免疫检查点抑制剂(ICIs)已成为治疗多种癌症(包括晚期肝细胞癌(HCC))的一种有前景的方法。然而,相当一部分HCC患者,特别是那些患有代谢功能障碍相关脂肪性肝病(MASLD)的患者,对ICI治疗表现出耐药性。研究表明,特定肠道细菌的存在,如阿克曼氏菌、双歧杆菌和毛螺菌属,与接受ICI治疗的HCC患者结局改善相关。相反,肠杆菌科等细菌的过度生长则与治疗耐药性有关。这篇综述研究了肠道微生物群在形成MASLD相关肝细胞癌对免疫检查点抑制剂应答中的作用,重点关注菌群失调如何导致ICI耐药性,并探讨了微生物组调节策略,如粪便微生物群移植和益生菌,旨在优化治疗结局。
1 引言
免疫检查点抑制剂(ICIs)已成为治疗人类多种癌症的先进方法。通过释放免疫系统的自然反应,这些突破性疗法扩大了治疗多种癌症(如黑色素瘤、乳腺癌、肝癌和膀胱癌)的选择范围。在晚期肝细胞癌(HCC)中,ICIs 已证明作为一线和二线治疗均有效。然而,尽管这些药物彻底改变了病毒性HCC的治疗,但它们常常在患有代谢功能障碍相关脂肪性肝病(MASLD)的HCC患者中失败。
这一明显的悖论在很大程度上反映了这些疾病状态在免疫学背景上的根本差异。在病毒性肝炎相关HCC中,免疫系统可以识别受感染肝细胞呈递的病毒抗原,引发相对强烈的病毒特异性CD8+ T细胞应答。尽管肿瘤微环境具有免疫抑制性,但通常仍存在一定水平的、功能性的、抗原特异性免疫。这种潜在的“病毒监视”创造了一个更易通过检查点阻断剂重新激活的免疫环境。
相比之下,MASLD-HCC 在由代谢性炎症、免疫抑制性肿瘤微环境和菌群失调驱动的免疫功能障碍所形成的独特免疫环境中发展。与病毒性HCC不同,MASLD-HCC 中ICI疗效的障碍不仅仅是检查点上调,而是一个预先耗竭的免疫微环境,其中肠道微生物群在塑造抗肿瘤免疫能力和治疗反应性方面起着必要作用。
2 菌群失调与MASLD-HCC
最近的研究证实了菌群失调在代谢功能障碍相关脂肪性肝炎(MASH)和MASLD-HCC发病机制中的重要作用,突显了MASH向MASH-HCC转化过程中微生物的动态变化。研究一致表明,与健康个体相比,MASLD患者表现出独特的肠道菌群失调模式,随着疾病从单纯性脂肪变性发展到MASH、纤维化,最终到肝细胞癌,这些微生物失衡变得越来越明显。
MASLD中的肠道菌群失调导致肠道屏障破坏,增加肠道通透性,使得脂多糖(LPS)等细菌产物易位进入门静脉循环,触发肝脏炎症。这些易位的细菌成分激活库普弗细胞中的TLR4信号,启动促炎级联反应,从而促进从脂肪变性到脂肪性肝炎和纤维化的进展。此外,失调的肠道微生物群改变了微生物代谢产物的产生,包括增加乙醇合成、破坏胆汁酸稳态以及减少有益短链脂肪酸,这些共同促进了肝脏脂质积累、氧化应激和促进肝癌发生的炎症微环境。
新出现的证据强调,肠道微生物组是HCC中免疫系统的关键调节因子,影响疾病进展和治疗效果。具体来说,已发现肠道菌群失调会影响HCC患者对ICI治疗的反应。研究表明,对ICIs呈阳性反应的HCC患者通常具有有利的微生物群特征和较低的肠道炎症水平。
这些应答者的特定细菌特征因疾病病因而异:在病毒性HCC中,有益的应答与双歧杆菌和粪杆菌属的富集相关;而在MASLD-HCC中,应答者的特征在于存在Mediterraneibacter gnavus。除了特定细菌外,某些微生物代谢产物似乎也能增强ICI疗效。重要的是,这种关系是双向的;ICI治疗本身已被证明可以改变肠道微生物组成,表明治疗与肠道生态系统之间存在动态相互作用。
