Q1. 有新的证据表明，某些微生物可以对免疫系统对抗癌症这一过程产生积极或消极的影响。请您谈一下对微生物塑造免疫系统以影响抗肿瘤免疫机制的理解。
B. BrettFinlay.(B.B.F.): 毫无疑问，微生物可以塑造免疫系统。它们在生命早期推动免疫系统向预过敏或非过敏方向发展，影响许多免疫介导性疾病的易感性（如哮喘、食物过敏和湿疹）。大量小鼠研究表明，生命后期的免疫系统功能会随微生物的改变而发生变化。直到现在我们仍然不了解微生物影响抗肿瘤免疫的机制。Romina Goldszmid.(R.G.):我同意B.B.F.的观点，人们对于这一过程的机制还存在争议。目前发现了许多不同的情况，其中细菌、细菌产物和/或细菌代谢物均可以通过调节免疫系统的组成成分来影响肿瘤免疫过程。细菌及其产物可能以髓系细胞为目标（如它们可能激活抗原提呈细胞，促进抗肿瘤T细胞反应的发生，调节促炎细胞因子和活性氧的产生，或调节髓系细胞免疫抑制活性）。细菌也可以作为抗原，通过分子模拟（即识别细菌表位的T细胞可以识别肿瘤细胞表达的类似表位）或激活T细胞来影响肿瘤免疫反应。此外，还有人提出了细菌产物在肿瘤中诱导免疫原性细胞死亡和随后免疫激活的间接机制。肿瘤类型和治疗方式不同，其机制可能会有所不同。到目前为止，大部分的研究工作都集中在细菌微生物的作用上，而对病毒、真菌和寄生虫对抗肿瘤免疫的贡献知之甚少。
KenyaHonda.(K.H.): 多项研究表明，微生物群可以通过系统激活CD8+ T细胞亚群（特别是γ干扰素(IFN-γ)）增强免疫检查点阻断。从理论上讲，这一过程可能涉及多种体循环机制：(1)肠道诱导的CD8+ T细胞，(2)细菌抗原或装载细菌的树突状细胞，(3)细菌代谢物(由微生物群诱导或产生)和/或细胞因子。在实验室环境中，由于系统循环和调节远端组织的抗肿瘤免疫（如在肠道内和肠道外肿瘤中积累的IFN+ CD8+ T细胞表型）是不同的，因此肠道来源的CD8+ T细胞不太可能迁移出肠道。细菌抗原或载满细菌的树突状细胞的体循环也不太可能发生，因为T细胞在不同部位的受体或抗原特异性没有重叠。那么最可能的解释是肿瘤中CD8+ T细胞的积累是由于免疫调节分子和/或来自微生物群的代谢物的循环。由于主要的先天免疫信号通路的免疫调节似乎是独立发生，因此可能是代谢物负责形成CD8+ T细胞的抗肿瘤免疫反应，而不是微生物相关的分子模式。
GiorgioTrinchieri.(G.T.): 微生物群还调节单核细胞衍生细胞和中性粒细胞的肿瘤浸润。革兰氏阴性细菌可以响应CpG寡聚脱氧核苷酸（通过脂多糖介导的Toll样受体4(TLR4)信号转导）引发髓样细胞产生免疫调节细胞因子（如肿瘤坏死因子(TNF)和白细胞介素12（IL-12））。微生物细胞介导的骨髓细胞引发活性氧的产生会影响铂类化学疗法药物的抗肿瘤功效。微生物代谢产物（如短链脂肪酸）和其他产物调节调节性T细胞和细胞毒性T淋巴细胞。在小鼠肝癌模型中，肠道微生物群中存在的梭状芽孢杆菌将原发性胆汁酸转化为继发性胆汁酸，降低了肝脏中原发性胆汁酸诱导的CXC-趋化因子配体16（CXCL16）的表达；因为这种趋化因子吸引具有抗肿瘤活性的自然杀伤性T细胞，这些细菌与抗肿瘤活性降低有关。JenniferWargo.(J.W.): 正如G.T.所说的，存在于在肿瘤内和肠道菌群中特定的微生物微生物群落可以对癌症的免疫反应产生积极或消极的影响。大量证据显示这一过程与肠道微生物有关，其群落多样性和组成差异的增加可以促进抗肿瘤免疫反应。