来源： KEEP G学术论坛

今日与大家分享2019年8月发表在《美国胸部肿瘤学杂志》（J THORAC ONCOL）上的The Diversity of Gut Microbiome is Associated With Favorable Responses to Anti–Programmed Death 1 Immunotherapy in Chinese Patients With NSCLC，谈谈肠道菌群与免疫治疗间的相互关系。

研究背景
晚期非小细胞肺癌（NSCLC）无法治愈，预后不良。而随着针对PD-1和PD-L1轴的免疫检查点抑制剂（ICI）治疗取得的突破性进展，它们在NSCLC一线和二线治疗中也显示出较好的疗效。纳武单抗是一种抗PD-1抗体，可以阻断PD-1与PD-L1结合，并恢复肿瘤部位耗竭型T细胞的功能。然而，只有20%的晚期NSCLC患者从中获益，且在接受纳武单抗治疗的患者中，高达50%经历与治疗相关的不良事件，其中3-4级毒性发生率在10%。考虑到药物的昂贵、有限的受益人群和严重副作用，从晚期NSCLC的ICI治疗中选择临床疗效可能的生物标志物至关重要。

目前PD-L1表达被认为是ICI治疗有效的生物标志物，但仍有一些PD-L1低或不表达的人群显示出ICI的反应性。此外其他生物标志物还包括高肿瘤突变负荷（TMB）、非同义突变、肿瘤新抗原、CD8+T细胞在肿瘤区域的浸润程度、错配修复基因或高度微卫星不稳定。微生物区系和代谢谱也被认为是预测ICI的标志，而其中肠道菌群的富集价值很大。相关研究已经在西方人群中进行了研究，然而由于遗传、饮食习惯等多因素差异，这种相关性在东亚人群中仍然未知。因此研究者展开了相关探索。

研究设计

研究选取了IIIB/IV期经一线或二线治疗失败的中国非小细胞肺癌（NSCLC）患者，患者均接受3mg/kg纳武单抗静脉注射，每2周一次，直至疾病进展或出现无法耐受的副反应，并在每次用药前对患者进行粪便收集并进行DNA提取及16S核糖体RNA基因测序，收集患者外周血进行单个核细胞提取及流式检测。按照RECIST1.1每6周评估疗效，将患者分为反应者（R；=PR+SD）和无反应者（NR；=PD）。

图1. 研究设计（37位患者最终纳入研究）

研究结果
1. 肠道微生物区系基线多样性与纳武单抗的良好反应相关

对粪便进行16S核糖体RNA基因测序，以评估肠道微生物景观。在反应者（R）中，基线肠道微生物多样性远高于无反应者；进一步根据肠道微生物多样性对患者进行分组，发现高多样性患者的无进展生存期（PFS）明显长于低多样性患者（209天 vs. 52天，P=0.0046）。

图2. 基线肠道微生物多样性与预后相关

2. 纳武单抗对肠道微生物组成的影响

为了进一步研究肠道菌群组成是否与对nivolumab的反应有关，研究者计算了R和NR在门、纲、目、科、属和种水平上肠道细菌组成的相对丰度。在粪便样本中，类杆菌、菌丝、变形杆菌和放线菌占了大多数的细菌群落。在基线或基线后，R和NR之间在门水平上没有观察到统计学差异。而在属的水平上鉴定的7种肠道细菌，在基线上R和NR之间的丰度存在差异 (图3A)。NR组富含瘤胃球菌 (图3B，上图)，R组富含alistipes putredinis (p.0.0437)(图3B，下图)，普氏杆菌、长双歧杆菌、乳杆菌、淋球菌和志贺氏菌（图3A)。其中长双歧杆菌、普氏菌在反应人群的基线和第一次用药后均表现为高水平富集（图3C）。

图3. 应答者(R)和无应答者(NR)肠道微生物区系组成的比较

通过对治疗期间粪便分析的动态检测，发现不同时期肠道菌群的多样性与基线相比是稳定的。

图4. 肠道微生物区系在治疗期间不同时间点保持稳定

3. 肠道微生物区系特征与外周免疫特征的关系

由于肠道微生物区系部分是通过调节系统免疫反应来影响疾病进展的，因此通过流式细胞术分析了配对的20例患者基线时的外周T细胞和自然杀伤(NK)细胞。对免疫信号与微生物区系多样性进行Spearman相关分析发现，肠道微生物多样性指数与几类CD8+T细胞和NK细胞特征呈正相关。并发现高多样性组外周血中颗粒酶B（GZMB）、Ki67的CD8+的百分率均显著升高，差异有统计学意义(P<0.05)。也即，肠道微生物含量的多样性与某些系统免疫特征之间存在着很强的相关性。因此结果提示肠道微生物群对抗PD-1治疗的影响可能是通过调节记忆T细胞反应和NK细胞功能来实现的。

研究结论

1. 在中国人群中，肠道微生物区系的多样性与纳武利尤单抗治疗NSCLC良好反应有关。

2. 基线时肠道微生物区系更多样化的患者可能更大程度上受益于ICI免疫治疗，这可能是通过重新编程系统抗肿瘤免疫反应来介导的。

推荐理由

1. 针对ICI疗效的简便、敏感性高的生物标志物依然处于空缺状态，通过采集粪便分析肠道微生物区系多样性，或可成为一种较为简便的预测ICI疗效的方法；

2. 肠道菌群多样性与外周血中效应性T细胞和NK细胞相关关系，提示治疗前对肠道微生物区系进行调节可能会为提高ICI免疫治疗的疗效提供一种替代途径，可供进一步探索。

参考文献

Jin Y, Dong H, Xia L, et al. The Diversity of Gut Microbiome is Associated With Favorable Responses to Anti-Programmed Death 1 Immunotherapy in Chinese Patients With NSCLC. J Thorac Oncol. 2019;14(8):1378–1389. doi:10.1016/j.jtho.2019.04.007