虽然研究结果很有希望,但值得注意的是,将肠道菌群失调与HCC中ICI应答联系起来的累积证据显示出研究设计、患者群体和发现方面存在显著异质性,需要批判性评估。几种细菌分类群作为稳健的生物标志物出现,在多项独立研究中一致出现,因此代表了更普遍化的发现。阿克曼氏菌粘蛋白降解菌在三项独立研究中被确定为ICI应答者相关细菌,显示出在促进免疫治疗反应中保守作用的最有力证据。同样,瘤胃球菌科物种出现在四项研究中,始终与良好的ICI应答相关,使其成为HCC免疫治疗中最可重复的微生物群特征。粪杆菌属和毛螺菌属也显示出多研究验证,至少在两个独立队列中出现并具有一致的正相关性。相比之下,许多被确定为应答者或非应答者生物标志物的细菌分类群源自单一研究结果。例如,Phascolarctobacterium faecium 和 Candidatus Avimonas narfia,柯林斯菌属,以及Chung等人确定的物种水平生物,如固氮螺菌属、弗氏柠檬酸杆菌以及多种肠球菌和链球菌物种。这些细菌虽然可能很重要,但尚未得到充分验证,如果没有在更大、独立的队列中重现,其临床意义无法确认。值得注意的是,某些细菌在研究中显示出相互矛盾的关联,例如双歧杆菌在HCC病因之间表现出相反的效果(在病毒性HCC亚组的应答者中富集,但在MASLD-HCC亚组应答者中不突出),普雷沃菌属在Chung等人和Lee等人的研究中显示出不同的结果,韦荣球菌属根据研究不同,既作为应答者又作为非应答者标志物出现。这一关键发现表明存在病因特异性的微生物群特征。重要的是,Lee等人包括了一个适当分层的设计,使用相同的方法直接比较了25名MASLD-HCC患者与77名病毒性HCC患者,揭示Mediterraneibacter gnavus独特地表征了MASLD-HCC的应答者,而双歧杆菌富集预测了病毒性HCC的良好反应。这是现有最直接的病因依赖性微生物群-ICI关联证据。然而,大多数其他研究纳入了混合的HCC人群,而没有根据潜在的肝病病因对患者进行分层,这使得很难辨别报告的细菌关联是反映了普遍的HCC生物学还是被人群异质性掩盖的病因特异性现象。样本量差异也很大,从每项研究8到80名参与者不等,这可能影响检测微生物群关联的统计功效。综合来看,这些观察结果表明,虽然当前的证据受到混合人群和可变样本量的限制,但一个可重复的微生物群-ICI关联的坚实基础已经出现。像阿克曼氏菌和瘤胃球菌科这样的一致标志物的鉴定证实了该领域的生物学相关性。展望未来,研究中观察到的变异性不应被视为失败,而应被视为精准微生物组分析是必要的信号。
为了理解菌群失调如何影响MASLD-HCC中ICI的疗效,我们必须首先探索ICIs激活抗肿瘤免疫的机制,为检查它们在这种疾病中的具体应用奠定基础。
3 ICIs的作用机制
ICIs,包括抗PD-1和抗CTLA-4抗体,通过干扰免疫检查点机制来增强T细胞对癌症的反应。在正常的免疫监视中,CD8+细胞毒性T细胞识别肿瘤抗原,穿透肿瘤,并摧毁恶性细胞,然而,T细胞上的抑制性检查点(如CTLA-4和PD-1)与抗原呈递细胞或肿瘤细胞上相应的配体(CD80/CD86和PD-L1/PD-L2)相互作用,以减弱这种反应并防止自身免疫。癌细胞经常利用这些调节途径来逃避免疫检测和破坏。通过阻断这些抑制性相互作用,ICIs有效地恢复了T细胞针对肿瘤的细胞毒活性,尽管这种治疗机制可能受到肠道微生物组等外部因素的影响(图2和图3)。
4 MASLD-HCC中的ICIs
尽管ICIs在癌症治疗中具有潜力,但目前各种癌症类型的反应率仅为15%–20%。虽然一些癌症患者可能从ICI治疗中获益,但很大一部分患者要么对治疗无反应,要么在初始阳性反应后产生耐药性。值得注意的是,HCC,特别是MASLD患者的HCC,已成为一种对ICIs表现出耐药性的癌症类型。临床数据显示,病毒相关HCC患者的客观缓解率几乎是MASLD-HCC患者的两倍(38% vs. 16%),中位总生存期也显著更长(19.3个月 vs. 11.4个月)。
