摘要：本文揭示了腸道共生菌分段絲狀細菌（SFB）通過抗原模擬機制增強程序性細胞死亡蛋白1（PD-1）阻斷療法抗腫瘤效果的核心機制。
SFB促進ICB介導的腫瘤控制
為探究腸道菌群如何影響免疫介導的腫瘤控制，研究者構(gòu)建了合成新抗原模擬腫瘤模型。通過使B16-F10黑色素瘤細胞表達腸道共生菌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行實驗。研究發(fā)現(xiàn)，僅在同時存在SFB定植且腫瘤表達SFB抗原（B16-3340）并接受抗PD-1抗體治療的小鼠中，腫瘤生長被顯著抑制，而對照腫瘤（B16-EV）或無SFB定植的小鼠則無此效果。存活小鼠對再次接種的相同腫瘤細胞產(chǎn)生排斥，表明SFB與ICB聯(lián)合可誘導持久的記憶樣保護。此外，在腫瘤植入后不同時間點給予SFB的治療性定植實驗表明，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CD8+中央記憶性T細胞擴增
SFB改變腫瘤T細胞特征
對腫瘤浸潤淋巴細胞的分析顯示，SFB定植顯著提高了B16-3340腫瘤中CD8+T細胞與調(diào)節(jié)性T（Treg）細胞的比例，并增強了CD8+TILs的效應功能（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細胞。這些細胞在腫瘤微環(huán)境中表現(xiàn)出TH1樣表型（表達T-bet和IFN-γ），而與它們在腸道固有層中原本的TH17表型（表達RORγt和IL-17A）形成鮮明對比。
腸道與腫瘤共享T細胞克隆性
通過單細胞RNA測序和T細胞受體測序分析發(fā)現(xiàn)，SFB+小鼠的腸道固有層與B16-3340腫瘤中的CD4+T細胞存在廣泛的克隆重疊。這表明在腸道被SFB激活的TH17細胞可以遷移到遠端的抗原匹配腫瘤中。這些細胞在腫瘤內(nèi)發(fā)生了轉(zhuǎn)錄組重編程，上調(diào)了與細胞遷移、趨化因子分泌、促炎細胞因子和細胞毒性功能相關(guān)的基因，從而重塑腫瘤微環(huán)境，促進抗腫瘤免疫。
腫瘤內(nèi)SFB特異性T細胞曾表達IL-17A
利用IL-17A命運報告小鼠（Il17a-cre;ROSA-LSL-tdTomato）進行譜系追蹤，證實腫瘤內(nèi)大量的SFB特異性（四聚體陽性）CD4+T細胞確實來源于曾經(jīng)表達過IL-17A的T細胞（即ex-TH17細胞）。過繼轉(zhuǎn)移實驗進一步驗證，從報告小鼠分離的初始SFB特異性T細胞，在輸入SFB定植的宿主小鼠后，能夠從腸道遷移到遠端腫瘤，并在腫瘤內(nèi)分化為產(chǎn)生IFN-γ的效應細胞。
IL-17A譜系細胞是腫瘤控制所必需的
通過條件性消融IL-17A+CD4+T細胞的模型（DTA-ONΔIL-17a小鼠），研究發(fā)現(xiàn)清除這些細胞后，SFB對PD-1阻斷的增強效應完全消失，腫瘤內(nèi)CD8+T細胞的效應功能也嚴重受損。這直接證明了腸道SFB誘導的IL-17A+TH17細胞及其衍生的細胞是發(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
作為對比，研究還考察了另一種腸道細菌肝螺桿菌。盡管Hh也能在腸道誘導抗原特異性CD4+T細胞（主要為Treg表型），并且這些細胞也能遷移到表達Hh抗原的腫瘤中，但它們未能有效轉(zhuǎn)化為促炎的TH1樣效應細胞，因此無法增強PD-1阻斷的療效。這突出了不同菌株誘導的T細胞程序（促炎還是調(diào)節(jié)）對免疫治療結(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，用于評估對抗PD-1療法的反應
討論
本研究通過精巧的模型證實，單一的腸道共生菌SFB可通過抗原模擬機制，誘導腸道TH17細胞，這些細胞隨后遷移至遠端腫瘤并轉(zhuǎn)化為具有強大抗腫瘤活性的TH1樣效應細胞，從而顯著增強PD-1阻斷療法的效果。該發(fā)現(xiàn)闡明了微生物群增強免疫檢查點阻斷療效的一條具體細胞通路，即“腸道教育”的T細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菌（SFB）通過抗原模擬機制增強程序性細胞死亡蛋白1（PD-1）阻斷療法抗腫瘤效果的核心機制。
