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免疫治療已經廣泛套用於抗腫瘤治療，但是它引起的嚴重免疫相關不良事件（irAE）也是阻礙治療的一大問題。結腸炎是免疫治療常見的irAE，尤其是在CTLA-4抑制劑治療或其聯合治療中更為常見。
但是，相關的機制卻沒有在實驗室中得到充分研究，因為小鼠很少在免疫治療後出現腸道炎癥。
本周，密芝根大學科學團隊在【科學】雜誌上發表論文，研究者們發現，
CTLA-4抑制劑誘導的結腸炎其實高度依賴腸道微生物
，
當研究者在實驗室小鼠中定植野生捕獲小鼠的腸道菌群，它們就能夠表現出更接近人類的免疫特征，在免疫治療後出現明顯的結腸炎。
研究發現，腸道炎癥是由產生IFN-γ的CD4 + T細胞過度啟用，以及抗體Fc段誘導的調節T細胞（Treg）耗竭雙重作用所致，缺乏Fc段的納米抗體可以在保證抗腫瘤效果的情況下不引發結腸炎。
論文題圖
由於在實驗中，小鼠普遍表現出對免疫治療導致的結腸炎的抗性，在研究相關問題時，需要額外使用幹預措施誘導，例如使用葡聚糖硫酸鈉（DSS）誘導或引入腸道炎癥易感基因。
既往研究顯示，免疫治療效果與腸道維生物組成密不可分，因此研究者猜想，實驗室中使用的小鼠一般飼養於無特定病原體（SPF）環境，這可能是它們免疫特征不同的原因。
研究者從野外捕獲的小鼠中獲得了參考腸菌（WildR），並嘗試將其引入無菌小鼠（GF）建立免疫治療誘導的結腸炎動物模型。實驗結果可見， 接受CTLA-4和PD-1抑制劑治療後，WildR小鼠出現了顯著的腸道炎癥，而定植了SPF小鼠腸菌的小鼠未見腸炎。
WildR小鼠在免疫治療後可見顯著腸炎
16s RNA測序顯示，SPF和WildR腸菌α多樣性和Shannon指數相似，但具體組成差異顯著。
進一步實驗發現，CTLA-4抑制劑和PD-1抑制劑聯用與單獨使用CTLA-4抑制劑都能誘發WildR小鼠腸炎，但是單獨使用PD-1抑制劑不能誘發腸炎，這與人類研究中的表現是一致的。
研究者分析了CTLA-4治療後的盲腸免疫細胞， 發現表達IFN-γ和IL-17的CD4 + 輔助T細胞（T H ）的積累 ，提示免疫治療相關結腸炎中顯著的T H 1反應。
同時，研究者還觀察到腸道中Foxp3 + 調節T細胞（Treg）的減少，尤其是其中RORγt + 外周誘導Treg（pTreg）亞群的選擇性耗竭。 此前有研究發現， RORγt + pTreg具有明顯的免疫抑制特征，如CTLA-4、IL-10、細菌反應性TCR的過表達 。
以上結果表明，CTLA-4抑制劑會導致腸道中的T H 1反應和RORγt + pTreg耗竭。
CTLA-4抑制劑會導致腸道中的T H 1反應和RORγt + pTreg耗竭
臨床上，免疫治療誘導的結腸炎經常與具有細胞毒性效應的組織駐留CD8 + T細胞有關，因此研究者也進行了相關的實驗，但耗竭CD8 + T細胞並不影響結腸炎；使用IFN-γ中和抗體治療小鼠則可顯著減輕免疫治療期間的腸道炎癥。
可見，CTLA-4抑制劑導致的腸道炎癥主要由CD4 + T細胞和IFN-γ驅動。
由於抗CTLA-4抗體透過Fc段介導的Treg消耗被認為是誘導腫瘤排斥反應的機制之一，研究者猜測這一現象可能也參與了免疫治療相關結腸炎的發展。
在缺乏Fc受體的小鼠中，CTLA-4抑制劑果然並不會造成腸道炎癥，也未觀察到產生相關細胞因子的CD4 + T細胞，RORγt + pTreg耗竭顯著改善。 由此可見Fc結構域對於CTLA-抑制劑誘導腸炎是必須的。
反過來想，不要Fc段，是否就能夠一舉解決這個副作用呢？
研究者選擇了一種不含Fc段的CTLA-4單域抗體p1，並結合半衰期延長劑（HLE）。在MC38和CT26結腸癌小鼠中，p1-HLE都能表現出穩定的抗腫瘤效果，同時並不引發結腸炎。
p1-HLE可表現出與抗CTLA-4抗體相當的抗腫瘤活性，同時不引發結腸炎
研究者猜測，自由生活的小鼠腸菌免疫原性更高，啟用最佳抗腫瘤免疫反應所需的免疫耐受閾值可能更低，這是它們更容易在免疫治療下發生腸道炎癥的原因。
無論如何，找到了CTLA-4抑制劑致腸炎的關鍵，想必它還有更多的套用空間可以挖掘。
參考資料：
[1]https://www.science.org/doi/10.1126/science.adh8342
本文作者丨代絲雨
