在KPC胰腺癌小鼠模型中，通过局部化化疗-免疫疗法的给药方式能够维持肠道微生物的多样性

《Journal of Contextual Behavioral Science》：Gut microbial diversity is preserved through localised chemo-immunotherapy delivery in a KPC mouse model of pancreatic cancer

胰腺癌治疗中系统性化疗免疫疗法易导致肠道菌群失调和炎症，本研究通过生物降解植入物局部递送吉西他滨/帕尼单抗和抗CD40/抗PD1抗体，在KPC小鼠模型中发现局部递送保留菌群多样性、抑制炎症因子，并促进M1巨噬细胞极化，证实空间控释可保护菌群并调节系统免疫，为提高治疗耐受性和疗效提供新思路。

　　胰腺导管腺癌（Pancreatic Ductal Adenocarcinoma, PDAC）是一种极具挑战性的恶性肿瘤，其治疗难度和死亡率极高。目前，PDAC的治疗手段有限，患者的五年生存率不足12%。尽管传统的系统性化疗方案，如吉西他滨/纳帕吉妥珠单抗（gemcitabine/nab-paclitaxel）或FOLFIRINOX（包括亚叶酸钙、氟尿嘧啶、伊立替康和奥沙利铂），在临床试验中展现出一定的疗效，但这些治疗方式常常伴随着严重的不良反应，如免疫相关不良事件（irAEs）、胃肠道毒性以及骨髓抑制等。这些副作用不仅降低了患者的生活质量，还可能导致治疗中断，甚至在某些情况下，会削弱机体免疫系统功能，进而影响肿瘤治疗的效果。因此，探索更安全、更有效的治疗策略成为PDAC研究的重要方向。

近年来，研究者逐渐认识到肠道微生物群在肿瘤免疫治疗中的关键作用。肠道微生物群是一个复杂的生态系统，由多种细菌、真菌和病毒组成，其组成和功能受到宿主基因、环境因素、疾病状态以及抗生素使用等多方面的影响。肠道微生物群的失衡，即所谓的“菌群失调”（dysbiosis），已被证实与局部和全身的免疫及代谢紊乱密切相关，从而可能影响疾病的发病机制和发展过程。在肿瘤治疗领域，越来越多的证据表明，肠道微生物群不仅能够调节宿主的免疫应答，还可能通过影响化疗药物的代谢和免疫检查点抑制剂的活性，间接影响治疗效果。例如，一些有益的肠道菌群，如粘附性阿克曼氏菌（Akkermansia muciniphila）和长双歧杆菌（Bifidobacterium longum），已被发现能够增强免疫细胞的激活能力，促进抗肿瘤免疫反应。相反，某些有害的菌群，如大肠杆菌（Escherichia coli）和产气荚膜梭菌（Clostridium septicum），则可能在化疗过程中被过度激活，导致炎症反应加剧，从而削弱治疗效果。

基于上述背景，本研究探讨了一种新型的局部给药策略，即通过可生物降解的植入物进行化疗和免疫治疗的联合给药，以期减少对肠道微生物群的干扰，同时提高免疫治疗的效果。该策略的核心在于将药物直接释放到肿瘤微环境中，而不是通过全身血液循环，从而降低药物对正常组织的毒性，特别是对肠道微生物群的破坏。研究使用了同源性的KPC小鼠模型，这是一种广泛用于PDAC研究的动物模型，能够较好地模拟人类PDAC的病理特征。通过比较系统性给药与植入物局部给药两种方式对肠道微生物群的影响，研究团队希望验证局部给药是否能够在维持肠道微生物多样性的同时，有效减少炎症反应，从而改善治疗的安全性和有效性。

在实验设计中，研究团队采用了一种基于海藻酸钠（sodium alginate）的可生物降解植入物，该植入物能够控制药物的释放速度，并且在体内逐渐降解，避免了长期的机械刺激或异物反应。为了确保药物的稳定性和有效性，研究团队使用了Redi 3D打印机进行精确的纤维成型，并通过SDS-PAGE电泳技术对药物的负载量进行了定量分析。结果显示，每0.5厘米长的植入物中，αCD40抗体的负载量为20.1±1.1微克，αPD1抗体的负载量为37.6±3.2微克，这表明植入物能够有效地携带并释放所需的免疫治疗药物。此外，植入物还能够同时释放化疗药物，如吉西他滨和纳帕吉妥珠单抗，从而实现化疗和免疫治疗的协同作用。

