰稿　湯波

腸道菌群是影響癌癥免疫治療療效的重要因素。

★通過移植響應(yīng)免疫治療患者的糞便菌群，有望能顯著增強黑色素瘤等癌癥免疫治療的療效，這為開展糞菌移植癌癥治療的臨床試驗奠定了基礎(chǔ)。

基于免疫檢查點抑制劑單克隆抗體的免疫治療已成為腫瘤治療的重要手段，美國免疫學(xué)家詹姆斯·艾利森（James Allison）和日本免疫學(xué)家本庶佑（TasukuHonjo）也因此獲得了2018年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。不過，這種免疫治療只對約40%轉(zhuǎn)移性黑色素瘤患者有效，其中只有不到20%的患者完全緩解，大多數(shù)患者則對免疫治療沒有反應(yīng)，甚至病情惡化。

2021年2月5日，著名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》（Science）公布了兩項針對原本對免疫治療無效的黑色素瘤患者的臨床試驗結(jié)果，證明糞菌移植有望幫助黑色素瘤患者克服免疫治療失敗，令人鼓舞。

原來是腸道菌群在搗鬼

20世紀(jì)90年代，美國免疫學(xué)家詹姆斯·艾利森證明細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)蛋白4（CTLA-4）是免疫T細(xì)胞的負(fù)調(diào)控因子，日本免疫學(xué)家本庶佑則發(fā)現(xiàn)程序性細(xì)胞死亡蛋白1（PD-1）及其配體1（PD-L1）也具有類似的功能，這些蛋白被稱為免疫系統(tǒng)的“分子剎車”。通過單克隆抗體“屏蔽”這些T細(xì)胞負(fù)調(diào)控因子，可以激活T細(xì)胞的抗腫瘤活性，從而達(dá)到治療癌癥的目的。從2011年開始，美國食品和藥品監(jiān)督管理局已批準(zhǔn)7種基于這些“分子剎車”的單克隆抗體藥物上市，這些藥物也成為癌癥治療的明星產(chǎn)品。不過，這種免疫治療并非對所有患者有效，對轉(zhuǎn)移性黑色素瘤患者來說，只有約40%患者對免疫治療產(chǎn)生不同程度的反應(yīng)，是什么造成有些人對免疫治療無效呢？

早在2015年，美國芝加哥大學(xué)的研究人員利用小鼠模型發(fā)現(xiàn)，缺少雙歧桿菌可能是黑色素瘤免疫治療失敗的重要原因，通過單獨口服雙歧桿菌和聯(lián)合用藥均可增強基于PD-L1特異性單克隆抗體免疫治療的療效。同時，法國的科學(xué)家也發(fā)現(xiàn)了擬桿菌等腸道菌群是調(diào)節(jié)CT-LA-4單克隆抗體的免疫治療療效的重要因素。這兩項研究首次證實腸道菌群可影響癌癥免疫治療的療效，顯示腸道菌群移植的潛力，雙雙發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。

2018年1月，《科學(xué)》雜志以封面故事的形式再次發(fā)表三項重磅研究，通過分析癌癥患者腸道微生物，進一步證實腸道菌群是影響癌癥免疫治療療效的重要因素。

美國得克薩斯大學(xué)MD安德森癌癥中心等機構(gòu)的研究人員分析了接受PD-1免疫治療的112名轉(zhuǎn)移性黑色素瘤患者的口腔和腸道（糞便）菌群，免疫治療所用的單克隆抗體主要用于阻斷PD-1，以達(dá)到增強免疫功能的目的。研究人員發(fā)現(xiàn)，在對免疫治療有效和無效的兩個組別中，患者的口腔菌群沒有顯著差異，但是腸道菌群的多樣性和組成都存在顯著差異，如對免疫治療有效的患者腸道內(nèi)梭菌目、瘤胃菌科、糞桿菌屬等腸道共生菌更豐富，而對免疫治療無效的患者腸道內(nèi)則有更多的擬桿菌目腸道細(xì)菌。當(dāng)將免疫治療有反應(yīng)的患者糞便菌群移植到缺乏這些腸道菌群的腫瘤模型小鼠后，研究人員發(fā)現(xiàn)這些小鼠與對免疫治療有效的患者一樣，全身免疫力和抗腫瘤免疫力均顯著增強。

