腫瘤內(nèi)腸道菌群的積累促進(jìn)了基于CD47的免疫治療

    越來(lái)越多的證據(jù)表明，調(diào)節(jié)腸道微生物群會(huì)影響宿主對(duì)各種癌癥治療的反應(yīng)，尤其是免疫治療。目前，CD47正作為一種潛在的癌癥治療靶點(diǎn)在多項(xiàng)臨床試驗(yàn)中進(jìn)行研究。今天小編為大家介紹一篇發(fā)表于“Journal of Experimental Medicine”的文章“Intratumoral accumulation of gut microbiota facilitates CD47-based immunotherapy via STING signaling”。這篇文章揭示了腸道菌群優(yōu)先在腫瘤部位定植并通過(guò)STING信號(hào)通路促進(jìn)基于CD47的免疫治療。

結(jié)果：
1）CD47阻斷的抗腫瘤反應(yīng)依賴(lài)于胃腸道外積累的腸道微生物群
    為了研究CD47抗體的抗腫瘤作用是否由小鼠體內(nèi)的腸道菌群決定，我們使用WT小鼠、抗生素喂養(yǎng)的小鼠和無(wú)菌小鼠來(lái)檢測(cè)CD47免疫治療的抗腫瘤作用。據(jù)報(bào)道，來(lái)自Jackson實(shí)驗(yàn)室（Jax）和Taconic Biosciences（Tac）的WT小鼠有一種獨(dú)特的腸道微生物群，有助于它們的獨(dú)特免疫特征。我們觀察到荷瘤Jax小鼠對(duì)CD47阻斷有反應(yīng)，而荷瘤Tac小鼠無(wú)反應(yīng)（圖1A）。為了探討抗CD47免疫治療的反應(yīng)是否歸因于它們的腸道微生物群，我們將Jax小鼠和Tac小鼠同居3周；WT-Jax小鼠和Tac小鼠在同居后對(duì)CD47阻斷反應(yīng)類(lèi)似（圖1b）。這一結(jié)果表明，小鼠應(yīng)答者（Jax小鼠）的共生菌經(jīng)口轉(zhuǎn)移或接觸傳播，可以充分挽救CD47阻斷的非應(yīng)答者（Tac小鼠）的抗腫瘤反應(yīng)。為了證實(shí)腸道菌群在基于CD47的免疫治療中的重要作用，我們?cè)诮臃N腫瘤之前給Jax和Tac小鼠喂服抗生素混合物以減少腸道菌群。喂食抗生素混合物的Jax小鼠對(duì)抗CD47治療無(wú)效（圖1C）。為了進(jìn)一步確認(rèn)腸道微生物群對(duì)反應(yīng)至關(guān)重要，還使用了無(wú)菌小鼠（圖1D）。無(wú)菌小鼠對(duì)抗CD47抗體治療無(wú)效?？股匚桂B(yǎng)介導(dǎo)全身微生物群的系統(tǒng)性減少。此外，瘤內(nèi)注射抗生素混合物降低了小鼠應(yīng)答者抗CD47治療的療效（圖1E）。這些發(fā)現(xiàn)表明，聚集在胃腸道外的共生腸道微生物在促進(jìn)基于CD47的免疫治療中的有效作用。

2）雙歧桿菌，一種腫瘤靶向的微生物群成員，可充分恢復(fù)無(wú)應(yīng)答者抗CD47免疫治療的抗腫瘤療效
    厭氧菌主要存在于胃腸道。隨著腫瘤大小的增加，TME變得更缺氧（圖2A）。雙歧桿菌是一種功能性腸道微生物群，通過(guò)改善DCs的功能促進(jìn)基于PDL1的免疫治療。但雙歧桿菌如何以及在何處增強(qiáng)免疫力還沒(méi)有很好的定義。為了追蹤共生厭氧菌（如雙歧桿菌）如何與免疫細(xì)胞相互作用，我們給Tac小鼠注射了雙歧桿菌混合物（雙歧桿菌、長(zhǎng)雙歧桿菌、乳雙歧桿菌和短雙歧桿菌）。令人驚訝的是，在全身給藥7d后，通過(guò)使用厭氧培養(yǎng)板選擇性培養(yǎng)雙歧桿菌和16S rDNA鑒定，可在腫瘤組織中容易檢測(cè)到雙歧桿菌（圖2B）。然而，在肺中沒(méi)有檢測(cè)到雙歧桿菌。盡管單用雙歧桿菌的全身給藥不能控制腫瘤生長(zhǎng)，但它挽救了對(duì)CD47阻斷無(wú)效的小鼠的抗腫瘤效果（圖2C）。提示雙歧桿菌的腫瘤靶向性是腸道微生物群影響抗腫瘤反應(yīng)的可能機(jī)制之一。
    為了進(jìn)一步探討雙歧桿菌在全身給藥后對(duì)腫瘤的抗腫瘤作用，我們也采用了雙歧桿菌的瘤內(nèi)注射給藥的方法。使用低劑量的雙歧桿菌也可以通過(guò)CD47阻斷小鼠結(jié)腸腫瘤或淋巴瘤腫瘤的無(wú)應(yīng)答者來(lái)恢復(fù)腫瘤控制的能力，這與系統(tǒng)處理雙歧桿菌的結(jié)果一致（圖2D- E）。這些結(jié)果表明，雙歧桿菌在TME中的積累能充分提高抗CD47免疫治療的抗腫瘤作用。
    最近，口服共生細(xì)菌作為一種抗腫瘤策略備受關(guān)注。研究表明，口服更高劑量的雙歧桿菌恢復(fù)了基于CD47的免疫療法對(duì)無(wú)應(yīng)答小鼠（Tac小鼠）和無(wú)菌小鼠（圖2、F和G）的抗腫瘤作用。然而，口服熱滅活細(xì)菌并沒(méi)有顯示出挽救效果。這一結(jié)果顯示口服活雙歧桿菌而非滅活雙歧桿菌足以促進(jìn)CD47阻斷的治療效果。此外，在雙歧桿菌灌胃的小鼠中，低劑量抗生素混合物的瘤內(nèi)注射給藥足以消除CD47阻斷的作用（圖2 H）。