通过16S rRNA基因测序技术，研究团队对不同治疗组的肠道微生物群进行了深入分析。结果表明，系统性给药显著降低了肠道微生物的α多样性，即微生物群的丰富度和均匀度下降，这可能导致免疫系统的功能紊乱。同时，系统性治疗还导致了免疫调节菌群的减少，如Akkermansia muciniphila和Bifidobacterium longum，而这些菌群在维持肠道屏障功能和促进抗炎反应方面具有重要作用。相反，系统性治疗促进了病原菌的增殖，如大肠杆菌和产气荚膜梭菌，这些菌群与炎症反应密切相关，可能进一步加重肠道炎症，影响治疗效果。此外，系统性治疗还导致了肠道内促炎性细胞因子水平的升高，这可能是炎症反应加剧的重要原因。

相比之下，局部给药策略则表现出显著的优势。首先，局部给药能够维持肠道微生物群的多样性，减少对有益菌群的破坏，从而保持肠道屏障功能的稳定。其次，局部给药有效抑制了促炎性细胞因子的产生，降低了肠道炎症的程度。这一发现具有重要的临床意义，因为肠道炎症不仅会加重患者的不适症状，还可能影响免疫治疗的效果。更重要的是，局部给药策略还能够促进M1型巨噬细胞的极化，这种巨噬细胞具有更强的抗肿瘤活性，能够有效激活T细胞和其他免疫细胞，从而增强机体的免疫应答。值得注意的是，即使是低剂量的系统性治疗，也未能达到局部给药在维持微生物群稳定性和促进免疫激活方面的效果，这表明局部给药策略在优化治疗方案方面具有更大的潜力。

研究团队还发现，局部给药策略在减少治疗相关毒性方面表现出色。与系统性治疗相比，局部给药能够显著降低肺部和肝脏的病理变化，减少体重下降等不良反应。这说明，局部给药不仅能够减少对肠道微生物群的破坏，还能够降低其他器官的毒性负担，从而提高治疗的整体安全性。此外，局部给药策略的实施方式也更为便捷，不需要频繁的药物注射或口服，减少了患者的治疗负担，提高了治疗的依从性。

本研究的结果为PDAC的治疗提供了新的思路。传统的系统性治疗虽然在一定程度上能够控制肿瘤的生长，但其对肠道微生物群的破坏可能会影响免疫治疗的效果，甚至导致治疗耐药性的出现。而局部给药策略则能够在一定程度上避免这些问题，通过精准控制药物的释放位置和剂量，减少对正常组织的损害，同时增强免疫治疗的疗效。这一策略的潜在优势在于其能够同时优化化疗和免疫治疗的效果，减少治疗副作用，提高患者的生存质量和治疗耐受性。

此外，本研究还强调了肠道微生物群在肿瘤治疗中的重要性。肠道微生物群不仅能够调节宿主的免疫应答，还可能通过影响药物的代谢和免疫检查点抑制剂的活性，间接影响治疗效果。因此，未来的PDAC治疗策略需要更加关注肠道微生物群的保护和调控，探索如何在不破坏肠道微生物群的前提下，实现有效的免疫激活和抗肿瘤反应。局部给药策略作为一种新兴的治疗方式，为这一目标提供了可能的解决方案。

本研究的创新之处在于，它首次系统地评估了局部给药策略对肠道微生物群和全身免疫反应的影响。以往的研究多集中于系统性治疗对肠道微生物群的影响，或者探讨肠道微生物群对免疫治疗的调节作用，而很少有人关注局部给药策略在两者之间的平衡。本研究的结果表明，局部给药不仅能够减少对肠道微生物群的破坏，还能够促进免疫系统的激活，从而在PDAC治疗中实现更好的疗效和安全性。这一发现为未来的临床试验提供了重要的理论依据，也为开发更加精准和个性化的治疗方案奠定了基础。

从更广泛的角度来看，本研究的成果也对其他类型的癌症治疗具有借鉴意义。许多癌症治疗方案，如免疫检查点抑制剂和化疗药物，都会对肠道微生物群产生不同程度的影响。因此，探索局部给药策略在这些治疗中的应用，可能会为提高治疗的安全性和有效性提供新的途径。此外，局部给药策略还可以应用于其他需要精准控制药物释放的疾病，如慢性炎症性疾病、自身免疫性疾病以及某些感染性疾病。

总之，本研究通过采用局部给药策略，成功地减少了系统性治疗对肠道微生物群的破坏，同时增强了免疫治疗的效果。这一发现不仅为PDAC的治疗提供了新的思路，也为其他癌症治疗策略的优化提供了重要的参考。未来的研究可以进一步探索局部给药策略在不同癌症类型中的应用，以及如何通过调控肠道微生物群来提高治疗的整体效果。此外，还需要进一步研究局部给药策略对其他器官的影响，以确保其在临床应用中的安全性和有效性。