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《自然》子刊:丹娜—法伯癌癥研究所將腸道菌改造成免疫“GPS”,指引NK細(xì)胞直達(dá)腫瘤核心!使腫瘤縮小率達(dá) 60%-90%!

2024-10-08    點(diǎn)擊量:603

你知道嗎,腸道中的微小菌群,可能正成為精準(zhǔn)抗癌治療的關(guān)鍵因素?雖然它們的數(shù)量龐大,且藏身于看似無關(guān)緊要的腸道內(nèi),但這些菌群已經(jīng)在全球癌癥研究中引起了廣泛關(guān)注。


近期,一項(xiàng)來自丹娜—法伯癌癥研究所的前沿研究首次揭示,腸道菌群可以像“GPS”一樣,幫助免疫細(xì)胞精準(zhǔn)鎖定腫瘤,顯著提升免疫療法的效果。這一發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著腸道菌群在腫瘤治療中所扮演的角色,遠(yuǎn)比我們想象的更為重要。


腸道菌群:免疫系統(tǒng)的隱藏盟友


腸道菌群,盡管在顯微鏡下難以辨別,但它們在我們體內(nèi)的作用堪比一支組織嚴(yán)密的“導(dǎo)航團(tuán)隊(duì)”。這些菌群不僅僅維持著我們的消化功能,更通過復(fù)雜的生物信號網(wǎng)絡(luò),調(diào)控著免疫系統(tǒng)的反應(yīng)。這項(xiàng)來自哈佛的研究指出,腸道菌群在腫瘤治療中充當(dāng)了免疫細(xì)胞的“GPS”,幫助它們穿透復(fù)雜的腫瘤微環(huán)境,直達(dá)腫瘤組織的“核心地帶”。


事實(shí)上,關(guān)于腸道菌群在腫瘤免疫療法中的作用,已有多項(xiàng)研究提供了強(qiáng)有力的證據(jù)。2015年,Sivan et al. 在《科學(xué)》雜志上發(fā)表的研究指出,腸道菌群可通過增強(qiáng)宿主的T細(xì)胞活性,提高抗PD-L1治療的效果 。同年,Vetizou et al. 也在另一項(xiàng)發(fā)表在《科學(xué)》上的研究中證明,腸道菌群可增強(qiáng)抗CTLA-4免疫檢查點(diǎn)抑制劑的抗腫瘤活性 。這些研究為腸道菌群在調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)方面的作用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),并為進(jìn)一步探索腸道菌群與免疫療法的關(guān)系提供了重要的科學(xué)依據(jù)。


腸道菌群增強(qiáng)了CAR NK細(xì)胞抗腫瘤反應(yīng)




精準(zhǔn)導(dǎo)航:腸道菌群如何“指路”免疫細(xì)胞


那么,腸道菌群究竟是如何在腫瘤治療中幫助免疫細(xì)胞呢?丹娜—法伯癌癥研究所團(tuán)隊(duì)最新發(fā)表在《自然生物技術(shù)》上的文章中,通過一系列實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),腸道菌群可以通過調(diào)節(jié)代謝產(chǎn)物免疫因子的方式,重新激活耗竭的免疫細(xì)胞,并改善它們在腫瘤微環(huán)境中的滲透能力。就像是用新的燃料為一輛快要停滯的汽車重新加油,使其重新恢復(fù)動力。


研究人員通過基因工程技術(shù),設(shè)計(jì)了一種能夠定向表達(dá)免疫激活因子如IL-18變體DR18)的工程化大腸桿菌。這些細(xì)菌不僅能夠在低氧的腫瘤環(huán)境中自然定植,還能釋放激活免疫細(xì)胞的因子,促使免疫細(xì)胞恢復(fù)活性,尤其是CD8+T細(xì)胞自然殺傷NK)細(xì)胞。


實(shí)驗(yàn)表明,工程化腸道菌群在注射后能夠顯著增強(qiáng)抗腫瘤免疫反應(yīng)。例如,在小鼠的結(jié)直腸癌和黑色素瘤模型中,腫瘤的縮小率達(dá)到了60%-90%。這些研究表明,腸道菌群不僅可以作為“GPS”指引免疫細(xì)胞到達(dá)腫瘤核心,還能夠顯著提升免疫療法的整體效果。


一系列數(shù)據(jù)表明,將抗誘餌的DR18展示在大腸桿菌表面后,能夠在免疫健全的小鼠中產(chǎn)生顯著的抗腫瘤作用,抑制了腫瘤的生長并延長了小鼠的存活時間。這表明,這種基因工程細(xì)菌有望用于提高腫瘤免疫治療的效果。



免疫導(dǎo)航與免疫治療的協(xié)同效應(yīng)


不僅如此,腸道菌群的作用還不僅限于單一的免疫細(xì)胞激活,它們能夠與現(xiàn)有的免疫療法形成協(xié)同效應(yīng),進(jìn)一步增強(qiáng)治療效果。特別是在免疫檢查點(diǎn)抑制劑(如PD-1抑制劑)的聯(lián)合使用中,研究顯示,接受聯(lián)合治療的小鼠,其腫瘤治愈率比僅使用免疫檢查點(diǎn)抑制劑的小鼠高出30%。


這與2018年發(fā)表于《自然醫(yī)學(xué)》的一項(xiàng)研究相一致,該研究由Routy et al. 領(lǐng)銜,指出腸道菌群的組成與癌癥患者對免疫檢查點(diǎn)抑制劑的反應(yīng)之間存在顯著關(guān)聯(lián)。研究發(fā)現(xiàn),特定菌株如Akkermansia muciniphila)與更高的抗PD-1治療反應(yīng)率密切相關(guān) 。這些發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步支持了腸道菌群在腫瘤免疫治療中作為“GPS”的潛力。



腸道菌群如何重塑腫瘤微環(huán)境?