3）I型IFN信號(hào)和T細(xì)胞是雙歧桿菌介導(dǎo)的腫瘤控制的關(guān)鍵
    據(jù)報(bào)道，CD47阻斷的抗腫瘤作用依賴(lài)于I型IFN信號(hào)和腫瘤相關(guān)樹(shù)突狀細(xì)胞的交叉啟動(dòng)。研究發(fā)現(xiàn)，即使是雙歧桿菌給藥，I型IFN信號(hào)阻斷也會(huì)導(dǎo)致對(duì)CD47阻斷的耐藥性（圖3A）。為了確定TME中哪些細(xì)胞群需要I型IFN信號(hào)才能在雙歧桿菌給藥和CD47阻斷后產(chǎn)生有效的抗腫瘤反應(yīng)，我們使用了在DCs中Ifnar被敲除的小鼠?？诜p歧桿菌不能促進(jìn)Ifnarf/fCd11cCre小鼠中CD47的阻斷（圖3 B）。這一發(fā)現(xiàn)表明，DCs中的I型IFN信號(hào)通路對(duì)雙歧桿菌促進(jìn)的CD47阻斷的治療效果至關(guān)重要。為探討雙歧桿菌對(duì)DCs中I型IFN信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的影響，對(duì)分離的腫瘤DCs中IFNβ的表達(dá)進(jìn)行了檢測(cè)。雙歧桿菌和抗CD47治療無(wú)效小鼠的腫瘤樹(shù)突狀細(xì)胞中IFNβ的表達(dá)升高（圖3C）。骨髓來(lái)源的樹(shù)突狀細(xì)胞與MC38腫瘤細(xì)胞和雙歧桿菌共培養(yǎng)也得到了類(lèi)似的結(jié)果。另一方面，口服雙歧桿菌后用抗生素混合物消除雙歧桿菌，可降低腫瘤樹(shù)突狀細(xì)胞中IFNβ的表達(dá)（圖3C）。綜上所述，這些發(fā)現(xiàn)證明了I型干擾素信號(hào)在通過(guò)CD47阻斷的雙歧桿菌局部促進(jìn)腫瘤控制中的重要作用。
    據(jù)報(bào)道，I型IFN信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)可促進(jìn)樹(shù)突狀細(xì)胞的交叉啟動(dòng)，從而刺激適應(yīng)性免疫反應(yīng)。ELISPOT法檢測(cè)腫瘤DCs的交叉啟動(dòng)能力。只有接受了雙歧桿菌和抗CD47抗體的瘤內(nèi)注射的Tac小鼠的腫瘤樹(shù)突狀細(xì)胞才能誘導(dǎo)CD8+T細(xì)胞中IFNγ的增加（圖3D）。用抗生素混合物消除雙歧桿菌降低了腫瘤樹(shù)突狀細(xì)胞的交叉啟動(dòng)能力。此外，雙歧桿菌給藥無(wú)法恢復(fù)CD47阻斷對(duì)Rag-/-小鼠的抗腫瘤作用（圖3E）。雙歧桿菌以IFNβ依賴(lài)和T細(xì)胞依賴(lài)的方式共同促進(jìn)了基于CD47的免疫治療。

4）雙歧桿菌通過(guò)STING信號(hào)促進(jìn)CD47免疫治療
    STING途徑在抗D47介導(dǎo)的抗腫瘤作用中調(diào)節(jié)I型IFN的表達(dá)。然而，STING途徑與雙歧桿菌的抗腫瘤作用之間的直接關(guān)系尚未明確。我們觀察到，注射雙歧桿菌未能促進(jìn)Tmem173–/–小鼠的抗CD47免疫治療，在該治療中，小鼠的STING被擊倒（圖4A）。因此，STING信號(hào)通路對(duì)雙歧桿菌的抗腫瘤作用至關(guān)重要。當(dāng)Tmem173–/–小鼠口服雙歧桿菌時(shí)也得到了類(lèi)似的結(jié)果（圖4B）?？诜p歧桿菌也未能促進(jìn)Tmem173f/fCd11Cre小鼠的抗CD47免疫治療，證實(shí)雙歧桿菌的抗腫瘤功能依賴(lài)于DCs內(nèi)的STING信號(hào)通路（圖4C）。本研究提示以腫瘤組織為靶點(diǎn)的STING激動(dòng)劑可能有效。事實(shí)上，與雙歧桿菌相比，注射DMXAA（一種小鼠刺激性激動(dòng)劑）同樣提高了WT-TAC小鼠抗CD47治療的抗腫瘤效果（圖4D）。

結(jié)論：
    本研究為臨床研究腫瘤微環(huán)境內(nèi)的微生物與免疫治療的協(xié)同作用開(kāi)辟了一條新的途徑，揭示了一些患者對(duì)免疫治療無(wú)反應(yīng)的情況。