胰腺中的「微生物群」竟成胰腺癌「幫凶」

新聞 04-18

乾貨 | 靠譜 | 實用

導讀

近期，發表於《Cancer Discovery》一項研究發現了一種微生物群，它在胰腺癌中顯著存在且數量眾多，可以通過與選擇性Toll樣受體結合使T細胞無反應，從而抑制單核細胞，進而導致胰腺癌分化。而「狙擊」這種微生物群可以阻止腫瘤發生，逆轉腫瘤產生的免疫耐受，並使基於免疫檢查點的療法發揮功效。

胰腺癌在癌症中相對少見，發病率約佔所有癌症的 3%，但這看似不高的發病，卻無法阻止它戴上「癌症之王」的桂冠，占外分泌胰腺癌 80-90% 的侵襲性胰腺導管腺癌（pancreatic ductal adenocarcinoma，PDA）是最具侵襲性的腫瘤，它病程隱蔽，臨床癥狀出現晚，生長迅速，患者通常預後不良，缺乏有效的治療手段。目前針對胰腺癌的標準療法為化療，少數情況下可以手術切除，但晚期患者的五年存活率僅有 7% ，因此全世界都迫切需要對胰腺癌的深入研究。

2018年3月Smruti Pushalkar等人，在《Cancer Discovery》上發表了一篇論文，科研人員們發現與健康的胰腺相比，癌變的胰腺中含有明顯而豐富的微生物群。與腸道微生物相比，這些在胰腺腫瘤中的微生物差異性增大，且消除這些微生物群可以避免侵入性和侵襲性的胰腺導管腺癌（PDA）。在單核細胞中，PDA微生物群通過差異性激活選擇性Toll樣受體產生免疫耐受程序。這些數據表明，內源性微生物群會促使PDA特徵的免疫抑制「癱瘓」，並認為微生物群在調節疾病進展的過程中具有治療靶點的潛力。

消除胰腺腫瘤內的微生物群

對胰腺癌的治療大有裨益

科研人員將具有熒游標記的腸球菌排泄物口服灌胃給野生型（WT）小鼠。表示微生物遷移進入胰腺，預示腸道微生物可以直接影響胰腺微環境。

16S rRNA 實驗結果表明患有PDA的小鼠和人相較於正常情況明顯存在該微生物群，且經qPCR分析證實，與正常相比，患有PDA的小鼠和人的微生物群丰度增加。

為了確定微生物是否導致胰腺發育不良，他們使用發育緩慢的胰腺癌KC模型。無菌KC小鼠抵禦了疾病的發展和間質擴張，相較於年齡相當的對照組KC小鼠，無菌群組表現出延遲的腺泡消除，胰腺功能減退，並且腫瘤內纖維化減少和胰腺重量下降。

而且在侵入式原位PDA模型中使用KPC衍生的腫瘤細胞的模型，給WT小鼠口服消除微生物群的抗生素治療方案減少了約50％腫瘤影響。

攜帶PDA患病宿主的微生物群導致

腫瘤發展和腫瘤內免疫抑制

與我們之前的結果一致，消除微生物對治療腫瘤疾病有促進作用。此外，KPC衍生的排泄物會重新加快腫瘤生長，而再增殖來自年齡相當的WT小鼠的排泄物未能顯著減少腫瘤的生長。我們也同時證實了腸道微生物遷移到胰腺與B. pseudolongum重新增殖有關。

分析腫瘤相關的巨噬細胞的表型（TAM），推測消除微生物導致還原免疫抑制且伴隨著M1樣的TAMs增加，從而表達更高的MHC II，CD86，TNF-α，IL-12和IL-6。

我們發現來自腸道微生物的無細胞提取物攜帶PDA的宿主減少了MHC II的表達，但相較於對照組小鼠，在脾巨噬細胞中卻上調了IL-10。來自B. pseudolongum小鼠的無細胞提取物具有相似的作用減輕巨噬細胞的M1分化。

因為我們報告說巨噬細胞極化驗證了我們假設，PDA中的T細胞免疫原性微生物消除會激活腫瘤浸潤性T細胞。因此，抗微生物治療會導致增強PDA中的免疫。此外，微生物消除增強了CD4 + T細胞的TH1極化以及CD4 + T細胞獲得細胞毒性CD8 + T細胞表型，如上調T-BET，TNF-α，IFN-γ和CD38。

