丁酸盐通过增强病毒侵染与激活MHC-I/cGAS-STING通路协同提升p53表达型溶瘤腺病毒OBP-702的抗结直肠癌疗效

《Cancer Immunology, Immunotherapy》：Gut microbial metabolite butyrate boosts p53-expressing telomerase-specific oncolytic adenovirus efficacy by enhancing infectivity and activating MHC-I/cGAS-STING

为解决结直肠癌（CRC）治疗中溶瘤病毒（OV）疗效受限及免疫应答不足的问题，研究人员开展了丁酸盐与p53表达型溶瘤腺病毒OBP-702联合治疗的研究。结果表明，丁酸盐通过上调CAR和整合素增强OBP-702的感染性，并通过激活cGAS-STING通路促进MHC-I表达和CXCL10分泌，从而协同增强抗肿瘤免疫。该研究为整合肠道微生物代谢物与溶瘤病毒疗法提供了新的免疫治疗策略。

　　

在癌症治疗领域，溶瘤病毒疗法（Oncolytic Virotherapy）作为一种新兴的免疫治疗策略，正展现出巨大的潜力。它利用经过基因改造的病毒，像“特洛伊木马”一样，选择性地在肿瘤细胞内复制并裂解癌细胞，同时激发机体产生强大的抗肿瘤免疫反应。然而，如何让这些“木马”更有效地进入肿瘤细胞，并唤醒沉睡的免疫系统，一直是科学家们努力攻克的难题。

与此同时，我们体内的“第二基因组”——肠道微生物群，其代谢产物在调节免疫系统方面扮演着至关重要的角色。其中，丁酸盐（Butyrate）作为一种短链脂肪酸，不仅是维持肠道健康的关键分子，更被发现具有抑制肿瘤生长和调节免疫的潜力。它能否成为溶瘤病毒疗法的“黄金搭档”，共同对抗癌症呢？

为了回答这个问题，来自冈山大学医学部的研究团队Masaki Sakamoto、Shinji Kuroda等人在《Cancer Immunology, Immunotherapy》杂志上发表了一项引人注目的研究。他们发现，肠道微生物代谢物丁酸盐，能够显著增强一种名为OBP-702的溶瘤腺病毒的抗结直肠癌疗效。丁酸盐不仅像一把“钥匙”，通过上调病毒进入细胞的“门把手”（CAR和整合素），帮助病毒更高效地感染肿瘤细胞；还像一位“信使”，激活了肿瘤细胞内的cGAS-STING信号通路，上调了MHC-I分子的表达，从而“点亮”了肿瘤细胞，让免疫系统中的“杀手”——CD8⁺T细胞能够更精准地识别并清除它们。这项研究揭示了肠道微生物与溶瘤病毒疗法之间令人惊喜的协同作用，为开发新型癌症免疫联合疗法提供了坚实的理论基础。

为了验证丁酸盐与OBP-702的协同作用，研究人员运用了多种关键技术方法。他们首先在体外利用人源和鼠源结直肠癌细胞系，通过细胞活力检测（XTT法）和联合指数（CI）计算，评估了药物组合的协同杀伤效果。随后，通过蛋白质印迹（Western Blot）和流式细胞术，分析了细胞凋亡、自噬、病毒受体表达及MHC-I表达水平。在体内实验中，他们构建了免疫缺陷（BALB/c nude）和免疫健全（BALB/c）小鼠的皮下、双侧及原位结直肠癌肝转移模型，通过口服丁酸盐和瘤内注射OBP-702，结合活体成像（IVIS）、免疫组化、免疫荧光和流式细胞术，系统评估了肿瘤生长抑制、免疫细胞浸润及远隔效应。

直接协同效应：丁酸盐与OBP-702的“里应外合”

研究人员首先在体外验证了丁酸盐与OBP-702的协同杀伤作用。他们发现，在多种人源和鼠源结直肠癌细胞系中，丁酸盐与OBP-702联合处理，均表现出显著的协同细胞毒性（CI < 1）。这种协同作用并非简单的“1+1=2”，而是通过增强细胞自噬和凋亡实现的。蛋白质印迹分析显示，联合处理组中，自噬标志物p62的表达下调，而凋亡标志物裂解的PARP（c-PARP）表达上调，表明肿瘤细胞死亡加剧。

为了排除免疫系统的干扰，研究团队在免疫缺陷的BALB/c裸鼠身上进行了实验。结果令人振奋：口服丁酸盐联合瘤内注射OBP-702，对CT26和HCT116皮下肿瘤的生长抑制效果，显著强于任何一种单药治疗。特别是在HCT116模型中，联合治疗组有60%的小鼠实现了肿瘤完全消退，而单用OBP-702组仅为20%，单用丁酸盐组则为0%。这充分证明，丁酸盐与OBP-702之间存在不依赖于免疫系统的直接协同杀伤效应。

增强病毒侵染性：丁酸盐为病毒“开门”

那么，丁酸盐是如何帮助OBP-702的呢？研究人员将目光投向了病毒进入细胞的第一步——侵染。他们使用了一种表达绿色荧光蛋白（GFP）的复制缺陷型腺病毒（Ad-GFP）进行示踪。结果发现，丁酸盐处理能显著增强Ad-GFP在多种结直肠癌细胞中的感染效率，体内实验也证实口服丁酸盐能增加病毒在肿瘤组织中的摄取。