芝加哥大學(xué)的研究人員則從響應(yīng)免疫治療的患者糞便菌群中發(fā)現(xiàn)更加豐富的雙歧桿菌、產(chǎn)氣柯林斯菌和糞腸球菌等腸道共生菌。同樣，芝加哥大學(xué)的研究人員也開展了類似的驗證試驗，即將響應(yīng)免疫治療的患者糞便菌群移植到缺乏這些腸道菌群的腫瘤模型小鼠腸道內(nèi)時，研究人員發(fā)現(xiàn)可以顯著控制腫瘤生長，增強T細(xì)胞反應(yīng)，并提高抗PD-L1治療的療效。

《科學(xué)》雜志同期發(fā)表的另一項重要研究來自法國古斯塔夫·魯西癌癥校園（GRCC）等機構(gòu)，研究人員在接受PD-1抑制劑免疫治療的非小細(xì)胞肺癌和尿道上皮癌等上皮細(xì)胞癌癥患者糞便中，同樣觀察響應(yīng)者與非響應(yīng)者的腸道菌群存在顯著差異，如響應(yīng)者腸道內(nèi)有更豐富的艾克曼菌等有益菌。通過小鼠腫瘤模型的響應(yīng)者糞菌移植和口服艾克曼菌均可顯著增強免疫治療的療效。

這三項研究顯示，通過移植響應(yīng)免疫治療患者的糞便菌群，有望能顯著增強黑色素瘤等癌癥免疫治療的療效，為開展糞菌移植癌癥治療的臨床試驗奠定了基礎(chǔ)。

早期臨床試驗證明有效

糞便菌群移植是從健康志愿者捐獻(xiàn)的糞便中分離糞便菌群，以菌液或膠囊形式，采用灌注或口服等方式移植到患者腸道，以捐獻(xiàn)者的健康胃腸道菌群替換患者“不健康”的胃腸道菌群，達(dá)到治療腸道感染等疾病的目的。糞便菌群移植的歷史最早可追溯到1700年前的中國東晉時期，不過直到2013年，荷蘭阿姆斯特丹大學(xué)的研究人員首次開展糞便菌群移植治療復(fù)發(fā)性或難治性艱難梭菌感染，取得顯著療效，單次灌注糞便菌群的治愈率即達(dá)80%以上，二次重復(fù)灌注的治愈率則可達(dá)90%以上，而作為常規(guī)治療手段的萬古霉素（對照組）的治愈率不到30%。這一臨床試驗結(jié)果引發(fā)了全世界消化科醫(yī)生的興趣，糞便菌群移植也逐漸成為治療復(fù)發(fā)型艱難梭菌感染等胃腸道炎癥的重要手段。從2013年開始，國際上關(guān)于糞便菌群移植的報道顯著增加，除了治療胃腸道疾病之外，糞便菌群移植在帕金森癥、多發(fā)性硬化癥、自閉癥、糖尿病和肥胖等疾病治療上也表現(xiàn)出良好療效。

2021年2月5日，一個來自美國匹茲堡大學(xué)和國家癌癥研究所等機構(gòu)的研究小組，以及一個來自以色列舍巴醫(yī)學(xué)中心和特拉維夫大學(xué)等機構(gòu)的研究小組同時在《科學(xué)》雜志發(fā)表了糞菌移植增強黑色素瘤免疫治療療效的臨床試驗結(jié)果，則展現(xiàn)出糞菌移植療法新的應(yīng)用方向。

美國的研究小組在2018年6月到2020年1月共招募16名對PD-1單抗無效的難治性轉(zhuǎn)移性黑色素瘤患者，并從7名響應(yīng)PD-1單抗患者的糞便中分離糞便菌群，這些響應(yīng)患者中位無進展生存期為56個月，在分離前進行了傳染性病原體的檢測，以避免意外感染。利用生理鹽水和其他溶液處理后，研究人員將糞便菌群加工成糞菌液。共有15名患者接受了糞便菌群移植和派姆單抗治療，在首次注射派姆單抗的前后三天，通過內(nèi)窺鏡給患者輸注糞菌液，隨后每3周注射一次派姆單抗（pembrolizumab），直到患者病情惡化或出現(xiàn)難以忍受的不良反應(yīng)，最長治療周期為2年。在本臨床試驗周期內(nèi)，共有6名患者重新響應(yīng)作為PD-1抑制劑的派姆單抗，病情得到不同程度的緩解，其中3名患者緩解時間長達(dá)1年以上，1名患者緩解時間超過2年。