肠道微生物可通过在肠道和肠系膜淋巴结水平上的相互作用以及代谢产物和其他循环因子介导的更多远端效应来调节抗肿瘤免疫和普通免疫。在过去的几年中，我们对所涉及的机制有了一些见识，但仍有很多东西需要进一步研究来对机制有进一步了解。Laurence Zitvogel.(L.Z.):我个人认为有四个独立但不相互排斥的主要机制可以解释不同共生体在肿瘤免疫监测中的抑制作用。第一，直接为免疫系统提供抗原性和佐剂性。第二，确保上皮屏障的适应性。第三，调节宿主的新陈代谢。第四，调节微生物群落的生态系统（共生共存网络对体内平衡至关重要）。已有研究表明肠道共生体（如多形拟杆菌和海氏肠球菌）和自身抗原或肿瘤细胞相关抗原出现在自身免疫性疾病和癌症中，这可以解释T细胞池调动通常发生在肠道,但有向远端肠道和肠道外的炎性病变发展的趋势。双歧杆菌或脆弱拟杆菌和黏液阿克曼菌可以介导对肿瘤引流淋巴结中存在的树突状细胞产生辅助作用，从而触发1型干扰素或IL-12，这是与保护1型辅助T细胞（TH1细胞）和CD8+ T细胞相关的抗肿瘤免疫反应。通过直接影响上皮完整性，抗癌治疗（如化疗、酪氨酸激酶抑制剂或抗CTLA4免疫检查点阻断）调节微生物群组成，最终导致肠上皮细胞（IECs）凋亡，这一过程主要发生在肠隐窝。根据回肠菌群的组成，IECs凋亡可以是免疫原性的或致耐受性的，因此可以调节抗肿瘤免疫监测。与微生物群落从专性厌氧菌向兼性厌氧菌的转变相关的生态失调会导致定植变形杆菌丰度的增加，这与免疫检查点封锁的抗性有关。在IECs上，微生物依赖的MHC II类表达上调也可引发移植物抗宿主病（GVHD），从而控制某些血液恶性肿瘤。Q2. 我们是否已经了解一个“好”的微生物群的构造？这也会取决于环境吗？例如，促进抗癌免疫的微生物群还会增加自身免疫吗？
B.B.F.: 这仍然是微生物领域的一个主要问题。我们可以区分患有特定疾病的个体和健康个体体内存在的益生菌群，但如何定义正常的微生物群仍是未解之谜。部分微生物学家强烈希望定义单个微生物物种或可操作的分类单元。然而，我认为重点应该放在一个真正好的微生物群能做什么。多项抗癌研究发现菌群间的通路存在着主要的冗余，这意味着两个菌群可以执行相同的功能，因此菌群个体间存在着主要的异质性。R.G.: 人们对这一问题还未达成共识。事实上，微生物群的组成在不同的健康人群中存在巨大差异。试想如果一个人是健康的，那么我们是否可以认为他同样拥有良好的微生物群落？其实应综合考虑多方面因素，例如，宿主遗传，饮食，地理位置和生活方式，处于动态变化的微生物群组成和功能状态。由于个体和环境的差异，对某一个体有益的微生物可能不适用所有人群。K.H.: 良好微生物群落的共性仍然难以捉摸。即使是单一有益菌群的概念也是模棱两可的，因为不同的成分可能保护了不同宿主的不同微生物。细菌存在于一个特定的，由宿主衍生的因子和微生物群落的其他成员共同构成的生态系统，它通过依赖环境的方式发挥作用。同样，微生物诱导的T细胞的免疫效应同样依赖于环境，因此个体之间存在差异。