一项涉及130名接受抗PD-(L)1免疫治疗的HCC患者的综合研究揭示了治疗结果的显著差异。在该队列中,13名患者被诊断为MASLD,而其余117名患者有其他潜在的肝病病因。值得注意的是,MASLD亚组在免疫治疗后的中位总生存期显著缩短,仅为5.4个月,而非MASLD患者为11.0个月(p=0.023)。尽管MASLD HCC患者的基线大血管肿瘤侵犯率较低(23% vs. 49%),并且接受免疫治疗作为一线治疗的频率更高(46% vs. 23%),但这一差异仍然存在。即使在调整了潜在的预后混杂因素,如大血管肿瘤侵犯、肝外转移、体能状态和甲胎蛋白水平后,MASLD仍然与HCC患者抗PD1治疗后的生存期缩短独立相关(风险比[HR] 2.6;95%置信区间[CI] 1.2–5.6;p=0.017)。该研究结果强调了潜在MASLD患者可能没有从检查点抑制治疗中获益的令人担忧的可能性。
在关键的IMbrave150研究中,虽然阿替利珠单抗联合贝伐珠单抗建立了新的标准治疗,但亚组分析揭示了一个关键的差异:与索拉非尼相比,该联合方案在非病毒性HCC患者中并未显示出统计学上显著的总生存期获益。这与在病毒相关病例中观察到的显著生存优势形成鲜明对比。
此外,两项荟萃分析进一步证实了这一点,表明MASLD-HCC患者不太可能从ICIs作为单一疗法或主要治疗方式中获得显著的治疗益处。第一项荟萃分析,涵盖了三项全球III期试验(IMbrave150、KEYNOTE-240和CheckMate459),共1656名患者,发现虽然ICIs在病毒性HCC中显著改善了总生存期(HR: 0.64;95% CI: 0.48–0.84),但在非病毒性HCC中未能带来生存优势(HR: 0.92;95% CI: 0.77–1.11)。同样,第二项对涉及3739名患者的八项随机对照试验的荟萃分析证实,ICIs相对于标准治疗的优势在非病毒性病因中消失。相反,酪氨酸激酶抑制剂或抗VEGF药物的疗效无论病因如何都保持一致。
重要的是,最近的证据表明,MASLD的负面影响甚至延伸到病毒性病因的患者。一项对155名接受ICI基础治疗的慢性乙型肝炎(CHB)相关HCC患者的回顾性研究表明,并发MASLD显著损害了治疗效果。并发MASLD的CHB患者(MASLD-CHB)与仅患有CHB的患者相比,中位无进展生存期(PFS)显著缩短(6.9个月 vs. 9.3个月;p=0.001)。此外,MASLD-CHB组疾病进展率更高(57.89% vs. 37.61%;p=0.028),疾病控制率更低(42.11% vs. 62.39%;p=0.028)。多变量分析确定并发MASLD是PFS较短的独立风险因素(HR 1.921;95% CI 1.138–3.245;p=0.015)。有趣的是,这种耐药性发生在MASLD-CHB组肿瘤微环境中CD4+PD1+和CD8+PD1+ T细胞百分比显著更高的情况下(p<0.001和p=0.005),提示存在免疫耗竭或功能障碍状态,而非缺乏T细胞浸润。
这些集体发现强调了ICIs作为MASLD相关HCC单一疗法的局限性,并指出了特定的潜在耐药机制。虽然代谢功能障碍为这种耐药性提供了基础,但越来越多的证据表明,肠-肝轴失调是一个关键的加速器,其中独特的菌群失调特征和改变的代谢物谱维持了慢性炎症和免疫耐受。
5 MASLD相关HCC对ICIs的耐药机制
MASLD-HCC中ICI耐药的主要驱动因素是疾病固有的异常代谢环境。充满积累脂质的肝脏微环境为抗肿瘤免疫创造了一个敌对的生态位。具体来说,长链和极长链脂肪酸(LCFAs/VLCFAs)的积累会触发CD8+ T细胞的脂毒性和脂质过氧化驱动的铁死亡,直接损害其细胞毒能力,并使其独立于检查点状态而功能失调。同样,肿瘤微环境中过量的胆固醇积累会激活内质网(ER)应激传感器XBP1,从而驱动T细胞表面耗竭标志物(如PD-1和2B4)的上调。此外,肉碱棕榈酰转移酶(CPT)的失调表达增强了线粒体脂肪酸氧化和活性氧(ROS)的产生,导致关键CD4+ T细胞亚群的凋亡和耗竭。
