從微生物係統、微生物組學到微生物治療疾病，在人體內寄居、且數目眾多的微小生命體似乎越來越受重視。多年研究證實，它們與我們的健康息息相關，影響著以營養代謝、免疫防禦、大腦活動和疾病調控為主的眾多重要生理過程。同時，體內微生物係統還被發現與精神分裂、帕金森、結腸炎等疾病有關聯。
近幾年，人體微生物在癌症治療領域的研究逐漸興起。微生物可以通過調控腫瘤微環境、預測癌症風險、引發炎症刺激免疫響應、與抗癌藥物結合加強癌症治療等多種方式影響癌症發生、發展及治療。
從幽門螺杆菌出發，掀開微生物與癌症關聯的神秘麵紗
20世紀70年代，澳大利亞皇家珀斯醫院的病理學家J.RobinWarren發現患慢性胃炎的病人胃組織切片中常常出現有細菌（後被命名為幽門螺杆菌），Warren及內科醫生BarryJ.Marshall推測，該細菌在某種程度上會導致胃炎。（參考文獻1）
為了找到這種細菌致病的證據，Marshall以自己為試驗對象。通過胃部活檢證實自己原先並不含有這種細菌後，以該細菌感染自己患上胃炎，並記錄病情發展。（參考文獻2）現在，我們已經明確知道幽門螺杆菌是一種常見腸道微生物，會引起慢性胃炎，並導致胃潰瘍和胃萎縮，也是發展成胃癌的一個危險因素。全世界約一半的人都感染有該細菌。（參考文獻3）。Marshall和Warren也因為發現了導致胃炎和胃潰瘍的病原體，而榮獲2005年度諾貝爾生理學或醫學獎。
腸道微生物組成，或可預測癌症發生概率？
21世紀初，繼幽門螺旋杆菌之後，癌症與微生物之間的關係開始進入係統化研究曆程。越來越多的研究揭示，結腸癌與腸胃微生物之間存在關聯。
2001年，日本微生物研究學者ShoichiKado教授團隊證實，免疫力弱的小鼠患結腸癌的概率顯著高於正常小鼠。（參考文獻4）同時，麻省理工學院研究團隊發現，感染鼠檸檬酸杆菌的老鼠也容易患結腸癌。（參考文獻5）2003年，來自於MIT的SusanErdman教授團隊證實，免疫力低的老鼠在感染幽門螺旋杆菌後，會導致結腸癌。（參考文獻7）
2014年，來自於密歇根大學的微生物學和免疫學家PatrickSchloss團隊對90份人類排泄物中提取的16SrRNA基因進行了測序。這些樣本分別由結腸癌患者、癌前腺瘤患者、健康人提供。（參考文獻6）結果顯示，相比於正常人，癌症患者的排泄物樣本中微生物存在明顯差異——常見的口腔細菌梭杆菌或者卟啉菌異常增多。
隨後，歐洲分子生物學實驗室的PeerBork教授團隊進行了類似的研究。他們對156份（部分來自於結腸癌患者）排泄物樣本中的微生物組進行了測序工作，發現針對22類細菌的相對濃度可以預測患者是否患癌。（參考文獻8）
Bork團隊發現，微生物組成預測結直腸癌的患病概率，其準確率可以達到50%。當這種方法與血檢檢測結合，可以將診斷準確率提高至70%。但是，結腸癌患者的微生物群的變化是否預示著腫瘤的發生或者發展仍然還存在很多不確定。
微生物影響腫瘤微環境，或可成為癌症治療的又一利器
微生物如何影響癌變及其病情發展？伴隨癌變或者病情惡化，微生物群落又會發生哪些變化？
微生物促進腫瘤生長？
2006年，Erdman團隊以肝螺杆菌（H.hepaticus）感染患腸道癌的特殊老鼠模型，並持續觀察老鼠的後續變化。結果出乎意料的是，不少受試老鼠出現了乳腺癌病情。這一結果意味著，感染H.hepaticus細菌的老鼠更傾向於患乳腺癌。（參考文獻9）
2013年，為了弄清楚這些問題，Schloss團隊以患癌老鼠為模型，在接受癌症或者炎症治療之前先以抗生素處理患癌老鼠，同時設立僅僅接受抗癌和炎症治療的患癌老鼠作為對照。結果發現，相比於對照組，接受抗生素治療的老鼠體內的腫瘤在體積和數量上都得到很好的控製。此外，當研究人員將健康老鼠體內的微生物轉移至接受過抗生素處理或者無菌老鼠體內後，後者在接觸致癌物質後會導致更多的惡變腫瘤組織。（參考文獻10）
這意味著，體內微生物會以某種方式促進癌症發展。近期，Schloss團隊發現，在接觸致癌物質之前，以7種特別的抗生素組合處理老鼠，可以有效控製腫瘤的數量和體積。
以上研究至少說明，微生物組成確實影響結直腸癌。Schloss推測，腸道微生物引發的炎症會營造一種適合腫瘤生成、發展的適宜環境。打破微生物群的平衡，可能會導致活性氧的釋放，從而破壞細胞及其遺傳物質。此外，炎症還會增加生長因子和血管增生因子的釋放，從而可能會加速腫瘤的蔓延。
微生物抑製腫瘤生長？
2015年，芝加哥大學ThomasGajewski帶領研究團隊發表了以另一種方案研究微生物與癌症關聯的研究結果。他們避開抗生素這一條捷徑，而是選取不同家係的老鼠，觀察黑色素瘤植入不同老鼠皮下組織後的病情發展情況。他們發現，相比於Jackson老鼠，Taconic老鼠的植入腫瘤發展更快速。
