粪便微生物：给免疫检查点抑制剂“添把火”
德国默克公司全球开发主管Danny Bar Zohar说：“免疫检查点抑制剂非常好，但是绝大多数患者仍然没有反应。”但新的数据表明，肠道微生物可调节并增强患者对这类治疗的反应。
以色列特拉维夫大学的免疫肿瘤学家、也是上述论文中一篇的共同作者Gal Markel说，这两项早期临床研究相互交叉验证。“两个独立的研究小组显示了完全相同的结果，这是非常有力的。”两项研究都从对抗程序性细胞死亡蛋白1（programmed cell death protein 1, PD-1）治疗有反应的转移性黑色素瘤患者身上提取了肠道微生物，并将其移植到对这些药物没有反应或已经停止反应的患者身上。在第一篇论文中研究的10名患者中，5名患者接受了来自一名捐赠者的FMT治疗，其中3名有客观应答，1名完全缓解。在接受另一位捐赠者FMT治疗的5名患者中，有2名有反应，2名病情稳定。
表1 在临床上使用微生物组或微生物组衍生产品-检查点抑制剂组合的公司
在第二篇论文中，由美国匹兹堡大学和美国国家癌症研究所（US National Cancer Institute, NCI）的研究人员领导的一个小组描述了一项两阶段的单中心研究，即在对PD-1抑制剂治疗无效的黑色素瘤患者中同时使用检查点抑制剂和FMT进行治疗。他们报告说，16名接受FMT治疗的患者中有3人出现客观反应，包括1名完全反应，还有3名患者病情持久稳定。
这2项试验之间的微小差异使得很难得出具体结论。在第一个试验中，百时美施贵宝公司（Bristol Myers Squibb, BMS）的Opdivo（nivolumab）——一种靶向PD-1受体的全人IgG4单克隆抗体（monoclonal antibody, mAb），在通过结肠镜和口服胶囊接受FMT治疗之前，先用抗生素清除患者体内的肠道菌群。在第二项研究中，患者接受默克公司的检查点抑制剂Keytruda（pembrolizumab）——一种靶向PD-1受体配体1（PD-1 receptor ligand 1, PD-L1）和PD-L2全人Ig4κ mAb，这次研究人员避免使用抗生素，因为越来越多的证据表明抗菌药物会对肿瘤患者的生存产生负面影响；FMT来自同一个供体，通过结肠镜进行。
尽管如此，它们还是有相似之处。一般而言，一开始对抗PD-1治疗无效的患者，通常最后只有不到10%能成为应答者。而在匹兹堡大学和NCI的试验中，44%的患者至少病情稳定，在另一项研究中，有一半的患者病情稳定。这显然比预期要多得多。
2015年，在首个检查点抑制剂Keytruda获批后不久，人们就发现肠道微生物可能会影响肿瘤患者对免疫治疗的反应。当时，巴黎Gustave Roussy癌症中心的免疫学家和肿瘤学家Laurence Zitvogel，利用小鼠模型将共生菌-脆弱类杆菌（Bacteroides fragilis）与细胞毒性T淋巴细胞抗原4（cytotoxic T lymphocyte antigen 4，CTLA-4）阻断抗体的抗肿瘤免疫反应联系起来，并将该菌株在黑色素瘤患者肠道中的存在与Yervoy (ipilimumab)的临床反应联系起来，Yervoy是一种抗CTLA-4的IgG1κ mAb。随后，一个由芝加哥大学肿瘤学家Thomas Gajewski领导的研究小组发现，一种独特的双歧杆菌能够提高抗PD-L1药物在小鼠黑色素瘤模型中的疗效。另一篇具有里程碑意义的论文发表于2018年，由美国德州大学MD安德森癌症中心的肿瘤学家Jennifer Wargo领导的研究团队确定，瘤胃细菌家族是人类抗PD-1疗法获得临床反应的关键。
Gajewski的研究促成了与Evelo Therapeutics公司的合作，Evelo于2019年启动微生物联合检查点抑制剂治疗临床试验，测试了乳双歧杆菌（Bifidobacterium animalis lactis）单一疗法，以及与Keytruda的联合疗法。2020年12月向默克公司提交的中期试验数据显示，乳双歧杆菌联合Keytruda治疗的安全性和耐受性良好；Evelo正在开发基于单一菌株和从中提取的细胞外囊泡的治疗方法。即便如此，细胞外囊泡疗法EDP1908还是被放弃了。
与FMTs相比，单一菌株具有一定的实用优势：它们更易于表征和生产。因此，几家药品开发商都在走这条路。例如，英国制药公司4D Pharma正在与Keytruda联合进行的1、2期试验中测试MRx0518——一种口服鹑鸡肠球菌菌株。2020年公布的中期数据显示，12名肾细胞癌和非小细胞肺癌患者对该疗法的耐受性良好，而这些患者此前对免疫检查点抑制剂均不起反应。4D公司的CSO Alex Stevenson说，与最近的FMT研究报告相比，“我们在MRx0518治疗后的肿瘤中看到了非常相似的生物学现象”。默克公司和4D公司计划将患者人群扩大到120名肾细胞癌、非小细胞肺癌或其他对免疫治疗无反应的实体瘤患者。