然而,这些代谢障碍并非孤立作用。MASLD-HCC患者面临着另一个复合的疗效障碍:严重且独特的肠道菌群失调,比其他HCC病因更为显著。虽然代谢应激启动了T细胞功能障碍,但菌群失调通过异常的细菌代谢产物产生和系统性免疫抑制放大了这种耗竭。这创造了一种“双重打击”的耐药机制:代谢打击建立了基础性的耗竭免疫,而菌群失调打击则巩固并放大了这种状态,即使在检查点阻断下也无法重新激活免疫反应。因此,在MASLD-HCC中观察到的独特严重的耐药表型是代谢毒性和微生物失调之间协同作用的结果。这篇综述将重点阐明肠道微生物群作为这一关键放大因素的具体作用,检查菌群失调如何加剧基础的代谢耗竭,以维持MASLD-HCC中深度免疫抑制的环境。
6 菌群失调对MASLD相关HCC中ICI耐药性的影响
在MASLD-HCC中,肠道菌群失调通过四种相互关联的机制破坏抗肿瘤免疫,这些机制并行运作,驱动T细胞耗竭和治疗耐药性(图4)。这些途径——(1) 抗原呈递受损,(2) 免疫抑制性调节性T细胞(Tregs)扩增,(3) 创建IL-10主导的细胞因子环境,以及(4) 慢性LPS驱动的免疫过度刺激——汇聚在一起,创造了一个独特的免疫代谢生态位,其中细胞毒性CD8+ T细胞在功能上变得惰性。以下部分详细介绍了这些机制如何顺序整合以建立强大的ICI耐药性。
6.1 机制1:抗原呈递受损
抗肿瘤反应中的第一个关键失败是抗原识别的基本缺陷。MASLD-HCC中的菌群失调与抗原呈递细胞(APCs)的抑制密切相关,APCs是适应性免疫的守门人。这代表了通往ICI失败途径的关键第一步:没有有效的肿瘤抗原识别,即使动员起来的CD8+ T细胞也无法识别和靶向它们的癌性猎物。研究表明,与MASLD肝硬化患者或健康对照组相比,MASLD-HCC患者的特定肠道微生物群特征与关键APC群体(包括单核细胞(p=0.002)和B淋巴细胞(p=0.006))的增殖显著减少相关。这一缺陷损害了CD8+ T细胞的初始启动,意味着更少的效应细胞被激活以识别和靶向肿瘤抗原。因此,免疫系统在癌症-免疫周期的第一步就有效地“失明”了。
6.2 机制2:菌群失调驱动的Treg扩增
加剧这种激活缺陷的是向主动抑制的深刻转变。MASLD-HCC中的菌群失调产生异常的短链脂肪酸(SCFAs)谱,将免疫细胞重新编程远离抗肿瘤活性。值得注意的是,MASLD-HCC患者粪便中升高的丁酸盐水平与调节性T细胞(Tregs)的扩增呈正相关(R=0.67, p=0.013),与细胞毒性CD8+ T细胞呈负相关(R=−0.80, p=0.024)。因此,与对照组相比,MASLD-HCC患者表现出显著更高频率的Tregs(p<0.0001)。这些Tregs直接抑制CD8+ T细胞功能,形成一个恶性循环:失调的肠道限制了APC介导的T细胞启动,同时助长了积极阻断任何残留抗肿瘤活性的抑制细胞群体。
6.3 机制3:IL-10介导的免疫抑制
APC抑制和Treg扩增之间的联系通过菌群失调诱导的细胞因子转变得到巩固。来自MASLD-HCC患者的细菌提取物刺激了比对照组显著更高水平的强效免疫抑制性细胞因子IL-10的产生(p=0.003)。这种产生是由微生物代谢产物如丁酸盐机械驱动的,丁酸盐与树突状细胞和巨噬细胞上的GPR109a受体结合。这种相互作用有效地将APCs从免疫激活剂转变为“IL-10工厂”。
升高的IL-10具有双重抑制角色:它促进Treg发育,并通过增强N-糖基化6.4 机制4:LPS驱动的慢性免疫过度刺激和耗竭
