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粪便微生物组与癌症细胞免疫治疗

粪便微生物组与癌症细胞免疫治疗

  人类肠道微生物组是指位于出国看病服务机构肠腔及其各自基因组中的共生微生物的集体群落。肠腔中微生物的数量最多,种类最多,包括细菌,真菌,古细菌,病毒和原生动物。出国看病服务机构对居住在人体中的复杂生物群落的了解主要来自于对这些生物的培养。过去使用的基于传统文化的方法无法检测出大量“无法培养的”微生物。随着下一代测序的出现,微生物学家开始探索在人体表面和分泌物中大量发现的微生物核酸。16s核糖体RNA基因是高度保守的细菌遗传单位,具有足够的种间变异性,使其成为鉴定样品中特定细菌属的极佳靶标。对16s核糖体RNA进行测序,并对整个微生物基因组进行测序,为科学家提供了大量数据,使出国看病服务机构能够解读人类微生物组的各个方面。这些无文化方法的快速改进以及强大的生物信息学工具,使人们对肠道微生物组及其在从自身免疫性疾病到内分泌和代谢紊乱的各种疾病以及最近的癌症中的作用有了更深入的了解。通过与宿主免疫系统和各种微生物代谢物的复杂相互作用,这些微生物还被证明是系统免疫和炎症的重要调节剂。
   在癌症细胞免疫治疗的领域中,临床前模型表明在响应于传统的细胞毒性化学治疗剂,如环磷酰胺和铂的盐肠道微生物的参与。环磷酰胺的治疗作用被认为是部分通过抗肿瘤免疫反应介导的。肠道微生物的系统易位在鼠模型中通过增加T辅助细胞和记忆辅助细胞的致病性亚群在引发环磷酰胺相关的免疫反应中起重要作用。肠道菌群在化学治疗剂伊立替康的代谢产物葡糖醛酸苷的活化中也起着重要作用,这会导致药物不良反应,包括严重的腹泻。
   造血干细胞移植是癌症免疫细胞疗法的最早应用之一,仍然是血液系统恶性肿瘤治疗的基石。早期临床前证据表明肠道菌群的在造血干细胞移植接受者移植物抗宿主病的发展中起重要作用。随后,多项研究表明,造血干细胞移植时肠道微生物组的组成和多样性与若干长期和短期结果之间存在相关性,包括移植物抗宿主病的发生,复发风险和总体生存率。一项单中心试验显示,与没有这种细菌的患者相比,粪便中富含真红细菌的造血干细胞移植患者的2年累积复发率降低。对嗜中性粒细胞植入时造血干细胞移植受体的回顾性分析表明,与粪便微生物群的高多样性相比,粪便微生物群的低多样性与死亡率显着增加之间存在关联。此外,细菌多样性的增加和蓝藻属的增加均被独立地发现与降低移植物抗宿主病相关的死亡率有关。接受造血干细胞移植的患者常规接受抗菌药物预防,以防止侵入性感染。通常在该患者人群中使用广谱抗生素来治疗中性粒细胞减少症。回顾性研究检查了预防性和广谱性抗生素在肠道菌群,移植物抗宿主病的发展和相关死亡率上的作用。在对857名同种异体造血干细胞移植接受者的回顾性分析中,使用特定的广谱抗生素与5年时移植物抗宿主病相关的死亡率增加相关。这与几种共生肠道细菌的损失有关,包括细菌杆菌,乳杆菌和梭状芽胞杆菌。另一方面,对112名接受异基因造血干细胞移植的儿童的研究发现,在移植前使用多种抗菌剂对肠道进行去污可降低移植物抗宿主病的发生率。一项随机试验还显示,在造血干细胞移植之后,在环丙沙星中添加甲硝唑用于肠道净化可降低急性移植物抗宿主病的发生率,但在慢性移植物抗宿主病或总体生存率方面无差异。为了解决这个问题,目前正在进行进一步的随机临床试验。这些前瞻性试验的结果有望在将来为该人群中抗生素的使用提供高质量的证据。
   免疫检查点抑制剂的开发是癌症治疗的一项重大突破。靶向程序性死亡受体1及程序性死亡受体1的配体和细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4受体的单克隆抗体是广泛使用的检查点封锁免疫治疗剂。抗药性仍然是一个挑战,主要和次要抗药性都会影响患者的预后。与治疗反应相关的肿瘤内在因素包括干扰素-γ相关基因的表达,例如程序性死亡受体1的配体,肿瘤突变负荷以及肿瘤浸润淋巴细胞识别的新抗原的表达。其他全身性因素包括种系遗传和环境-或微生物群为基础的因素。通过一系列的临床前和临床研究已经详细说明了肠道菌群对这些药物的反应。2013年,专家证明在无菌条件下生长的小鼠和经广谱抗生素治疗的小鼠对肿瘤内CpG-寡核苷酸免疫疗法和白介素-10抗体的结合反应不良。已知肿瘤内CpG-寡核苷酸,Toll样受体9配体和抑制性白介素-10抗体的组合可通过诱导肿瘤坏死因子-α依赖性降低鼠模型中的肿瘤生长免疫反应。在皮下实体瘤鼠模型中对该组合的不良反应与肿瘤微环境中肿瘤坏死因子-α表达和产生的减少有关。分析此鼠模型中的肠道微生物组,发现细菌菌种是阿利斯提比斯·沙希作为对免疫疗法有反应的小鼠中几种代表性过高的物种之一。该细菌种类的富集还与肿瘤微环境中肿瘤坏死因子-α释放的增加有关。对该小鼠口服该细菌可产生对肿瘤坏死因子-α依赖性的免疫治疗应答改善,为利用细菌药物辅助免疫治疗应答的潜在治疗干预提供了有力的临床前证据。
   当注意到在不同场所生长的遗传相同的小鼠表现出黑素瘤肿瘤生长速率的差异时,出现了进一步的证据。出人意料的是,这种肿瘤生长的差异被证明是由肠道微生物组介导的。来自不同设施的小鼠的粪便转移和共同居所成功地延迟了具有较侵袭性肿瘤的小鼠组的肿瘤生长。每组的粪便样本中有几种微生物种类差异丰富。双歧杆菌属物种的富集。给予抗程序性死亡受体1的配体治疗后,这些小鼠中的肿瘤生长延迟和CD8+肿瘤浸润性T细胞水平升高呈正相关。双歧杆菌的口服单独使用可通过CD8+T细胞增强肿瘤控制,类似于对抗程序性死亡受体1的配体治疗的反应。与组合治疗双歧杆菌和抗程序性死亡受体1的配体疗法几乎取消了这些小鼠的肿瘤生长。双歧杆菌在增强对程序性死亡受体1的配体治疗的反应中的作用的这一强有力的临床前证据为将来临床研究该细菌对接受程序性死亡受体1的配体治疗的患者口服这种细菌提供了基础。
   癌症免疫细胞疗法的应用继续迅速扩展,出国看病服务机构对肠道微生物组及其调控方法的理解正在迅速提高。出国看病服务机构期望出国看病服务机构对人类肠道微生物组的知识不断增长,从预测反应和毒性,到改变反应和降低抵抗力,再到免疫治疗,都将得到广泛的应用。

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