Science：I期临床结果公布，粪群移植联合PD-1抗体有望治疗恶性黑色素瘤

来源：BioArt

通过抑制程序性细胞死亡蛋白-1（programmed cell death-1, PD-1）检查点蛋白的免疫治疗方法，10-20%的转移性黑色素瘤患者已表现出持久完全缓解率（complete response, CR），而大多数患者不能对PD-1阻断作出反应。在大量靶向anti-PD-1治疗耐药性的研究中，调节肠道微生物群已经被证明对免疫系统的发育和功能有着深远影响。虽然并未报道特定菌群与免疫治疗的临床反应相关，但粪便微生物群移植（粪群移植，fecal microbiota transplantation, FMT），即一种将整个肠道微生物群从一个宿主转移到另一个宿主的手段，已在临床前模型中被证实有良好疗效。举例而言，与接受来自对anti-PD-1治疗无反应的黑色素瘤患者的FMT的小鼠相比，接受应答者FMT的小鼠肿瘤内CD8+ T细胞的浸润增加，且anti-PD-1治疗的整体有效性增强【1-3】。然而，针对癌症患者肠道菌群的调节功能尚未在临床试验中得到研究。

12月10日，来自以色列特拉受麦尔（Tel-Hashomer）谢巴（Sheba）医学中心的Gal Markel课题组在Science杂志上发表了一篇题为 Fecal microbiota transplant promotes response in immunotherapy-refractory melanoma patients 的文章。在这项研究中，他们设计一项I期临床试验，以评估FMT和anti-PD-1免疫治疗对难治性转移性黑色素瘤患者的安全性、可行性和免疫细胞的影响。研究表明，FMT治疗与肠道固有层和肿瘤微环境中免疫细胞浸润和基因表达谱的有利转变相关，这些发现对拟定利用肠道菌群来治疗癌症的方案而言具有重要意义。

在这项临床试验中，入组10名患者，FMT供体是两名先前接受过anti-PD-1治疗转移性黑色素瘤的患者，并获得至少一年完全缓解的。首先10名受试者口服抗生素72小时以耗竭肠道微生物群，随后分别口服来自两名不同供体的粪便胶囊进行FMT并再次诱导anti-PD-1治疗。每位受试者在试验前和第65天接受PET-CT成像，根据iRECIST标准，肿瘤消退作为产生治疗反应的判定。同时，在受试者肠道菌群耗竭前一周以及第7，31和65天采集粪便样本完成16S rRNA基因和宏基因组学测序，并在治疗前和治疗后第31天和第70天进行肠道和肿瘤组织活检，此外，通过IHC和RNA-seq完成组织中免疫细胞浸润和活性检测。

研究结果显示，三名来自供体1号组的受试者分别表现出对治疗的完全应答和部分应答，并且均渡过无进展生存6个月的“里程碑”。在此期间，作者观察到受试者#3和#5出现转移灶由开始增大而后逐渐缩小的“假性进展（pseudo-progression）”现象，这是由抗肿瘤免疫细胞流入肿瘤引起而非肿瘤细胞增殖导致。

图1. A为临床试验方案流程图；B为十名FMT受体经射线检测肿瘤大小变化；C为连续随访影像学研究显示FMT和重新诱导免疫疗法对受体肿瘤大小和转移灶的影响。

对受试者粪便的16S rRNA基因测序分析表明，所有受试者治疗后肠道菌群组成与基线显著不同，供体#2相对于供体#1而言具有更高的菌群丰富度，因而各自的受体也表现出一致的趋势。宏基因组测序被用来确定试验组之间不同的特定分类群和功能途径，举例而言，受试者接受治疗后的菌群成分当中包含较高比例的免疫治疗优势菌韦荣氏菌科，而先前报道的通过T调节细胞推进免疫耐受的双歧杆菌的相对丰度较低。此外，功能代谢数据表明，供体#1组上调了乳糖和半乳糖降解I通路，而供体#2组上调了甲醛同化II，甲醛氧化I和肌酐降解I通路。

对所有可用FMT受试者进行的肠道样本分析表明，与抗原呈递细胞（APCs）通过MHC I类和IL-1介导的信号转导的肽呈递相关的基因集在治疗后上调。供体#1组的受试者中与APCs活性、固有免疫和IL-12相关的基因集上调；相比之下，供体#2组的受试者的任何免疫相关基因集均未发生上调。值得注意的是，对所有可用FMT受试者进行的肿瘤样本分析表明，治疗后多个免疫相关基因集上调，如IFN-γ介导的信号通路、T细胞活化、MHC II类蛋白复合物、树突状细胞分化和T辅助1型免疫应答等，然而在供体#2组的肿瘤样本中，这些免疫相关基因集并未显示富集。此外，对每名患者的分析显示，其中5名患者治疗后肿瘤内CD8+ T细胞浸润增加，受试者#5几乎产生完全反应，即治疗后肿瘤组织仅占整体活检组织的<1%，而受试者#3和#7仅获得部分反应。

图2. FMT和重新诱导免疫疗法对转移性黑色素瘤患者肠道和肿瘤微环境中免疫活性的影响

总的来说，这项工作可以证明CR供体FMT联合anti-PD-1治疗难治性转移性黑色素瘤是安全、可行和潜在有效的，而并非对比两种供体的效率，在供体#2组缺乏临床反应者并不意味着在更大的队列中无法观察到临床反应。尽管这项研究无法精确特定的诱导产生临床反应的菌群特征，但这些发现仍支持通过调节肠道菌群来克服免疫治疗耐药性的概念。