除了代谢物信号传导,菌群失调通过慢性、低度炎症促进耗竭。在MASLD患者中,受损的肠道屏障完整性促进了脂多糖(LPS)易位进入门静脉循环,这一过程因有益粘蛋白降解细菌(如阿克曼氏菌和双歧杆菌)的耗竭而加剧。这种对微生物抗原的持续暴露导致免疫细胞的慢性过度刺激。矛盾的是,这种持续的激活并没有增强免疫力,反而加速了T细胞耗竭——一种被称为免疫耐受的状态。结果是一群T细胞“精疲力竭”,无法发起细胞毒性反应,进一步促进肿瘤进展。
6.5 整合结果:CD8 T细胞耗竭与ICI失败
上述四种菌群失调驱动的机制汇聚于一个关键结果:CD8+细胞毒性T细胞的耗竭,这种现象的特征是功能逐渐丧失和T细胞自我更新能力下降,成为细胞免疫疗法的障碍。这种状态解释了在临床和临床前研究中观察到的关键悖论。例如,Pfister等人证明,虽然MASLD-HCC肿瘤被大量CD8+PD1+ T细胞浸润(这通常是潜在ICI反应性的标志),但这些肿瘤在抗PD1治疗后未能消退。相比之下,具有相似浸润的非MASLD肿瘤则有效应答。这一差异最终证明,MASLD-HCC的核心问题不是缺乏T细胞或检查点靶点,而是由肠-肝轴驱动的深度功能性耗竭。T细胞存在,但被代谢和微生物环境弄得功能失调,这意味着用ICIs释放“刹车”是徒劳的,因为“引擎”(T细胞)已经坏了。
7 探索微生物组在优化MASLD相关HCC患者免疫治疗应答中的作用
与人类基因组的稳定性相反,肠道微生物群的可塑性为开发个性化治疗干预提供了有希望的机会。分子技术(如高通量测序和宏基因组学)的最新突破使研究人员能够更深入地研究肠道微生物群的复杂动态及其对宿主的影响。因此,利用微生物组作为治疗各种疾病的有力工具已成为一个新兴的研究领域。尤其值得注意的是,微生物组调节在增强癌症免疫治疗疗效方面的潜力。
下表总结了关键有益细菌及其增强免疫检查点活性的机制(表2)。
7.1 特定细菌在MASLD相关HCC中的作用
新出现的证据强调,肠道微生物群组成深刻影响MASLD-HCC的发病机制和对免疫治疗的反应。特定的微生物分类群通过调节脂质代谢、胆汁酸信号传导和重编程肿瘤免疫微环境发挥保护或致病作用。
7.1.1 阿克曼氏菌粘蛋白降解菌作为MASLD-HCC中的免疫代谢调节剂
口服阿克曼氏菌粘蛋白降解菌联合抗PD-1治疗已被证明可诱导最大程度的肿瘤抑制,这种协同益处与没有代谢功能障碍的HCC模型相比,在MASLD相关HCC模型中更为明显。这种MASLD特异性疗效似乎源于A. muciniphila通过抑制胆固醇生物合成和降低血清中多种胆汁酸衍生代谢物来减轻肝脏脂肪变性并减缓疾病进展的能力。同时,A. muciniphila恢复肠道屏障完整性,从而降低循环脂多糖(LPS)和胆汁酸水平。
这些代谢改善与免疫微环境的显著重塑同时发生。具体来说,A. muciniphila通过抑制TLR2-NF-κB信号减少肿瘤内单核细胞髓源性抑制细胞(MDSCs)和M2巨噬细胞。这种转变促进了效应记忆CD4+和CD8+ T细胞的富集,并增加了肿瘤内PD-1+ CD4+/CD8+ T细胞的浸润。
7.1.2 假长双歧杆菌在MASLD-HCC中的作用
假长双歧杆菌已被确定为MASLD相关HCC中耗竭最严重的细菌物种之一。在两种饮食诱导的MASLD-HCC小鼠模型中,口服该细菌可显著降低肿瘤负荷(p<0.01)。从机制上讲,B. pseudolongum产生乙酸,乙酸通过门静脉循环到达肝脏,激活肝细胞上的GPR43,从而抑制驱动MASLD-HCC进展的致癌IL-6/JAK1/STAT3信号级联反应。
这些机制性发现已在人类MASLD-HCC细胞系中得到验证,其中B. pseudolongum和乙酸的条件培养基均抑制细胞增殖,诱导G1/S期细胞周期停滞和凋亡,并抑制IL-6/JAK1/STAT3信号传导。
7.2 FMT的作用