值得注意的是，使用抗生素後，來自KPC小鼠的排泄物的微生物的增殖逆轉了與微生物相關的腫瘤內免疫原性。總的來說，這些數據表明微生物群體調節在PDA中的免疫原性。

微生物群攜帶巨噬細胞介導

PDA中T細胞的免疫抑制

用來源於腸道微生物的無細胞提取物處理WT小鼠或KC小鼠的巨噬細胞。巨噬細胞攜帶來自腸道的PDA的宿主微生物，可減少免疫細胞的活化。相比之下，腸道微生物夾帶的巨噬細胞的對照組，並未表現出抑制性狀態。我們進一步推測是否由PDA微生物群攜帶的巨噬細胞在抗原呈遞時是有缺陷的。

從抗生素誘導的PDA腫瘤中收集TAMs，相對於對照組小鼠，消除微生物的小鼠表現出增加活化T細胞的能力。將PDA浸潤的T細胞從培養基中轉移到對照小鼠，經抗生素治療的PDA浸潤小鼠的T細胞減少了腫瘤負擔約50％。

此外，因為微生物消除上調了腫瘤內CD4 +的PD-1表達，我們假定微生物消除與PD-1指導具有協同效應療法。儘管PD-1阻斷不能保護對照小鼠免於原位PDA的作用，但基於腫瘤大小可以與微生物消除性口服抗生素進行協同作用，且與αPD-1進行聯合治療。

PDA微生物群通過TLR信號

傳遞TAMs促進免疫耐受

我們以前曾報道過多種PRR，包括TLR3，TLR4，TLR7，TLR9，NLRP3，Dectin-1和Mincle是在PDA中上調尿激酶，他們的激活可以加速腫瘤發生及誘導先天性和適應性免疫抑制。我們假設PRR活性的增高是通過PDA微生物群促進了免疫耐受。與我們的假設一致，在腫瘤微環境中，我們發現腸道微生物無細胞提取物來自於KC小鼠，可以誘導的多種不同的激活PRR的細胞系，與來自WT小鼠的腸道微生物提取物相比，作用最顯著的PRR是TLR2，TLR4和TLR5。

通過流式細胞術發現TLR2和TLR5在PDA的巨噬細胞中發生上調，且對它們進行抑制會加速腫瘤生長並加劇先天和適應性免疫抑制。而抑制體內TLR的信號傳導，可以通過阻止TRAF6消除PDA的促進效應。在抑制TLR的情況下，巨噬細胞攜帶PDA微生物群已經證明信號傳導無法抑制T細胞免疫，進而說明PDA微生物群通過TLR信號傳遞TAMs誘導免疫耐受。

科研人員們發現與健康的胰腺相比，癌變的胰腺中含有明顯而豐富的微生物群，與腸道中相比，這些在胰腺腫瘤中的微生物差異性增大，且消除這些微生物群可以避免侵入性和侵襲性的胰腺導管腺癌（PDA）。微生物消除與PDA腫瘤微環境的免疫原性重編程有關，包括還原髓系來源的抑制細胞和增加M1巨噬細胞分化，促進TH1分化的免疫細胞的激活。微生物消除也有助於通過上調PD-1表達來進行針對檢查點的免疫治療。在單核細胞中，PDA微生物群通過差異性激活選擇性Toll樣受體產生免疫耐受程序。這些數據表明，內源性微生物群會促使PDA特徵的免疫抑制「癱瘓」，並認為微生物群在調節疾病進展的過程中具有治療靶點的潛力。

通過胰腺導管進入胰腺的腸道微生物，導致胰腺中微生物過剩，而這些微生物誘導巨噬細胞，使免疫細胞無法被激活，從而導致免疫抑制，讓癌細胞「明目張胆」的擴增起來。消滅腸道微生物，捍衛健康胰腺勢在必行!

參考文獻： Pushalkar S, Hundeyin M, Daley D, et al. The Pancreatic Cancer Microbiome Promotes Oncogenesis by Induction of Innate and Adaptive Immune Suppression[J]. Cancer discovery, 2018.[3]

END

活動