以色列臨床試驗則招募了10名PD-1單抗免疫治療無效的轉(zhuǎn)移性黑色素瘤患者，糞菌捐贈者同樣來自具有免疫治療緩解一年以上的黑色素瘤患者，但是治療過程稍有不同。在經(jīng)過口服萬古霉素和新霉素來破壞患者自身腸道菌群3天之后，臨床醫(yī)生給患者服用糞菌膠囊，隨后注射納武單抗（nivolumab），之后每兩周進行糞菌移植和單抗注射的聯(lián)合治療，直到90天為止。結(jié)果顯示，共有3名患者對納武單抗免疫治療產(chǎn)生積極反應(yīng)，其中1名患者為完全緩解，2名患者為部分緩解，3名患者無進展生存期均超過6個月。令人驚喜的是，有2名患者的腫瘤在經(jīng)歷最初的變大之后，很快開始出現(xiàn)肉眼可見的萎縮。

兩項臨床試驗均表明，糞菌移植與免疫治療聯(lián)合治療具有較好的耐受性。兩個研究也對參加臨床試驗的患者進行了腸道菌群的研究，進一步證明腸道菌群是影響免疫治療療效的重要因素。研究人員發(fā)現(xiàn)，捐贈者糞便菌群中的某些有益細(xì)菌能夠迅速在患者腸道中定植并且增生，而且對免疫治療有效的患者更明顯。伴隨著腸道菌群的變化，與無響應(yīng)的患者相比，響應(yīng)免疫治療的患者體內(nèi)的CD8陽性T細(xì)胞激活顯著增加，具有免疫抑制功能的IL-8表達(dá)髓樣細(xì)胞數(shù)目顯著變少。

還需更大規(guī)模臨床試驗

雖然糞菌移植技術(shù)在艱難梭菌等腸道感染的臨床治療已廣泛采用，在癌癥治療等其他疾病治療方面也展現(xiàn)出積極療效，不過迄今為止，糞菌移植尚未作為一種標(biāo)準(zhǔn)治療方法獲得相關(guān)國家藥監(jiān)部門的正式批準(zhǔn)。各國只是將其視為實驗性治療方法，在患者知情同意的情況下，醫(yī)生可以針對某些特定疾病自主采用該療法。這主要因為糞菌移植療法中的有效成分、作用機制等問題尚未研究清楚，相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也需要進一步建立。

另外，糞菌移植療法的安全風(fēng)險也不容忽視，2018年底一名73歲的男性患者在麻省總醫(yī)院接受糞便菌群移植后不幸死亡，后來查明是因為糞菌捐獻(xiàn)者的糞便中含有罕見的耐藥大腸桿菌導(dǎo)致的，美國只有約1%-2%的人群攜帶這種罕見的耐藥菌。

當(dāng)然，糞菌移植治療癌癥的療法要最終獲得批準(zhǔn)，還需要開展更深入更大規(guī)模的臨床試驗。美國和以色列的研究小組均希望開展下一階段的臨床試驗以及針對其他癌癥的臨床試驗，以評估糞菌移植能否治療更多的癌癥。加拿大羅森健康研究所、北京腫瘤醫(yī)院、美國MD安德森醫(yī)學(xué)中心、韓國雅山醫(yī)學(xué)中心等機構(gòu)也正在開展糞菌移植增強免疫治療療效的臨床試驗，主要針對腎上皮細(xì)胞瘤、消化系統(tǒng)癌癥、結(jié)直腸腺癌、晚期實體癌等癌癥免疫治療失敗的患者。

有研究人員則希望能將腸道微生物中可增強癌癥免疫治療療效的有益細(xì)菌分離出來，讓后者服用這些成分簡單、功能明確的有益菌，或許更加安全有效。