腫瘤微環(huán)境(TME)是腫瘤得以逃避免疫系統(tǒng)攻擊的重要原因之一。它就像一個布滿陷阱的迷宮,免疫細(xì)胞進(jìn)入其中后常常被削弱或耗竭,無法發(fā)揮應(yīng)有的作用。然而,腸道菌群能夠改變這一局面,它們通過代謝產(chǎn)物和免疫信號的傳遞,重塑腫瘤微環(huán)境,使免疫細(xì)胞的功能得到恢復(fù)


研究表明,工程化腸道菌群能夠通過釋放細(xì)胞因子,削弱腫瘤微環(huán)境中的免疫抑制機(jī)制。這一過程類似于解除了一系列“免疫封鎖”,讓原本被抑制的免疫細(xì)胞重新活躍起來,并直接攻擊腫瘤。腸道菌群通過這種方式,幫助免疫系統(tǒng)在腫瘤內(nèi)部重新獲得了“戰(zhàn)斗力”,使治療效果大大提升。


攜帶hDR18的細(xì)菌可以通過激活NK細(xì)胞增強(qiáng)其抗腫瘤能力,特別是靶向MSLN的CAR NK細(xì)胞的抗腫瘤效應(yīng)更為顯著。這提示了hDR18展示的細(xì)菌可作為一種有前景的免疫治療輔助工具,用于增強(qiáng)CAR NK細(xì)胞的抗腫瘤效果。


隨著這些前沿研究的進(jìn)展,腸道菌群作為腫瘤免疫治療的潛力變得越來越明顯??茖W(xué)家們已經(jīng)開始探索如何根據(jù)患者個體的腸道菌群特征,定制個性化的腫瘤免疫治療方案。這意味著,未來的癌癥治療不再是千篇一律,而是根據(jù)每位患者的獨(dú)特微生物組成進(jìn)行調(diào)整。


這種個性化治療方案,類似于為每位患者量身定制的精準(zhǔn)導(dǎo)航系統(tǒng)。通過分析腸道菌群的種類和數(shù)量,科學(xué)家可以確定哪些菌群有助于增強(qiáng)免疫反應(yīng),哪些菌群可能會削弱治療效果。通過調(diào)節(jié)腸道菌群的組成,未來的免疫療法將更加精準(zhǔn)、高效,且副作用更小。



腸道菌群的革命性應(yīng)用


總的來說,腸道菌群作為腫瘤免疫治療中的“GPS”,為我們提供了一條全新的抗癌路徑。通過精準(zhǔn)引導(dǎo)免疫細(xì)胞并提升其殺傷能力,腸道菌群顯著增強(qiáng)了免疫療法的效果。越來越多的研究表明,腸道菌群與免疫治療效果存在緊密聯(lián)系,正如前述研究所示,這一領(lǐng)域已成為腫瘤治療中的一個關(guān)鍵突破口。未來,隨著個性化治療的進(jìn)一步發(fā)展,腸道菌群有望成為癌癥治療中的重要組成部分,為全球數(shù)百萬癌癥患者帶來新的希望。


這場與癌癥的戰(zhàn)斗,不僅僅依靠強(qiáng)大的藥物和先進(jìn)的設(shè)備,腸道菌群研究的不斷深入,正在逐步改變我們對腫瘤治療的認(rèn)知與策略。



References


[1] Sivan, A., Corrales, L., Hubert, N., Williams, J. B., Aquino-Michaels, K., Earley, Z. M., ... & Gajewski, T. F. (2015). Commensal Bifidobacterium promotes antitumor immunity and facilitates anti-PD-L1 efficacy. Science, 350(6264), 1084-1089.


[2] Vetizou, M., Pitt, J. M., Daillere, R., Lepage, P., Waldschmitt, N., Flament, C., ... & Zitvogel, L. (2015). Anticancer immunotherapy by CTLA-4 blockade relies on the gut microbiota. Science, 350(6264), 1079-1084.


[3] Routy, B., Le Chatelier, E., Derosa, L., Duong, C. P., Alou, M. T., Daillère, R., ... & Zitvogel, L. (2018). Gut microbiome influences efficacy of PD-1–based immunotherapy against epithelial tumors. Nature Medicine, 24(2), 144-153.


[4] Tanoue, T., Morita, S., Plichta, D. R., Skelly, A. N., Suda, W., Sugiura, Y., ... & Honda, K. (2019). A defined commensal consortium elicits CD8 T cells and anti-cancer immunity. Nature, 565(7741), 600-605.