但我认为，能够有效促进抗癌免疫的菌群不一定会诱导自身免疫，因为它们可以在不影响CTLA4和PD1的表达以及调节性T细胞和自效应T细胞的频率的情况下介导效应T细胞激活。因此，在我看来，一个良好的微生物群可以增强对非自身免疫反应（包括肿瘤新抗原），而不会破坏免疫耐受。G.T.: 微生物对炎症和免疫的调节在癌症预防和治疗中具有不同的作用。在各种研究中发现的对抗PD1治疗有积极作用的细菌种类不同，这可能是由于人体肠道菌群组成的个体差异以及环境因素（如饮食和地理分布）的影响。在人群研究中确定健康供体和患者的肠道菌群类型有助于消除环境和地理混淆变量，并确定有利于抗肿瘤反应的菌群组成。我们发现，在某些情况下，相同的细菌种类可能与抗肿瘤免疫水平和免疫治疗后发生的免疫相关不良事件有关，尽管Laurence的研究小组已经报道分离出自身免疫诱导的抗CTLA4治疗的增强作用的细菌。J.W.: 许多有关人类的研究证明不同癌症类型中反应者和无反应者肠道微生物组的差异特征。然而，在这些组群中确定的类群之间有仅有部分重叠。一项研究表明，具有“1型”肠道菌群特征的患者肠道中存在大量有利微生物（如瘤胃菌科），更有可能对免疫检查点阻断治疗产生应答。值得注意的是，产生这种变化的原因可能不是某一特定的类群，而是微生物群落的整体功能发挥作用。研究表明，一个特定微生物群落的功能可能比该群落内微生物的分类学分类重要得多，这支持了功能大于系统发育的概念。尽管有人认为促进抗癌免疫的特定微生物群也可能增加自身免疫，但有证据表明恰恰相反。即与更好的抗肿瘤免疫反应相关的肠道微生物群实际上也与较低的自身免疫可能性有关。同时，微生物多样性的降低与治疗毒性的增加有关。L.Z.: 在我看来，我们在逐步揭示有益和有害的微生物群落的成分。相比之下，其他的共生体（如兼性厌氧菌变形杆菌和肠杆菌）可以利用IEC应激，并与免疫检查点阻断或化疗耐药性相关。在抗PD1或抗PDL1治疗前1个月使用抗生素会抑制肾癌和肺癌的免疫检查阻断效果，杀死有益细菌（包括瘤胃菌科和梭菌科）。然而，一个特殊的共生体菌株产生的影响是好是坏取决于环境。例如，多形拟杆菌可以表达组成心肌的肽模拟肌球蛋白重链，因此在患自体免疫性心肌炎的背景下，这种共生体可以引发产生致病性IL-17的T辅助细胞（TH17细胞）反应；然而，在抗CTLA4的癌症免疫治疗中，多形拟杆菌也能促进保护性的IL-12依赖性TH1型免疫应答。再比如某些品种的鸡肠球菌在单药治疗小鼠时显示出抗肿瘤活性，而其它品种与小鼠和人类系统性红斑狼疮的发展有关。Q3.改变病人现有的微生物群以提高免疫治疗效果的可行性有多大？有一天生物制剂会成为癌症治疗的一个组成部分吗？
B.B.F.: 目前正在进行改变微生物群的工作，像Vedanta这样的公司正在积极进行活微生物混合物的临床试验。本质上讲，用抗生素（扰乱常驻微生物）或抗炎剂（让进入的微生物混合物自行建立生态系统）进行预处理可以帮助个体替代或增强一个生态系统。毫无疑问，在接下来的几年里，将会有确定的微生物混合物被用作治疗疾病的生物制剂。有几个小组正在尝试用这种方法在老鼠体内做实验治疗癌症，结果显示如果能建立正确的微生物混合物，这种方法有可能是可行的。R.G.: 有许多不同的方法供我们使用：粪便移植，转移确定的细菌混合物或单个细菌分离物，用益生元或通过饮食干预来改变现有微生态或个别菌群，以及从整体（使用广谱抗生素）到局部改变菌群（使用窄谱抗微生物剂或噬菌体）。然而这些方法应该单独使用还是同时使用还不清楚。有越来越多的证据表明微生物群会影响治疗结果，因此，是时候考虑在未来将微生物群作为癌症治疗的一个组成部分。
