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免疫治疗已经广泛应用于抗肿瘤治疗，但是它引起的严重免疫相关不良事件（irAE）也是阻碍治疗的一大问题。结肠炎是免疫治疗常见的irAE，尤其是在CTLA-4抑制剂治疗或其联合治疗中更为常见。
但是，相关的机制却没有在实验室中得到充分研究，因为小鼠很少在免疫治疗后出现肠道炎症。
本周，密歇根大学科学团队在【科学】杂志上发表论文，研究者们发现，
CTLA-4抑制剂诱导的结肠炎其实高度依赖肠道微生物
，
当研究者在实验室小鼠中定植野生捕获小鼠的肠道菌群，它们就能够表现出更接近人类的免疫特征，在免疫治疗后出现明显的结肠炎。
研究发现，肠道炎症是由产生IFN-γ的CD4 + T细胞过度激活，以及抗体Fc段诱导的调节T细胞（Treg）耗竭双重作用所致，缺乏Fc段的纳米抗体可以在保证抗肿瘤效果的情况下不引发结肠炎。
论文题图
由于在实验中，小鼠普遍表现出对免疫治疗导致的结肠炎的抗性，在研究相关问题时，需要额外使用干预措施诱导，例如使用葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导或引入肠道炎症易感基因。
既往研究显示，免疫治疗效果与肠道维生物组成密不可分，因此研究者猜想，实验室中使用的小鼠一般饲养于无特定病原体（SPF）环境，这可能是它们免疫特征不同的原因。
研究者从野外捕获的小鼠中获得了参考肠菌（WildR），并尝试将其引入无菌小鼠（GF）建立免疫治疗诱导的结肠炎动物模型。实验结果可见， 接受CTLA-4和PD-1抑制剂治疗后，WildR小鼠出现了显著的肠道炎症，而定植了SPF小鼠肠菌的小鼠未见肠炎。
WildR小鼠在免疫治疗后可见显著肠炎
16s RNA测序显示，SPF和WildR肠菌α多样性和Shannon指数相似，但具体组成差异显著。
进一步实验发现，CTLA-4抑制剂和PD-1抑制剂联用与单独使用CTLA-4抑制剂都能诱发WildR小鼠肠炎，但是单独使用PD-1抑制剂不能诱发肠炎，这与人类研究中的表现是一致的。
研究者分析了CTLA-4治疗后的盲肠免疫细胞， 发现表达IFN-γ和IL-17的CD4 + 辅助T细胞（T H ）的积累 ，提示免疫治疗相关结肠炎中显著的T H 1反应。
同时，研究者还观察到肠道中Foxp3 + 调节T细胞（Treg）的减少，尤其是其中RORγt + 外周诱导Treg（pTreg）亚群的选择性耗竭。 此前有研究发现， RORγt + pTreg具有明显的免疫抑制特征，如CTLA-4、IL-10、细菌反应性TCR的过表达 。
以上结果表明，CTLA-4抑制剂会导致肠道中的T H 1反应和RORγt + pTreg耗竭。
CTLA-4抑制剂会导致肠道中的T H 1反应和RORγt + pTreg耗竭
临床上，免疫治疗诱导的结肠炎经常与具有细胞毒性效应的组织驻留CD8 + T细胞有关，因此研究者也进行了相关的实验，但耗竭CD8 + T细胞并不影响结肠炎；使用IFN-γ中和抗体治疗小鼠则可显著减轻免疫治疗期间的肠道炎症。
可见，CTLA-4抑制剂导致的肠道炎症主要由CD4 + T细胞和IFN-γ驱动。
由于抗CTLA-4抗体通过Fc段介导的Treg消耗被认为是诱导肿瘤排斥反应的机制之一，研究者猜测这一现象可能也参与了免疫治疗相关结肠炎的发展。
在缺乏Fc受体的小鼠中，CTLA-4抑制剂果然并不会造成肠道炎症，也未观察到产生相关细胞因子的CD4 + T细胞，RORγt + pTreg耗竭显著改善。 由此可见Fc结构域对于CTLA-抑制剂诱导肠炎是必须的。
反过来想，不要Fc段，是否就能够一举解决这个副作用呢？
研究者选择了一种不含Fc段的CTLA-4单域抗体p1，并结合半衰期延长剂（HLE）。在MC38和CT26结肠癌小鼠中，p1-HLE都能表现出稳定的抗肿瘤效果，同时并不引发结肠炎。
p1-HLE可表现出与抗CTLA-4抗体相当的抗肿瘤活性，同时不引发结肠炎
研究者猜测，自由生活的小鼠肠菌免疫原性更高，激活最佳抗肿瘤免疫反应所需的免疫耐受阈值可能更低，这是它们更容易在免疫治疗下发生肠道炎症的原因。
无论如何，找到了CTLA-4抑制剂致肠炎的关键，想必它还有更多的应用空间可以挖掘。
参考资料：
[1]https://www.science.org/doi/10.1126/science.adh8342
本文作者丨代丝雨
