Phocaeicola vulgatus通过降低吲哚乙酸诱导肝细胞癌免疫治疗耐药性的机制研究

　　本刊推荐：针对肝细胞癌（HCC）免疫治疗响应率差异大的问题，赵彩宁等通过粪便宏基因组学分析发现非响应者中Phocaeicola vulgatus（P. vulgatus）富集。研究证实该菌通过减少吲哚乙酸（IAA）产生抑制CD8+ T细胞功能，而补充IAA可逆转免疫抑制。该发现为HCC免疫治疗耐药提供了新型生物标志物和治疗策略。

　　

肝细胞癌是全球第六大常见癌症和第三大癌症相关死亡原因，尽管免疫检查点抑制剂（ICIs）在不可切除肝细胞癌治疗中取得重要进展，但患者响应率存在高度异质性。理解这种异质性背后的机制并识别响应患者成为紧迫的临床挑战。近年来，肠道微生物群在调节癌症免疫治疗响应中的作用逐渐被认识，特别是在黑色素瘤、结直肠癌和肺癌中。然而，在肝细胞癌中，肠道微生物群如何调节免疫治疗响应的机制仍不清楚。

肝脏作为最大的实体器官，独特地位于消化系统和循环系统的交汇处，促进代谢物和营养物的双向交换。门静脉将肠道来源的营养物质和微生物代谢物（如短链脂肪酸和吲哚类化合物）输送至肝脏，而胆道系统将肝脏产生的物质返回肠道，这种密切的解剖学联系表明肠道微生物群可能影响肝细胞癌的发展和治疗响应。

为了探索肠道微生物组与肝细胞癌免疫治疗响应之间的关系，研究人员开展了一项综合性研究。该研究建立了接受免疫治疗的肝细胞癌患者队列，通过宏基因组测序和血浆代谢组学分析了响应者（Rs）和非响应者（NRs）的肠道微生物组特征，并通过动物模型中的粪便微生物移植（FMT）实验证实了肠道微生物组与免疫治疗响应之间的因果关系。

研究团队首先招募了81例符合标准的首次接受免疫治疗的肝细胞癌患者，最终65例患者（50例响应者和15例非响应者）的可评估粪便样本被纳入分析。通过宏基因组测序技术，研究人员发现响应者和非响应者之间的肠道微生物组成存在显著差异，其中Phocaeicola vulgatus（P. vulgatus）在非响应者中显著富集。通过定量PCR（qPCR）进一步验证了这一发现。

为了证实肠道微生物组与免疫治疗响应之间的因果关系，研究人员将响应者和非响应者的粪便微生物移植到抗生素预处理的携带RIL-175皮下肿瘤的小鼠模型中，随后进行抗PD-1治疗。结果表明，接受响应者粪便微生物移植的小鼠表现出更好的治疗响应，肿瘤体积更小，而接受非响应者粪便微生物移植的小鼠对抗PD-1治疗的反应较差。这些发现在通过水动力尾静脉注射致癌质粒构建的自发性原位肝细胞癌模型中得到了进一步验证。

机制研究表明，P. vulgatus通过影响色氨酸代谢途径，减少吲哚乙酸（IAA）的产生，从而削弱CD8⁺ T细胞的细胞毒性功能。研究人员通过靶向代谢组学分析发现，P. vulgatus定植的小鼠粪便和血浆中IAA水平显著降低。在体外实验中，IAA处理能够增强CD8⁺ T细胞的活化和细胞毒性功能。在动物模型中，补充IAA可以恢复抗PD-1治疗的疗效，逆转P. vulgatus诱导的免疫抑制。

本研究采用了多种关键技术方法，包括65例HCC患者的粪便宏基因组测序和血浆代谢组学分析、粪便微生物移植（FMT）实验、小鼠皮下和原位肿瘤模型建立、流式细胞术检测免疫细胞亚群、RNA测序分析、免疫荧光染色、定量PCR检测细菌载量以及体外CD8⁺ T细胞功能实验等。

患者特征和肠道微生物宏基因组学特征

研究人员发现响应者的无进展生存期（PFS）和总生存期（OS）显著长于非响应者。主坐标分析（PCoA）显示响应者和非响应者之间的肠道微生物组成存在显著差异，但α多样性分析表明组间多样性无显著差异。

粪便微生物移植决定免疫治疗结果

通过FMT实验，研究人员证实接受响应者粪便微生物移植的小鼠对抗PD-1治疗的反应更好，肿瘤体积更小，而接受非响应者粪便微生物移植的小鼠治疗效果较差。

P. vulgatus富集与免疫治疗效果受损

线性判别分析效应大小（LEfSe）分析显示P. vulgatus是非响应者中最富集的物种。生存分析表明P. vulgatus高丰度患者生存较差。动物实验证实P. vulgatus定植会损害抗PD-1治疗的疗效。

P. vulgatus通过抑制肿瘤内CD8⁺ T细胞效应功能损害免疫治疗效果

免疫细胞分析显示，P. vulgatus定植降低了肿瘤内IFN-γ⁺和GzmB⁺CD8⁺ T细胞的频率。RNA测序数据显示，P. vulgatus处理组中与细胞毒性相关的基因表达降低。

P. vulgatus通过减少吲哚乙酸产生损害免疫治疗响应

代谢组学分析发现P. vulgatus定植小鼠的粪便和血浆中IAA水平降低。临床样本分析显示非响应者血浆IAA水平较低，且P. vulgatus丰度与血浆IAA水平呈负相关。

P. vulgatus通过将色氨酸代谢从IAA合成转移而损害抗PD-1疗效

基因组分析显示P. vulgatus缺乏吲哚丙酮酸脱羧酶（IPDC）基因，但编码吲哚丙酮酸氧化还原酶（IOR），这将吲哚丙酮酸（IPyA）转移至吲哚-3-乙酰辅酶A，从而限制IAA的产生。

吲哚乙酸增强CD8⁺ T细胞效应功能

IAA干预实验表明，IAA处理可抑制肿瘤生长，并与抗PD-1治疗产生协同作用。CD8⁺ T细胞耗竭实验证实IAA的抗肿瘤效果依赖于CD8⁺ T细胞。

本研究建立了肠道微生物组与肝细胞癌免疫治疗耐药之间的因果关系，确定P. vulgatus是通过破坏IAA合成驱动免疫治疗耐药的关键因素。研究发现P. vulgatus损害CD8⁺ T细胞功能，从而降低抗PD-1疗效。此外，研究强调了肠道微生物组靶向干预（包括代谢物IAA补充）在提高免疫治疗效果方面的潜力。通过将肠道微生物组分析和代谢物分析纳入临床实践，可以制定个性化策略来克服耐药性并提高肝细胞癌患者的治疗效果。

研究的局限性在于相对较小的队列规模（65例患者），这可能引入潜在偏见并限制研究结果的普适性。需要包含更多样化人群的更大规模、多中心队列研究来验证这些结果。此外，鉴于P. vulgatus在介导免疫治疗耐药中的作用，未来研究应专注于识别能够抑制P. vulgatus的补充剂或天然产品，以减轻其对治疗结果的影响。