粪便微生物群移植(FMT)涉及将粪便物质从健康供体转移到肠道微生物群紊乱的受体,主要目标是恢复微生物平衡。该过程可以通过多种途径进行,包括结肠镜检查、胶囊或灌肠。通过将多样化的微生物群落引入受体的肠道,FMT有助于重建健康的微生物生态系统。虽然FMT有效性的确切机制仍在研究中,但目前的证据表明其通过多种途径起作用,包括病原菌的竞争性排斥、免疫系统调节以及移植微生物产生抗菌物质。
7.2.1 FMT与癌症治疗中的免疫治疗
基于其治疗潜力,FMT已成为增强癌症治疗中免疫治疗反应的有前景的策略。多项研究表明,FMT可以作为辅助疗法来增强ICI治疗的疗效。
临床前证据支持这一应用,研究表明FMT可以在小鼠黑色素瘤模型中激活抗PD-L1疗法的免疫反应。同样,FMT已被证明可以改善结直肠癌小鼠和原发性肝癌大鼠的抗肿瘤免疫反应,同时减少免疫抑制性调节性T细胞。
将这些发现转化为临床环境,研究人员通过向治疗应答者施用FMT,成功克服了难治性黑色素瘤患者对抗PD-1免疫检查点抑制剂的初始耐药性。在FMT后,这些先前耐药的患者表现出活化CD8+ T细胞比例增加,细胞毒能力增强。此外,应答者表现出几种免疫抑制细胞因子水平降低,特别是IL-8,其在接受ICIs的各种恶性肿瘤癌症患者中与不良预后相关。
7.2.2 FMT在减轻免疫治疗相关不良反应中的作用
除了增强治疗效果,微生物组在可能减少与免疫治疗相关的不良反应方面也起着关键作用。FMT在管理ICI诱导的结肠炎(最常见的免疫相关不良事件之一)方面已显示出显著效果。下表总结了调查FMT在增强ICI疗效和对抗癌症患者治疗相关副作用方面的双重作用的临床试验(表3)。
7.2.3 MASLD相关HCC患者中的FMT
FMT已安全地应用于MASLD患者,研究表明其能够通过多种机制逆转菌群失调介导的免疫抑制。在一项随机对照临床试验中,接受FMT的MASLD患者表现出异常小肠通透性的改善,表明肠道屏障得到恢复。这一发现尤为重要,因为肠道通透性破坏促进了脂多糖和其他微生物毒素及代谢物易位进入门静脉和体循环,这随后在MASLD-HCC患者中促进慢性炎症、免疫耗竭和免疫抑制性肿瘤微环境。
通过减少这种“肠漏”表型,FMT有可能降低内毒素负荷并正常化肝脏中的免疫状态。与该机制一致,接受FMT的MASLD患者表现出循环细菌代谢物水平降低和炎症谱改善,表明从促肿瘤、免疫抑制环境向更免疫容许状态的转变。除了这些免疫调节作用外,FMT在通过恢复肠道微生物群平衡来改善潜在脂肪肝疾病方面也显示出希望。这种恢复可能通过减轻脂毒性、胰岛素抵抗和代谢性炎症,间接降低MASLD-HCC的HCC风险并增强对全身治疗的反应性。
总的来说,这些观察结果支持FMT作为一种合理的、尽管仍处于研究阶段的、针对MASLD相关HCC的辅助方法,旨在纠正上游微生物群驱动的免疫功能障碍。然而,未来的研究需要确定这些在肠道通透性、代谢标志物和炎症谱方面的机制性改善是否能转化为增强的癌症治疗结果,如MASLD相关HCC患者的肿瘤反应、无进展生存期或总生存期。
虽然FMT和其他微生物群调节干预措施的治疗潜力是巨大的,但在广泛临床应用之前,必须解决几个后勤挑战(表4)。一个主要的担忧是通过FMT传播多重耐药细菌、病毒或真菌的风险。这种风险需要严格的缓解策略,包括在移植前对供体粪便进行彻底筛选和粪便样本的病毒聚合酶链反应检测。此外,为FMT建立可靠的粪便库已被证明具有挑战性,这可能阻碍向可能受益于这种干预的MASLD-HCC患者提供FMT治疗。
表4总结了当前文献中确定的与FMT相关的关键风险。
7.3 益生菌的作用
益生菌由活的微生物组成,当以足够剂量施用时,能给宿主带来健康益处。这些有益的微生物在调节生理功能和疾病过程中起着关键作用,主要是通过调节全身炎症、增强免疫监视以及维持肠道微生物群的稳态平衡。