SFB促進ICB介導的腫瘤控制
為探究腸道菌群如何影響免疫介導的腫瘤控制，研究者構(gòu)建了合成新抗原模擬腫瘤模型。通過使B16-F10黑色素瘤細胞表達腸道共生菌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行實驗。研究發(fā)現(xiàn)，僅在同時存在SFB定植且腫瘤表達SFB抗原（B16-3340）并接受抗PD-1抗體治療的小鼠中，腫瘤生長被顯著抑制，而對照腫瘤（B16-EV）或無SFB定植的小鼠則無此效果。存活小鼠對再次接種的相同腫瘤細胞產(chǎn)生排斥，表明SFB與ICB聯(lián)合可誘導持久的記憶樣保護。此外，在腫瘤植入后不同時間點給予SFB的治療性定植實驗表明，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CD8+中央記憶性T細胞擴增
SFB改變腫瘤T細胞特征
對腫瘤浸潤淋巴細胞的分析顯示，SFB定植顯著提高了B16-3340腫瘤中CD8+T細胞與調(diào)節(jié)性T（Treg）細胞的比例，并增強了CD8+TILs的效應功能（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細胞。這些細胞在腫瘤微環(huán)境中表現(xiàn)出TH1樣表型（表達T-bet和IFN-γ），而與它們在腸道固有層中原本的TH17表型（表達RORγt和IL-17A）形成鮮明對比。
腸道與腫瘤共享T細胞克隆性
通過單細胞RNA測序和T細胞受體測序分析發(fā)現(xiàn)，SFB+小鼠的腸道固有層與B16-3340腫瘤中的CD4+T細胞存在廣泛的克隆重疊。這表明在腸道被SFB激活的TH17細胞可以遷移到遠端的抗原匹配腫瘤中。這些細胞在腫瘤內(nèi)發(fā)生了轉(zhuǎn)錄組重編程，上調(diào)了與細胞遷移、趨化因子分泌、促炎細胞因子和細胞毒性功能相關(guān)的基因，從而重塑腫瘤微環(huán)境，促進抗腫瘤免疫。
腫瘤內(nèi)SFB特異性T細胞曾表達IL-17A
利用IL-17A命運報告小鼠（Il17a-cre;ROSA-LSL-tdTomato）進行譜系追蹤，證實腫瘤內(nèi)大量的SFB特異性（四聚體陽性）CD4+T細胞確實來源于曾經(jīng)表達過IL-17A的T細胞（即ex-TH17細胞）。過繼轉(zhuǎn)移實驗進一步驗證，從報告小鼠分離的初始SFB特異性T細胞，在輸入SFB定植的宿主小鼠后，能夠從腸道遷移到遠端腫瘤，并在腫瘤內(nèi)分化為產(chǎn)生IFN-γ的效應細胞。
IL-17A譜系細胞是腫瘤控制所必需的
通過條件性消融IL-17A+CD4+T細胞的模型（DTA-ONΔIL-17a小鼠），研究發(fā)現(xiàn)清除這些細胞后，SFB對PD-1阻斷的增強效應完全消失，腫瘤內(nèi)CD8+T細胞的效應功能也嚴重受損。這直接證明了腸道SFB誘導的IL-17A+TH17細胞及其衍生的細胞是發(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
作為對比，研究還考察了另一種腸道細菌肝螺桿菌。盡管Hh也能在腸道誘導抗原特異性CD4+T細胞（主要為Treg表型），并且這些細胞也能遷移到表達Hh抗原的腫瘤中，但它們未能有效轉(zhuǎn)化為促炎的TH1樣效應細胞，因此無法增強PD-1阻斷的療效。這突出了不同菌株誘導的T細胞程序（促炎還是調(diào)節(jié)）對免疫治療結(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，用于評估對抗PD-1療法的反應
討論
本研究通過精巧的模型證實，單一的腸道共生菌SFB可通過抗原模擬機制，誘導腸道TH17細胞，這些細胞隨后遷移至遠端腫瘤并轉(zhuǎn)化為具有強大抗腫瘤活性的TH1樣效應細胞，從而顯著增強PD-1阻斷療法的效果。該發(fā)現(xiàn)闡明了微生物群增強免疫檢查點阻斷療效的一條具體細胞通路，即“腸道教育”的T細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