但是，在開始一直腫瘤細胞之前，統一對這些老鼠進行喂養，結果發現上述實驗的差異結果會消失。而且，將Jackson老鼠排泄物中微生物轉移至Taconic老鼠後，Taconic老鼠的腫瘤生長會被抑製。
不同於之前“促進癌症發展”的結論，Gajewski團隊的研究結果似乎意味著，腸道微生物會減緩腫瘤生長。Gajewski提出假設：可能存在免疫抑製或者共生微生物機製，使得免疫反應對腫瘤組織反擊不夠。但是事實上，他們發現，即使是一種細菌，也能夠提高抗腫瘤免疫應答。
微生物失衡影響抗癌治療效果，是否矛盾？
2013年，來自於美國國家癌症研究所的兩位教授RominaGoldszmid和GiorgioTrinchieri發現，免疫治療、鉑類藥物化療兩種治療方案能夠有效抑製腫瘤生長、提供老鼠存活率。但是，在癌症治療之前，一旦以重劑量抗生素處理患癌老鼠，或者是以無菌的患癌小鼠為模型，接受上述兩種原本有效的癌症治療後，發現治療效果明顯變差。（參考文獻11）
同年，法國國家健康與醫學研究院（INSERM）的LaurenceZitvogel教授帶領研究團隊同樣以長期接受化療的患癌老鼠為研究對象，人為幹擾老鼠微生物平衡後，得到了癌症治療效果降低的類似結果。（參考文獻12）
抗生素處理會抑製腫瘤發生，但是卻會影響抗癌治療，這是否矛盾？目前，最合乎邏輯的分析是：微生物與癌症治療之間的橋梁在於免疫係統。微生物可以引發炎症，也可以清除炎症，從而調控免疫機製的啟動和關閉。免疫細胞不僅僅影響微生物與抗癌治療的關係，似乎還可以直接調控微生物對癌症發展的影響。
微生物與抗癌藥物互作？
Schloss強調，微生物係統平衡的變化，先於腫瘤的形成。而且，微生物係統本身就很複雜。數以萬億計的微生物組成了群落，其中一部分會促進細胞增殖，而另一部分會抑製細胞增殖。在某種情況下，微生物會影響腫瘤微環境，從而幹預癌症治療效果。
Trinchieri表示，微生物影響癌變過程。下一步需要弄清楚的是，哪些微生物類群會影響？如何影響？如何幹預？
除了影響腫瘤發生之外，微生物群落還會對癌症治療方法產生影響：
（1）一些癌症治療藥物，例如鉑化療、CpG寡核苷酸免疫療法，會通過促進炎症反應而實現治療。如果微生物群發生變化，導致炎症反應減少，會對這些治療方案的治療效果產生負麵影響。
（2）癌細胞表麵配體與T細胞受體結合，會躲避免疫細胞的攻擊。免疫檢查點抑製劑會阻斷這種結合，但是它會受到同樣調控細胞互作的微生物影響。
（3）環磷酰胺化療破壞腸道上皮屏障，從而導致腸道微生物泄露。外泄的微生物聚集在腸道外淋巴組織，刺激輔助T細胞的生成，從而殺死腫瘤組織。
微生物+免疫療法，抗癌領域的組合拳？
理想情況下，免疫機製能夠識別腫瘤，在其侵入並形成之前，就將其扼殺在萌芽狀態。但是，腫瘤細胞會對免疫細胞展示“自己人”的假身份，從而躲避攻擊。而近期的癌症免疫檢查點療法通過調節T細胞活性來提高抗腫瘤免疫響應。免疫檢查點抑製劑會阻斷腫瘤細胞表麵配體與T細胞表明受體結合，從而激活免疫係統，提高他們攻擊癌變細胞的效率。
作為Jackson老鼠和Taconic老鼠比較試驗的一部分，Gajewski團隊以作用於PD-L1的免疫檢查點抑製劑為試驗藥物。單克隆抗體與PD-L1結合會阻止PD-L1與免疫細胞受體PD-1結合，從而使得腫瘤細胞暴露於免疫係統下，實現免疫治療機製。
當Taconic老鼠使用以PD-L1為靶點的免疫檢查點抑製劑後，會切實提高腫瘤免疫反應，且這種治療效果比移植微生物的方法好。而且利用這兩種方法共同治療患癌小鼠時，老鼠體內腫瘤幾乎都消失了。這意味著，微生物療法和免疫療法可以合作，共同應用於癌症治療中。
Gajewski團隊目前正在研究人類腸道微生物與免疫療法結合後的臨床效果。他們預計，將雙歧杆菌和黑色素瘤免疫治療突破性藥物Keytruda一起用於臨床試驗。
法國國家健康與醫學研究院Zitvogel團隊正在研究微生物與CTLA-4抑製劑共同治療黑色素瘤的效果。研究人員發現，抗生素處理過的老鼠以及無菌老鼠會對靶向CTLA-4的抗體表現出差的反應。（參考文獻13）
Zitvogel團隊發現，患有轉移性黑色素瘤的病人接受特異性中和CTLA-4的抗體藥物ipilimumab治療後，體內B.fragilis微生物組成會升高。這就意味著，微生物與免疫治療結合後，不僅可以改善治療效果，還能夠預防癌症，減少副作用。
這些免疫檢查點抑製劑並不是目前會影響腸道菌群的唯一癌症治療藥物。包括鉑化療在內的其他治療方法都依賴於微生物平衡。雖然這其中的機製還不知道，研究人員推測免疫係統是關鍵。
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