新出现的证据表明,益生菌与宿主免疫系统复杂地相互作用,可能影响癌症治疗的疗效。Spencer及其同事强调了肠道环境与免疫功能之间的关键关系,他们证明低纤维饮食会损害干扰素-γ(IFN-γ)的产生和细胞毒性T细胞反应。这些发现强调了微生物组靶向干预(如益生菌补充剂)优化宿主对ICI治疗反应的合理性。与该假设一致,利用小鼠肿瘤模型的临床前研究表明,施用假长双歧杆菌、约氏乳杆菌和Olsenella物种可刺激强烈的抗肿瘤免疫反应并增强ICIs的疗效。
将这些临床前见解转化为临床实践,几项研究已证实益生菌在人类队列中的治疗潜力。例如,2021年日本的一项研究报告了接受抗PD-1单药治疗的晚期或复发性非小细胞肺癌(NSCLC)患者的阳性临床结果,揭示了益生菌施用与延长无进展生存期之间的显著相关性。同样,最近的数据确立了益生菌使用与纳武利尤单抗在包括胃癌在内的多种恶性肿瘤中改善疗效之间的联系。提供更高级别的证据,一项包含五项研究、共1031名NSCLC患者的荟萃分析进一步验证了这些观察结果。该分析显示,益生菌施用与总生存期(HR=0.50, 95% CI: 0.30–0.85, p=0.01)和无进展生存期(HR=0.51, 95% CI: 0.42–0.61, p<0.01)的显著改善相关。
7.3.1 MASLD相关HCC患者中的益生菌
尽管专门在MASLD-HCC中测试益生菌的临床试验有限,但阿克曼氏菌粘蛋白降解菌的治疗应用代表了干预的主要候选者。基于先前讨论的免疫代谢机制,最近的转化研究凸显了这种细菌的巨大潜力。在原位小鼠模型中,每日口服补充A. muciniphila不仅改变了免疫标志物,还与抗PD-1药物产生了切实的治疗协同作用,导致最大的肿瘤生长抑制。
这些临床前成功得到了并行临床观察的有力支持。研究表明,与健康对照组相比,MASLD-HCC患者表现出A. muciniphila丰度显著降低,表明存在关键的微生物缺陷。至关重要的是,维持或恢复这种细菌的较高基线水平与改善对PD-1阻断的反应性和延长的无进展生存期相关。这种关系通过显著的反应数据量化:高基线丰度的患者实现了41%的客观缓解率,而低丰度患者仅为7%。因此,旨在重新补充A. muciniphila的益生菌策略代表了克服这一独特患者亚群中对检查点抑制剂原发性耐药的合理且有前景的方法。
7.4 抗生素的作用
抗生素对ICI疗效的调节仍然是肿瘤学界激烈争论的话题。临床前证据表明存在有害影响;接受广谱抗生素治疗的小鼠肿瘤模型一致表现出对ICI治疗的耐药性。这些发现得到了许多临床研究的证实,表明抗生素诱导的菌群失调对患者结局产生负面影响。具体来说,抗生素和ICIs的同时使用与不良预后相关,包括在晚期肾细胞癌、非小细胞肺癌、黑色素瘤和尿路上皮癌等多种恶性肿瘤中,无进展生存期和总生存期缩短。
减轻这种风险的创新策略正在出现。例如,最近的一项随机临床试验表明,DAV132,一种新型结肠靶向吸附剂,在与抗生素共同给药时,有效地防止了抗生素诱导的菌群失调,从而保留了免疫治疗的疗效。然而,抗生素与ICI反应之间的关系并非完全负面。一项包含450名HCC患者的大型国际队列揭示了一个矛盾发现:在ICI治疗30天内使用抗生素与改善的免疫治疗结局相关,与其他临床特征无关。这种差异强调了微生物调节、宿主免疫和治疗效果之间相互作用的复杂性,表明抗生素的影响可能是背景依赖性或肿瘤特异性的。
8 展望未来
8.1 合成微生物联合体
合成微生物联合体代表了一种微生物组调节的精准医学方法。这种技术涉及从健康供体中分离和培养特定的细菌菌株,然后将其组合成一个定义明确的混合物,旨在对受体执行特定的治疗功能。与传统的FMT不同,这种方法消除了转移未表征或潜在致病生物的风险。
