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肠道菌群调控通过阿克曼氏菌(Akkermansia spp.)补充增强CAR-T细胞抗肿瘤效力
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年09月11日 来源:Cancer Discovery 33.3
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本研究发现,B细胞淋巴瘤患者在接受CAR-T细胞治疗后出现严重的肠道菌群失调,特别是阿克曼氏菌(Akkermansia spp.)的缺失与治疗抵抗相关。通过口服补充A. massiliensis,可促进CAR-T细胞向骨髓归巢、调节CD4/CD8比例、增强Tc1极化,并诱导色氨酸衍生吲哚代谢物释放,从而显著提升抗肿瘤效果。该效应依赖于CAR-T细胞中的芳香烃受体(AhR)信号通路。研究提示,针对肠道Akkermansia缺陷患者的菌群干预策略有望成为改善CAR-T疗效的新途径。
本研究前瞻性纳入58例接受商品化抗CD19 CAR-T细胞治疗的B细胞恶性肿瘤患者,中位随访时间18.6个月。通过纵向采集粪便样本进行宏基因组学分析(共87个样本)发现,CAR-T细胞输注后(访视2)细菌α多样性(Shannon指数和物种丰富度指数)显著降低。虽然基线期(访视1)和输注后3个月(访视3)的菌群多样性在应答组(ORR+)与非应答组(ORR?)间无显著差异,但β多样性分析显示所有时间点菌群组成均存在显著时序性变化。值得注意的是,基于TOPOSCORE计算的菌群特征(SIG2+)与更长的无进展生存期(PFS)相关。此外,血清可溶性MAdCAM-1(sMAdCAM-1)水平——肠道菌群失调的生物标志物——在CAR-T输注后显著下降,进一步证实治疗相关菌群紊乱的存在。
线性判别分析(LEfSe)显示,ORR+患者基线粪便中A. muciniphila SGB9226(Akkermansia spp.)的相对丰度显著更高。Akkermansia阳性(Akk+)患者的6个月客观缓解率(ORR)达到100%,而阴性(Akk?)患者仅为42%,且Akk+状态与显著延长的PFS相关。在包括12例患者的验证队列中,这一结论得到进一步支持。与健康人群或其他癌种患者相比,本队列淋巴瘤患者中Akkermansia的检出率显著偏低(仅20%),且其存在与有益菌群(如毛螺菌科Lachnospiraceae和 Oscillospiraceae)的富集相关,提示Akkermansia可作为健康肠道微生态的代理指标。
为验证因果关系,研究团队构建了免疫健全的Syn基因小鼠B细胞淋巴瘤模型(λ-MYC驱动,表达CD19)。小鼠在4 Gy全身照射(TBI)预处理后,接受静脉输注CD45.1+ CD19/CD28-ζ CAR-T细胞(共表达截短人EGFR用于追踪),并每日口服A. massiliensis p2261菌株(Akk. p2261)。结果显示,联合治疗组小鼠的肿瘤生长得到更好控制,总生存期显著延长,且复发时间延迟。该方案耐受性良好,未观察到额外毒性。而口服另一种细菌Eggerthella lenta则无此增效作用。机制上,联合治疗并未改变CAR-T细胞在血液中的扩增水平,但显著提升了其细胞毒性(CD19+靶细胞清除率增加),并倾向于增加肿瘤浸润CAR-T细胞数量,降低其CD4/CD8比值。
对患者样本的分析发现,Akk+与Akk?患者之间,外周血CAR-T细胞扩增峰值无差异。对输注后肿瘤活检的 spectral flow cytometry 和 secretome 分析显示,两组间肿瘤微环境(TME)的免疫细胞浸润组成、CAR-T细胞频率、T细胞表型(如PD-1、CD39、CD38表达)及细胞因子(GM-CSF、IFNγ)浓度均无显著差异。这表明Akkermansia的益处并非通过直接改变肿瘤局部免疫微环境实现。
对小鼠模型的深入分析揭示,联合治疗显著增加了早期(输注后7天)骨髓中CAR-T细胞的浸润数量。这些BM中的CAR-T细胞表现出更强的细胞毒性表型:CD4/CD8比值降低、效应记忆细胞(CD44hi CD62Llo)比例增高、IFNγ产生增加、PD-1表达降低。免疫荧光证实了BM中CAR-T细胞(EGFR+)的积聚,而调节性T细胞(Treg)数量无变化。髓系细胞区室也无显著改变。在患者中,输注后约30天的BM aspirations 分析显示,Akk+患者BM中CAR-T细胞浸润显著增加,且其BM血浆中Th1型细胞因子(IFNγ、TNFα、IL-2)浓度更高,CAR-T细胞上ICOS表达降低。这表明骨髓是CAR-T细胞的一个重要生态位,肠道Akkermansia可调节其在此处的积聚与功能。
为探究Akkermansia的远程作用机制,研究进行了广泛的微生物培养组学(culturomics)分析。口服的Akk. p2261能在小鼠肠道定植,但未在肿瘤或BM中检测到其易位。患者数据分析表明,Akk+患者能抵抗CAR-T治疗引起的菌群α和β多样性急剧下降,并维持较高的sMAdCAM-1水平。靶向代谢组学分析发现,CAR-T输注后(访视2)患者血浆中色氨酸衍生吲哚代谢物(尤其是吲哚-3-丙酸,IPA)水平普遍下降,但这种下降在Akk+患者中不明显。Akkermansia基因组中包含色氨酸酶基因,其体外培养上清中可检测到IPA。小鼠模型中,联合治疗组血浆和BM中吲哚代谢物有升高趋势。体外实验表明,Akkermansia培养上清能部分诱导CAR-T细胞向CD8+表型分化并增加IFNγ释放,但单一吲哚分子无法完全模拟此效应。
菌群衍生吲哚是芳香烃受体(AhR)的激动剂。研究利用AhR?/?小鼠的脾细胞制备了AhR缺陷的CAR-T细胞。虽然AhR?/? CAR-T细胞本身具有更高的CD4+比例,但其抗肿瘤效力与野生型(WT)CAR-T细胞相当。然而,口服Akk. p2261对CAR-T细胞的增效作用在AhR?/?组中被完全废除。体外实验中,Akkermansia培养上清对WT CAR-T细胞表型的调控作用在AhR?/? CAR-T细胞中也不复存在。尽管AhR激活是关键环节,但口服单一IPA补充剂并不能在体内模拟活菌的增效作用,表明可能需要多种吲哚或其他AhR激动代谢物的协同作用。
本研究首次在免疫健全的临床前模型中证实了肠道阿克曼氏菌(Akkermansia spp.)与CAR-T细胞疗效间的因果关系。研究发现B细胞淋巴瘤患者普遍存在Akkermansia缺失相关的肠道菌群失调,而CAR-T治疗加剧了这一现象。补充A. massiliensis可通过AhR依赖性机制,促进CAR-T细胞向骨髓归巢并极化为Tc1表型,从而增强其抗肿瘤效力。这一发现为改善CAR-T疗法,尤其是在肠道Akkermansia缺陷患者中,提供了基于菌群干预的新策略。
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