双歧杆菌通过JAK通路增强抗PD-1疗法在肝细胞癌中的疗效机制研究

本研究针对肝细胞癌(HCC)免疫治疗耐药难题，通过多组学分析揭示健康人群肠道菌群中双歧杆菌(Bifidobacterium)及其代谢产物异丁酸(isobutyrate)通过激活CD8+T细胞分泌IFN-γ，抑制JAK/STAT3信号通路，显著增强抗PD-1(aPD-1)疗效。该发现为克服HCC免疫治疗抵抗提供了新策略，发表于《npj Precision Oncology》。

　　

肝细胞癌(HCC)作为全球第三大癌症死因，每年导致超过60万人死亡。尽管免疫检查点抑制剂(ICIs)如抗PD-1疗法改变了晚期HCC治疗格局，但临床响应率不足50%仍是重大挑战。越来越多的证据表明，肠道菌群与肿瘤免疫治疗疗效存在神秘关联，但具体机制犹如"黑箱"——这正是福建肿瘤医院团队在《npj Precision Oncology》发表的研究试图揭开的科学谜题。

研究人员通过16S rDNA测序和代谢组学分析29例HCC患者与健康对照的粪便样本，发现健康人群肠道中双歧杆菌及其代谢产物异丁酸显著富集。动物实验证实，健康人群粪菌移植联合aPD-1治疗可使肿瘤体积缩小42%，而抗生素清除肠道菌群则完全阻断aPD-1疗效。机制研究发现，异丁酸刺激的CD8⁺T细胞通过分泌IFN-γ，显著抑制肿瘤细胞JAK1/STAT3信号通路磷酸化水平，这种协同作用使联合治疗组肿瘤微环境中IFN-γ⁺CD8⁺T细胞浸润增加3倍。

研究采用四大关键技术：1) 16S rDNA测序分析HCC患者与健康对照的肠道菌群差异；2) 代谢组学鉴定差异代谢物；3) 建立AVMN抗生素处理的小鼠模型进行粪菌移植(FMT)实验；4) 体外共培养系统验证CD8⁺T细胞与Hepa1-6细胞的互作机制。

【肠道菌群特征揭示】通过α/β多样性分析发现，HCC患者肠道菌群中双歧杆菌及其亚种Bifidobacterium_pseudocatenulatum和Bifidobacterium_longum显著减少，而链球菌科(Streptococcaceae)等条件致病菌富集。LEfSe分析显示这些差异具有高度特异性(LDA>3)。

【关键代谢物鉴定】代谢组学发现异丁酸在健康人群粪便中含量显著升高(P<0.01)，且与双歧杆菌丰度呈强正相关(r=0.81, P<0.001)，提示其可能是菌群-宿主互作的关键媒介。

【动物模型验证】AVMN小鼠实验中，单独aPD-1治疗无效，而联合双歧杆菌或异丁酸治疗使肿瘤体积分别缩小58%和63%。免疫组化显示联合治疗组Ki67阳性细胞减少75%，Cyclin D1表达下调，证实协同抗肿瘤效应。

【分子机制解析】体外实验表明，6 mM异丁酸处理48小时的CD8⁺T细胞，其培养上清可使肝癌细胞增殖率降低40%。Western blot证实这种抑制依赖于JAK1/STAT3通路磷酸化水平的下调，而过表达JAK1可部分逆转该效应。

【临床相关性分析】对免疫治疗应答者(R)与非应答者(NR)的粪便检测显示，R组双歧杆菌丰度和异丁酸水平显著更高(P<0.05)，为临床预测提供了潜在生物标志物。

这项研究首次阐明"双歧杆菌-异丁酸-CD8⁺T细胞-JAK1/STAT3"轴在HCC免疫治疗中的调控作用，不仅为理解菌群-宿主互作提供了新视角，更提出了通过菌群干预增强ICIs疗效的转化医学策略。特别值得注意的是，研究团队发现抗生素使用可能完全阻断aPD-1疗效，这对临床合并感染需用抗生素的HCC患者具有重要警示意义。该成果为开发菌群靶向辅助疗法奠定了理论基础，有望成为克服HCC免疫治疗耐药的新突破口。