K.H.: 有关健康供体或治疗反应者的粪便微生物群移植（FMT）的初步研究显示微生物群的结构组成可以被控制。但是，考虑到FMT的机理和成分的不确定性，我认为由一组特征良好的细菌组成的微生物疗法既可行，也更理想。相反，在复杂的常驻菌群中实现外源菌株的稳定移植是有挑战性的。研究表明，稳定的移植可由外部因素促进，如营养和抗生素。补充特定的营养素可以为特定的寄生共生体提供底物，以此诱导肠道菌群的系统发育和功能重组，从而创造更有利于外源细菌移植的环境。G.T.: 成人的菌群是有弹性的，如果不消除现有的菌群，就很难诱导患者菌群发生重建。我们在老鼠身上的实验结果显示，FMT以及饮食变化影响有可能改善正在接受抗PD1接受治疗的黑色素瘤患者的抗肿瘤免疫反应。然而我们仍然需要深入了解有利于抗肿瘤反应微生物群组成以及潜在的机制来判别它是否可以广泛的应用于临床。正如Romina所说，这些可能最终会成为癌症治疗的标准程序。J.W.: 美国癌症研究协会在2019年年会上发表的两项研究表明，改变病人现有的微生物群来提高免疫治疗的效果是可行。有多种不同的方法可以用来调节肠道菌群，但最合适的方法必然要考虑许多因素（如治疗期间的饮食）。L.Z.: 正如之前提到的，使用FMT暂时影响癌症患者菌群的组成是可行的。我们推测不论异体菌群是否成功在受体上定居，患者都将受益于此。然而，粪便样本的最佳选择所采用的标准仍是未知的（基于最佳成分或基于健康状况完整应答者与健康志愿者仍有待定义）。我设想有一天单克隆益生菌或极简生态系统不会导致阿尔法多样性的减少和具有调节生物活性（而不是免疫刺激活性）的微生物群落的补偿性增加，此时抗癌益生菌将取代FMT。此外，使用生物疗法可能比连续治疗更有利。
Q4. 2013年发表的开创性研究表明，微生物的损耗会损害化疗和免疫疗法的效果。我们是否应该重新思考如何给癌症患者使用抗生素？
B.B.F.: 抗生素耐药性问题在很早之前就被重视，但我们现在发现，它们也会长期干扰微生物群落。因为癌症患者接受很多抗生素治疗，因此抗生素在癌症患者中的使用问题应被重视。需要注意的是，不同的抗生素会影响不同的微生物，它们不能混为一谈。一些抗生素对免疫治疗的影响是好是坏目前还是未知的。确定免疫治疗涉及的微生物种类将有助于指导抗生素的治疗。R.G.: 有关癌症患者的研究对于在治疗开始前不久或短时间使用抗生素是否会降低化疗和免疫治疗的疗效存在争议。然而，所有这些研究均需要进行大规模的前瞻性临床试验。在癌症治疗中使用抗生素会增加毒性作用（如GVHD相关的死亡率增加），矛盾的是，接受造血干细胞移植的血液恶性肿瘤患者感染的风险更高。及时治疗癌症患者的感染至关重要；因此，如何在这些患者中正确使用抗生素以尽量减少对微生物群损害需要进一步研究。K.H.: 这些研究让我们重新思考抗生素在癌症中的应用。几项研究报告称，微生物群的多样性与有效的癌症免疫相关。临床使用抗生素会削弱免疫检查点阻断的效果。临床医生倾向于在机会性感染概率大的情况下预防性地使用抗生素（如免疫功能低下的患者）。一个高度多样化的微生物群可以通过多种机制抑制病原体感染的能力，包括通过营养竞争、抗菌产品的分泌和激活宿主免疫系统。因此，除了能增强抗癌免疫的效应菌群外，识别有利于抑制病原体入侵的细菌也很重要。以活性细菌疗法的形式综合利用这些微生物可以在不使用抗生素的情况下，同时根除肿瘤以及对抗机会性感染。G.T.: 这些研究使用了大量抗生素，几乎完全消灭了肠道微生物群，这并不能代表抗生素的临床应用。一些研究表明，单一抗生素的使用不仅可以促进抗肿瘤反应（如通过影响胆汁酸代谢），也可以逆转肿瘤相关细菌对药物分解代谢和免疫抑制肿瘤微环境的影响。然而，最近许多研究表明，在抗PD1治疗前60天使用抗生素会显著降低治疗的效果。