2021年2月，4D宣布与默克和辉瑞公司合作，将MRx0518与后者的Bavencio（avelumab，一种抗PD-L1的人IgG1λ mAb）联合进行1期试验。Bavencio是唯一被批准用于局部晚期或转移性尿路上皮癌的免疫疗法，这项新试验将测试这种联合疗法作为这类患者一线维持治疗的可能。韩国微生物组学公司Genome & Company也在用GEN-001联合Bavencio做测试。GEN-001是一种肠溶胶囊，含有≥1×10^11个乳酸乳球菌菌落形成单位，是通过对免疫治疗有反应的肺癌患者的微生物群进行分析鉴定出来的。去年，研究人员在实体肿瘤的1、1b期试验中给第一批患者服用了该药物。
然而，将粪便中的整个微生物群落转移给新的接受者，比使用单一微生物菌株或由确定的配方组成的活微生物生物治疗产品（live microbial biotherapeutic products, LBPs）干预疾病的临床历史要长得多。FMT通常是安全的；它们可用于诸如复发性艰难梭菌（Clostridioides difficile）感染的标准治疗，以结肠镜或口服制剂形式提供。
到目前为止，FDA关于FMT开发的最新指导是一份2016年的文件，专门用于艰难梭菌感染的治疗。2019年，两名免疫功能低下的FMT接受者出现了耐药大肠杆菌（Escherichia coli）的侵袭性感染，这促使FDA要求FMT开发者对其产品中的多重耐药菌进行筛查。去年4月再次更新，以解决FMT中SARS-CoV-2的感染风险。当FMT被开发用于肿瘤免疫治疗时，可能会遵循类似的路线。
NCI肿瘤免疫学综合实验室的主任Giorgio Trinchieri说，他们“不能像调控任何药品那样严格地调控FMTs的成分。”同时，他表示，FMTs产品成分的可变性和从FMT供体样本中去除潜在病原体所需的额外筛选程序，可能使这类产品的开发更具挑战性。
寻找更简单明确的产品促使微生物公司以FMT为起点，寻找可用作LBP的特定微生物菌株。Ella Therapeutics公司的联合创始人兼首席医疗官Markel表示，他们正在通过研究检查点抑制剂应答者的肠道微生物，来探索这种方法。与此同时，英国剑桥的Microbiotica公司已经从对免疫治疗有反应的患者中鉴定出了9株能预测患者反应的菌株。由此产生的微生物谱可作为预测免疫治疗反应的生物标志物。这9株菌株也是LBP的基础，不同菌株促进着抗肿瘤免疫的特定步骤，例如树突状细胞的成熟、通过白介素-12启动细胞毒性T淋巴细胞（CTL）、通过TLR-3激活CTL等。
Vedanta Biosciences公司也在寻求这样的菌株联合体，以实现良好的肠道定植，同时避免FMT固有的不可预测性。该公司的主要制剂VE800是11个菌株的联合体，正与BMS的Opdivo进行1期试验。
另一种方法是利用分子工程技术生产LBPs。Synlogic的工程大肠杆菌Nissle株（SYN1891）被设计成直接注射到肿瘤中。SYNB1891包含一个来自李斯特菌（Listeria monocytogenes）的二聚腺苷环化酶基因和另外两个基因dapA（编码二氢二吡啶酸合酶，参与赖氨酸生物合成）和thyA（编码胸苷酸合酶，参与胸腺嘧啶生物合成）；dapA和thyA受启动子控制，仅在缺氧肿瘤微环境中启动。这种有条件的营养缺陷要求限制了SYN1891复制到其他组织。
Synlogic的异源二腺苷酸环化酶增加了2’, 3’环鸟苷酸（cGAMP）的水平；cGAMP是一种位于干扰素基因刺激因子（stimulator of interferon genes, STING）蛋白质通路中的信号分子，优先被抗原递呈细胞吸收，刺激CD4+和CD8+ T细胞应答。其他研究已经证明胃肠道对抗肿瘤免疫有激活作用，但与肿瘤部位注射相比，这种作用是间接的。Synlogic正在用抗PD-L1的 Tecentriq对实体瘤和淋巴瘤进行第1阶段试验，后者是一种靶向PD-L1的mAb。
最后一种方法是将重点放在来源于微生物的肽上。英国Enterome公司正在与BMS合作进行两个1、2期试验，将Opdivo与EO2401相结合，测试来自微生物的肽抗原，该公司称其能刺激对肿瘤的免疫反应。
目前，公司和研究人员的问题仍然多于答案，比如还不清楚哪些细菌对哪些患者、哪些肿瘤以及哪些检查点抑制剂的治疗反应有效。例如，类杆菌似乎对抗CTLA-4疗法有积极作用，但对抗PD-1疗法却有消极作用。
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