为了探究其背后的机制，研究人员检测了腺病毒进入细胞所依赖的关键受体——柯萨奇病毒和腺病毒受体（CAR）以及整合素αvβ3和αvβ5的表达。流式细胞术分析显示，丁酸盐能显著上调这些受体的表达。更重要的是，当使用抗CAR抗体阻断CAR的功能后，丁酸盐增强病毒侵染的作用被完全抵消，这直接证明了CAR的上调是丁酸盐增强病毒侵染的关键机制。

此外，研究人员还发现，丁酸盐与OBP-702联合处理，能显著增强病毒早期蛋白E1A的表达，但对病毒的复制效率影响不大。这表明丁酸盐主要通过增强病毒的初始侵染能力，而非促进其复制，来发挥协同作用。

免疫调节：丁酸盐唤醒“沉睡”的免疫系统

除了直接作用于肿瘤细胞，丁酸盐能否调节机体的抗肿瘤免疫呢？研究人员在免疫健全的BALB/c小鼠身上进行了探索。他们发现，口服丁酸盐本身就能显著抑制CT26皮下肿瘤的生长，且无明显毒副作用。检测发现，丁酸盐不仅富集在肠道，还进入了门静脉和肿瘤组织。

在免疫细胞层面，丁酸盐显著增加了肠道、脾脏和肿瘤组织中的CD8⁺T细胞数量。同时，丁酸盐还能诱导肿瘤细胞分泌CXCL10，这是一种关键的趋化因子，能够招募T细胞到肿瘤部位。更重要的是，丁酸盐选择性地在肿瘤组织中上调了NLRC5的表达，从而促进了MHC-I分子的表达，为T细胞识别和攻击肿瘤细胞提供了“信号灯”。

协同抗肿瘤免疫：丁酸盐与OBP-702的“强强联合”

当丁酸盐与OBP-702联手时，它们对免疫系统的激活作用更为强大。体外实验显示，联合处理能显著增加肿瘤细胞分泌CXCL10。当用联合处理后的肿瘤细胞培养上清液刺激巨噬细胞时，cGAS-STING-IRF3通路被强烈激活，这与重组CXCL10的刺激效果类似。

在免疫健全的CT26皮下肿瘤模型中，联合治疗组展现了最强的肿瘤生长抑制效果。免疫组化和免疫荧光分析发现，联合治疗组肿瘤组织中浸润的CD8⁺T细胞数量最多，且这些T细胞与高表达MHC-I的肿瘤细胞紧密接触，并释放出更多的颗粒酶B（Granzyme B），表明T细胞被充分激活并执行杀伤功能。

远隔效应：一石激起千层浪

最令人惊喜的是，这种联合治疗还展现出了“远隔效应”（Abscopal Effect），即对未直接注射病毒的远端转移灶也产生了抑制作用。在CT26双侧皮下肿瘤模型中，仅在一侧肿瘤注射OBP-702，联合口服丁酸盐，不仅抑制了注射侧的肿瘤生长，还显著抑制了对侧未注射肿瘤的生长。

在更贴近临床的CT26-Luc原位结肠癌肝转移模型中，研究人员将肿瘤细胞接种到盲肠黏膜下，并模拟肝转移。他们仅在结肠原发灶注射OBP-702，联合口服丁酸盐。结果显示，联合治疗组显著延长了荷瘤小鼠的生存期。对肿瘤组织的分析发现，联合治疗组在原发灶和肝转移灶中，均显著增加了CD8⁺T细胞、产生IFN-γ的T细胞以及颗粒酶B的表达，表明联合治疗成功激活了全身性的抗肿瘤免疫反应，对远端转移灶也产生了强大的攻击力。

研究结论与讨论

这项研究系统性地揭示了肠道微生物代谢物丁酸盐与溶瘤腺病毒OBP-702在结直肠癌治疗中的协同作用机制。其核心结论可以概括为“双重协同”：

1. 1.
   直接协同：丁酸盐通过上调病毒受体CAR和整合素，增强了OBP-702对肿瘤细胞的初始侵染能力，从而放大了病毒的溶瘤效应。
2. 2.
   间接协同：丁酸盐通过激活cGAS-STING-IRF3通路，上调肿瘤细胞MHC-I的表达，并促进CXCL10的分泌，从而招募并激活CD8⁺T细胞，重塑了肿瘤免疫微环境，将“冷肿瘤”转变为“热肿瘤”。

在讨论中，作者指出，虽然丁酸盐在增加CD8⁺T细胞的同时也增加了调节性T细胞（Tregs），但其整体抗肿瘤效应依然占主导地位。此外，作者也承认，在部分模型中，OBP-702单药治疗的效果已经非常强大，可能掩盖了丁酸盐的额外免疫增强作用。因此，对于免疫原性较弱的“冷肿瘤”（如胰腺癌），这种联合策略可能具有更大的应用潜力。

展望未来，作者提出，直接使用丁酸盐可能不是最优的临床策略，而使用产丁酸盐的益生菌（如丁酸梭菌）进行干预，可能更具临床转化价值。这项研究不仅为结直肠癌的治疗提供了一种新颖、有效的联合策略，更开创性地将肠道微生物代谢物与溶瘤病毒疗法联系起来，为癌症免疫治疗开辟了新的前沿。