这提示癌症患者应避免使用不必要的抗生素，并在使用抗生素后推迟免疫治疗的起始时间。J.W.: 正如之前所说的，肠道微生物的改变可能会影响免疫检查点阻断的效果。有研究表明，在癌症患者开始免疫检查点阻断治疗前使用抗生素会降低患者存活率以及治疗效果。目前，我们对此理解仍不全面，因此需要做更多的研究来全面了解抗生素（以及其他药物和因素，如饮食）是如何通过影响肠道和其它部位的菌群来影响癌症的发展和癌症治疗疗效的。综上所述，我们在未来可能需要谨慎使用抗生素。L.Z.: 在12项回顾性研究中，有11项研究表明肺癌、肾癌或黑色素瘤患者接受靶向PD1或PDL1的免疫检查点封锁治疗时，抗生素对其临床结果有负面影响。在两个三级学术转诊中心进行的一项多中心队列研究招募了196名癌症患者，这些患者在2015年至2018年之间按常规临床实践（而非临床试验）接受了免疫检查点阻断疗法。这项研究前瞻性地证实了在常规临床实践中，未经选择的接受免疫检查点阻断治疗的患者，先前的抗生素治疗与较差的客观反应和总体生存率有关。然而，许多问题仍未得到解答，如抗生素治疗后微生物群组成的特征、已使用的抗生素的持续时间和频率，以及潜在的混淆因素（如较差的体质）。许多癌症中心正在考虑如何延迟首次抗PD1或抗PDL1的治疗时间，并缩短抗生素的使用时间。Q5. 您如何看待益生菌在癌症免疫治疗中的潜在作用？
B.B.F.: 虽然某些益生菌对某些疾病可能起作用，但经过严格临床试验的却很少。乐观来看，未分离出能够在肠道中定植的第二代益生菌混合物用以帮助宿主建立一个新的微生物生态系统是可行的。我相信在不久的将来，人们可以发现增强癌症免疫治疗的微生物混合物，将其作为常规药物。R.G.: 我们需要谨慎对待这个问题。人们普遍认为益生菌对人体有益，但这是相对的，并需要综合考虑几个因素（包括宿主菌群、医疗条件和饮食）。“益生菌”是活微生物，当给予足够的量时，对宿主的健康有益。然而，没有足够的科学证据证明其有效性，也没有任何药物被监管机构（如美国食品和药物管理局）批准用于任何治疗用途；相反，它们被许可作为膳食补充剂使用。例如，非处方益生菌被广泛用于帮助恢复抗生素治疗后的肠道菌群。然而最近的研究表明，它们可能具有完全相反的效果，这突出了仔细研究的必要性。一般来说，非处方益生菌的抗炎特性可以减轻胃肠道疾病的反应。目前微生物群落在癌症免疫治疗中的作用尚未得到适当的评估。这并不意味着，新鉴定的益生菌，应该包括具有明确安全性和有效性的特定健康效应的特定菌株（单个或联合），可能在未来的癌症免疫治疗中没有帮助。
K.H.: 发酵后的传统益生菌被用于保存食品；它们并不是出于特定目的从人类中合理被合理分离，不一定属于正常微生物群。此外，接种单一菌株不能恢复正常的健康菌群中的多样性，并且缺乏强有力，长期益生菌植入的证据。因此，我认为常规的益生菌在临床上至多具有中等程度的作用，从健康的供体或治疗反应者中分离出来的合理设计的微生物混合物可能会更有效。G.T.: 传统的商业益生菌不太可能使接受免疫治疗的患者受益，相反，它们可能会改变微生物群的组成和多样性并破坏稳态，因此可能产生负面影响。然而，一些益生菌含有的细菌（如双歧杆菌）在实验动物模型和癌症患者体内都能增强免疫治疗的效果。目前正在使用单一细菌菌株或已被初步确定为促进免疫疗法的细菌组合进行临床试验。确定有利的细菌种类及其作用机制、在患者体内的定植能力和互作方式可能对提高免疫治疗效果有重大参考意义。J.W.: 目前，在癌症患者中还没有进行非处方益生菌的广泛试验。