背景

在过去的十年中，微生物与癌症之间的联系已经被证实，微生物群在恶性疾病的发病机制和病程中发挥着重要作用。然而，新的证据突显了癌症和微生物群之间的复杂关系。例如，在乳腺癌中，抗生素治疗与疾病的发展相关，而乳腺癌组织中的微生物生态失调可能与疾病阶段相关。最近，细菌已被证明不仅在发病机制中起作用，而且在治疗策略的临床反应中也起作用，因为在黑色素瘤和其他上皮来源的肿瘤中，以免疫检查点抑制剂 (ICI)为基础的治疗的应答者和无应答者中，特定菌株的富集被描述。目前正在努力了解如何利用微生物群提高免疫治疗应答率。迄今取得的最显著的临床结果是在晚期黑色素瘤中，将ICI应答者的粪便微生物群移植到无应答者身上，使无应答者对ICI治疗敏感，从而克服了对治疗的原发性耐药。有报道表明，微生物群可通过IL-12介导的机制提高ICI疗效，但微生物群发挥作用的确切机制尚不清楚。

简介

2023年9月13日，来自意大利人道主义大学的Valentina Ferrari及其团队在Cancer Cell (IF: 50.3)杂志上发表名为Sensitizing cancer cells to immune checkpoint inhibitors by microbiota-mediated upregulation of HLA class I的研究[1]。

研究亮点

1、微生物群通过其代谢输出 (后生物制剂)改善癌症免疫治疗。

2、后生物制剂诱导HLA上调，增强T细胞对癌细胞的识别。

3、在小鼠模型中，联合应用后生物制剂可控制肿瘤生长。

4、NLRC5在生物后介导的HLA I类表达上调中起关键作用。

主要结果

后生物制剂影响肿瘤生长，上调肿瘤调控MHC I类抗原与免疫治疗联合在体内的表达

已发表的研究强调了ICIs治疗后的癌症细胞免疫逃逸与HLA I类分子下调和/或缺失之间的联系。由于上述数据显示后生物制剂能够上调HLA类表达，并随后增加TA特异性T细胞应答，因此我们试图了解是否可以在体内系统中重现这一情况。为了评估后生物制剂与ICIs联用时是否可增加TA特异性免疫应答，我们将4T1小鼠TNBC细胞原位移植给雌性BALB/c小鼠，并使用抗PD-1单克隆抗体 (mAb)联合后生物制剂或溶剂对照进行治疗 (图2A)。如图2B所示，与溶剂对照组相比，生物后治疗 (与抗PD-1联合)显著降低了原发性4T1肿瘤的生长。与从溶剂对照组治疗的小鼠分离出的肿瘤相比，从后生物制剂治疗的小鼠获得的肿瘤增加了CD8+ T细胞运输 (图2C)，并上调了表面MHC I类抗原表达 (图2D)，这与体外结果相似。

综上所述，这些结果提示，全身给予的生物后治疗 (口服灌胃或腹腔内)可控制肿瘤生长，上调肿瘤表面MHC I类抗原表达，增加肿瘤特异性CD8+ T细胞的数量 (在肿瘤微环境和脾脏中)，并延长小鼠生存期，这突显了它们与ICIs联合治疗的潜在应用。

图2. 生物后治疗联合体内抗PD1可控制肿瘤生长，延长生存期

固有炎症通路驱动后生物介导的HLA I类在癌细胞中表达上调

为了更好地理解后生物制剂诱导的HLA I类分子上调的调控通路，我们接下来使用NF-kB激活抑制剂IV来抑制NF-kB的功能，该抑制剂通过阻止NF-kB与IkB的解离来发挥作用。阻断NF-kB激活完全抑制了生物后介导的HLA I类分子 (图5A)和NLRC5 (图5C)上调，验证了NF-kB是这一系统的基本组成部分。接下来，我们研究了MYD88的作用，因为它是NFkB的已知上游介质，并且我们的通路分析也确定了MYD88的激活。为了阐明MYD88的作用，我们在ST2825 MYD88激活抑制剂存在的情况下，使用后生物制剂或溶剂对照处理SKBR-3乳腺癌细胞系，这导致SK-BR-3细胞系中HLA I类分子 (图5B)和NLRC5上调显著降低 (图5C)。这一效应在4T1 TNBC细胞系中重现，在MHC I类 (图5D)和NLRC5 (图5E)水平均是如此。

图5. 生物后介导的通路分析

生物后诱导的HLA I类上调不依赖于可能污染的LTA

副干酪乳杆菌是一种革兰阳性菌，其细胞壁含有脂磷壁酸 (LTA)，可被MYD88上游的TLR2感知。我们证明了MYD88在控制HLA I类上调方面的作用，因此我们希望排除生物后活性仅仅是LTA存在的结果。因此，我们测量了后生物中的LTA量，发现1 mL后生物 (当以10 mg/mL稀释时，即实验所用的浓度)含有大约5 pg LTA (图6A)。接下来，我们直接评估了LTA对两个不同细胞系的影响，发现即使使用5倍以上浓度的LTA，对HLA I类表达也没有影响 (图6B)，这表明观察到的效应不是由LTA介导的。我们一致观察到，TLR2显著控制了HLA I类分子的上调 (图6C)，阻断TLR2仅对生物后活性产生中度影响。这些结果表明，后生物制剂至少部分通过TLR2发挥作用，且不依赖于LTA。

图6. Postbiotic表征

结论及展望

最近的数据表明，在实体瘤的背景下，肠道微生物群对免疫检查点抑制剂 (ICIs)的临床应答有重要影响。以ICI为基础的治疗通过释放同源细胞毒性T淋巴细胞 (CTL)效应反应发挥作用，而对ICIs的敏感性增加是由于患者的肿瘤抗原 (TA)特异性CTL反应的增强。通过TA特异性CTL清除肿瘤需要癌细胞HLA - I类分子表达相关TAs，而HLA - I类表达减少是癌细胞逃避免疫系统的常见机制。在本研究中，我们发现，细菌释放的代谢物 (尤其是植物鞘氨醇)与免疫治疗联合使用，可在体内和体外上调癌细胞的HLA - I类表达，使癌细胞对TA特异性CTL裂解敏感。这种效应是由生物后诱导的NLRC5上调来响应上游MYD88-NF-kB激活，从而显著控制肿瘤生长。

原文链接

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S153561082300315X?via%3Dihub

参考文献

1. Ferrari Valentina,Lo Cascio Antonino,Melacarne Alessia et al. Sensitizing cancer cells to immune checkpoint inhibitors by microbiota-mediated upregulation of HLA class I.[J] .Cancer Cell, 2023, undefined: undefined.

转自：“生物医学科研之家”微信公众号

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