【Nature Medicine】肠道微生物可影响CD19 CAR-T的疗效

CAR-T   肠道微生物  

       抗CD19 CAR-T细胞治疗使高危血液系统恶性肿瘤患者获得了前所未有的缓解，但仍有60%的患者仍会出现缓解不佳或复发，且高达80%的患者会出现CAR介导的毒性，如细胞因子释放综合征（CRS）或免疫效应细胞相关的神经毒性综合征(ICANS)。

       近年来，临床前和临床研究均证实肠道微生物可以调节多种人类疾病的T细胞免疫，还可以调节化疗和放疗的抗肿瘤免疫反应、免疫检查点阻断、异基因造血细胞移植后的移植物抗宿主病和过继性细胞疗法。最近也有研究表明，粪便菌群移植可改善其他难治性黑色素瘤患者对免疫检查点阻断的抗肿瘤反应。此外，化疗前暴露于抗生素或免疫检查点阻断剂也与各种癌症（包括淋巴瘤）患者的不良结局相关。

       因此，Andrea Facciabene、Marcel R. M. van den Brink 和Marco Ruella教授等提出假设，认为肠道微生物组可以影响CAR-T细胞活性和临床结局，他们分析了在Memorial Sloan Kettering癌症中心(MSK)和宾夕法尼亚大学两个机构接受治疗的B细胞恶性肿瘤患者中，抗生素暴露或粪便微生物组成与抗-CD19 CAR-T细胞治疗后疗效和毒性之间的相关性。发现在B细胞恶性肿瘤患者中，肠道微生物的变化确实与CD19 CAR-T细胞治疗后的临床结局相关。文章发表于近期的《Nature Medicine》杂志。小编摘取主要内容分享给大家。

    研究结果

抗生素暴露与生存率降低相关

       为了探索肠道微生物在CD19靶向CAR-T细胞治疗中的作用，作者首先研究了暴露于抗生素与临床结局之间的相关性。

       众所周知，抗生素可通过靶向特定的细菌亚群来改变肠道菌群的组成，因此作者回顾性收集了在MSK和宾夕法尼亚大学两个机构接受试验用或市售CD19 CAR-T细胞治疗的患者的临床数据共228例，包括非霍奇金淋巴瘤(NHL)(n = 137)和ALL(n = 91)患者（下表）。

       作者首先评估了在CAR-T细胞输注前4周内暴露于任何抗生素的影响，发现大约60%的NHL和ALL患者在CD19 CAR-T治疗前接受了至少1种抗生素治疗，使用最多的抗生素是甲氧苄啶/磺胺甲恶唑、静脉注射用万古霉素、哌拉西林/他唑巴坦、左氧氟沙星、头孢吡肟、环丙沙星和美罗培南（下图A）。值得注意的是，抗生素暴露与OS较差相关（下图B；OS HR= 1.71；95%CI= 1.12-2.59；P = 0.011）。

同样，当单独评估NHL患者亚组时（NHL表现更均质化），发现抗生素暴露仍与OS降低相关，但对PFS无显著影响（下图A、B；PFS HR = 1.29；95%CI = 0.82-2.01；P = 0.265；OS HR = 2.54；95%CI = 1.41-4.56；P = 0.001）。

       根据报道，暴露于抗生素（如哌拉西林-他唑巴坦和亚胺培南/西司他丁）后粪便菌群会发生显著变化，包括厌氧微生物。因此作者重点分析了中性粒细胞减少性发热时使用的厌氧菌抗生素，包括哌拉西林/他唑巴坦、亚胺培南/西司他丁和美罗培南(称为“P-I-M”)。

       228例患者中有47例(20.6%)在CD19 CAR-T细胞输注前4周暴露于P-I-M，P-I-M暴露组和非暴露组之间CAR-T细胞输注时的患者特征总体相似。在P-I-M暴露组的患者中，CAR-T细胞输注后OS显著缩短（下图C；OS HR = 2.58；95%CI = 1.68-3.98；P = < 0.001）。按疾病（NHL和ALL）分析时，PFS和OS与P-I-M暴露的的相关性也一致（下图D：NHL PFS HR = 1.83，95%CI = 1.03-3.27，P = 0.038；OS HR = 3.37，95%CI = 1.77-6.44，P = < 0.001；下图E：ALLPFS HR = 1.96，95%CI = 1.15-3.35，P = 0.012；OS HR = 2.12，95%CI = 1.2-3.76，P = 0.008）。总体而言，CAR-T细胞输注前4周内P-I-M暴露与OS和PFS较差相关。