甚至有证据表明，那些报告服用非处方益生菌的患者在接受癌症免疫治疗后，其菌群多样性更低，疗效更差。临床前模型的证据表明，在结直肠癌模型中，使用非处方益生菌与肿瘤发生增加有关。因此，癌症患者对此应该谨慎对待。但是，我们需要把握机会，在进行广泛的测试以确保其功效的基础上合理设计下一代益生菌。L.Z.: 尽管益生菌通常被认为可以补偿在使用抗生素、化疗和放疗治疗后出现的腹泻副作用，但许多益生菌菌株和制剂的结果是相互矛盾的。临床前和回顾性研究似乎表明，益生菌的使用可能降低肠道菌群的α多样性，影响免疫检查点阻断的疗效。因此，我们仍然需要评估单个微生物菌株在肠道定植的方式和对宿主代谢和免疫系统的影响。在广泛和非靶向使用之前，这些研究需要在不同类型癌症患者的自身菌群的背景下进行。Q6. 在你看来，这个领域仍然面临的关键问题和最大的争议是什么？
B.B.F: 我认为在动物模型和人类身上都有充分的初步证据表明微生物可以影响癌症免疫治疗。然而，仍有许多问题有待解决。如：涉及的机制是什么？涉及哪些微生物？微生物会产生什么分子来影响免疫治疗？我们能否开发出一种可靠的微生物群筛查方法，以识别受益人群与无反应人群？最后，所有这些信息能否用于开发活细菌混合物和微生物分子以用于临床上接受免疫治疗的患者。R.G.: 关键问题是这一切是如何运作的？进一步了解可以解决目前的争议（如，不同的研究人员发现与治疗结果相关的不同细菌类群，以及有关抗生素对反应率的正面和负面影响的报道）。另一个问题是它是如何随时间变化的？微生物群落、宿主免疫系统和癌细胞之间的相互作用不仅复杂，而且是高度动态的。这可能意味着，在整个疾病/治疗过程中，将需要不同的微生物针对性疗法。就目前我们对这些过程的了解很可能只是触及了表面。K.H.: 大量的研究鉴定出许多不同的可以促进癌症患者免疫检查点阻断效果的细菌。关键问题是这些细菌是通过保守的功能途径增强了对免疫检查点的阻断，还是通过简单的机制促进了相同的表型。如果保守的代谢途径起作用，那未来可以将一组功能冗余的细菌一起使用，以稳定移植给不同患者的成功率。G.T.: 展望未来，我认为我们的主要目标如下。首先，我们需要通过消除混淆变量（如早期生活环境、生活方式和地理差异）来预测有利于抗肿瘤免疫的微生物群组成。其次，我们需要确定特定的分类和/或代谢途径以及产品的微生物群调节抗肿瘤免疫。第三，我们必须确定发生在宿主免疫系统和微生物群之间的交互作用的机制。第四，我们应该将这些分析扩展到理解肠道之外的屏障组织中的微生物群，定义与肿瘤相关的微生物群的作用，并阐明微生物群中其它非细菌成分的作用，如真菌、病毒、噬菌体和原生动物。最后，一旦单个菌株或混合物被确定，我们需要评估它们在患者体内的定殖能力，以及在现有微生物群落生态中以功能状态共存的能力。J.W.: 首先，什么是完美的肠道菌群？这种完美的微生物群促进了对癌症免疫治疗的反应，是否也有助于预防癌症的发生？它能增强对疫苗的反应并促进整体免疫系统的健康吗？第二，肿瘤微生物群的影响是什么？我们能把它作为癌症预防的目标吗？最后，我们如何协调微生物研究？L.Z.: 首先，我们如何在临床上定义肠道生态失调，并开发合适的工具来进行准确诊断？第二，肠道生态失调是晚期癌症的原因和/或结果吗？如果是，那对任何一种癌症都适用吗？还是只适用于特定类型的癌症？第三，肠道生态失调是否会导致癌症免疫治疗的主要耐药性？最后，我们是否可以通过干预癌症相关的肠道生态失调来治愈这种疾病？如果可以，这种治疗效果可以维持多长时间？