这种方法治疗潜力通过最近的临床前发现得到凸显。Kwan等人确定了在MASLD相关纤维化患者中耗竭的八种细菌物种的特定特征。当这个确定的联合体被施用于喂食蛋氨酸和胆碱缺乏饮食(MASLD诱导纤维化的标准模型)的无菌小鼠时,它显著改善了肝脏纤维化、脂肪变性和损伤标志物。除了代谢改善,合成联合体还被证明可以促进肠道黏膜内产生干扰素-γ的CD8+ T细胞的扩增,从而增强抗肿瘤免疫力。
虽然这些结果令人鼓舞,但从实验室到临床的转化才刚刚开始。一项评估合成联合体联合ICIs治疗晚期实体瘤的I期试验(MET4-IO)确认了其安全性和耐受性,尽管疗效信号仍是初步的。最重要的是,我们尚未看到任何专门在MASLD或MASLD相关肝癌患者中测试这些联合体的人体试验。在这种方法成为可行的治疗之前,我们需要回答一些难题,包括接种菌株在菌群失调的肝病环境中稳定定植的能力、它们与天然共生菌群的相互作用,以及在失代偿性肝硬化和门静脉高压患者中的安全性。因此,合成联合体仍然是一种研究策略,需要在良好对照的人体试验中进行严格验证。
8.2 噬菌体疗法
噬菌体疗法,即使用病毒特异性靶向和消除致病细菌,提供了一种纠正菌群失调的高度选择性方法。在肝病背景下,临床前研究已证明噬菌体在根除特定病原体方面的功效,例如酒精性肝病中产溶细胞素的粪肠球菌,以及MASLD模型中产酒精的肺炎克雷伯菌。这些干预措施已在小动物研究中成功减少了细菌负荷和肝脏炎症。
尽管如此,显著的障碍阻碍了临床应用。挑战包括对非靶标细菌物种的意外破坏、噬菌体耐药菌株的快速出现,以及噬菌体本身可能诱导肠道炎症或结肠炎。迄今为止,尚无临床试验评估噬菌体疗法在代谢性肝病中的应用。因此,虽然噬菌体疗法代表了精准微生物组编辑的有前景的工具,但仍需要进行广泛的安全性和有效性测试,以确定其对MASLD和MASLD-HCC患者的可行性。
9 结论
肠道微生物群已成为MASLD向肝硬化和HCC进展过程中的关键调节者,既是关键的致病驱动因素,也是有前景的治疗靶点,特别是对于接受免疫检查点抑制剂治疗的患者。展望未来,研究工作应优先考虑对已证明具有治疗潜力的特定候选细菌的研究,包括Mediterraneibacter gnavus、阿克曼氏菌粘蛋白降解菌、普拉梭菌和双歧杆菌物种。未来的研究必须超越观察性关联,发展为严格的大规模、多中心临床试验,根据潜在的肝病病因对患者进行分层。这样全面的数据将有助于解码肝病中复杂、背景特异性的宿主-微生物相互作用,最终为根据每位患者独特的肠道微生物群特征制定个体化治疗计划铺平道路。
作者贡献
Mazen Elsheikh:调查(主导),方法论(主导),写作 - 原稿(主导),写作 - 审阅与编辑(主导)。Mohamad Ali Ibrahim:调查(支持),方法论(支持),写作 - 审阅与编辑(支持)。Sherry Fares:方法论(支持),写作 - 审阅与编辑(支持)。Megha Bhongade:方法论(支持),写作 - 原稿(支持)。Karim Adhem:方法论(支持),写作 - 审阅与编辑(支持)。Ximena I. Ramirez-Morales:方法论(支持),写作 - 审阅与编辑(支持)。Ahmed O. Kaseb:调查(支持),监督(支持)。Joseph Petrosino:调查(支持),监督(支持)。Manal M. Hassan:方法论(主导),监督(主导)。Prasun K. Jalal:调查(主导),方法论(主导),监督(主导)。
致谢
本稿件得到了NCI R21CA293626(肠道微生物群与代谢功能障碍相关脂肪性肝病诱导的肝细胞癌之间的串扰)的资助支持。
利益冲突
作者声明无利益冲突。
数据可用性声明
作者无数据可报告。
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