       为了解P-I-M暴露是否独立于CAR共刺激结构域而影响CAR-T细胞的结果，作者分析了接受CD28或4-1BB共刺激CAR-T细胞治疗的NHL患者的生存期。发现不管CD28还是4-1BB CAR-T细胞治疗，接受P-I-M治疗的患者OS均较低（下图A、B；CD28：OS HR = 3.68；95%CI = 1.4-9.67；P = 0.005；4-1BB：OS HR = 3.58；95%CI = 1.42-9.02；P = 0.004），而4-1BB CAR-T细胞的PFS有降低趋势（下图A、B；CD28：PFS HR = 1.71；95%CI = 0.79-3.73；P = 0.17；4-1BB：PFS HR = 2.24；95%CI = 0.92-5.46；P = 0.069）。因此，无论CAR共刺激结构域如何，NHL患者在CAR-T细胞输注前4周内暴露于P-I-M可导致OS缩短，但不影响PFS。

       作者也存在质疑，暴露于P-I-M抗生素的患者是否疾病侵袭性更强，或是疾病相关并发症导致抗生素治疗。为了评估这些混杂因素，作者在单变量和多变量模型中分析了P-I-M抗生素暴露与OS之间的关系，包括年龄、性别、疾病类型、体能状态、CAR共刺激结构域和乳酸脱氢酶(LDH)作为变量。重要的是，虽然证实了ECOG体能状态和LDH具有预测作用，但暴露于P-I-M抗生素仍然是OS较短的强预测因素(HR = 2.54；95%CI = 1.62-3.97；P = < 0.001)（下表）。

P-I-M暴露可增加ICANS风险

        作者探索了抗生素暴露是否影响CAR介导的毒性，如CRS和ICANS。结果发现，在CAR-T细胞输注前4周内暴露于抗生素增加NHL患者ICANS风险 (P = 0.013)（下图）

在NHL+ALL患者及NHL患者中，P-I-M暴露均增加ICANS风险(P = 0.023)，但不影响CRS（P = 0.058)(CRS：P = 0.154；ICANS：P = 0.002)（下图F、G）。

然而在ALL患者中，P-I-M暴露与CRS或ICANS均无显著相关性(CRS：P = 0.525；ICANS：P = 0.254)（下图H）。

       此外，NHL患者中P-I-M暴露与ICANS发生率较高相关，但与使用的共刺激结构域无关(CD28：P = 0.043；4-1BB：P = 0.038)。

      上述发现与肠道菌群通过肠-脑轴影响ICANS的观点相一致。

      总之，CD19 CAR-T细胞治疗前4周内暴露于哌拉西林/他唑巴坦、美罗培南或亚胺培南，可导致ALL和NHL患者的OS和PFS较差且毒性(ICANS)增加。

      此外，研究还发现，接受CD19 CAR-T细胞治疗的患者在细胞输注前粪便微生物已经发生改变，表现为α多样性降低、细菌群落优势频率和细菌组成增加，均与健康志愿者存在差异；并且粪便微生物的组成与也与治疗反应和毒性相关：瘤胃球菌属的高丰度与第100天CR的几率增加相关，而毒性与菌属（包括拟杆菌属）无关（下图）

    讨论

       总体而言，本研究对B细胞恶性肿瘤CAR-T细胞治疗患者的抗生素管理具有潜在意义。

       本研究表明，粪便微生物的组成与接受CD19 CAR-T细胞免疫治疗的患者的临床结局之间存在关联。在CAR-T细胞输注前暴露于抗生素，尤其是广谱抗生素如P-I-M，与B细胞恶性肿瘤患者生存率较差和毒性增加相关；此外在总体人群和NHL中，P-I-M暴露可增加ICANS风险，但ALL中无影响。该结果可能与NHL与ALL的性质存在显著差异有关，ALL的特征是侵袭性增殖，白血病细胞主要位于骨髓和血液中，而NHL细胞通常存在于淋巴器官中，其环境发生了深刻的改变，这些差异可能影响抗生素对临床结局的间接作用。 

参考文献

Melody Smithet ,et al.Gut microbiome correlates of response and toxicity following anti-CD19 CAR T cell therapy.Nat Med . 2022 Mar 14. doi: 10.1038/s41591-022-01702-9.