药物的效果或化疗等治疗的影响不仅取决于你的身体。某种药物的成功也取决于你肠道中的数万亿细菌。人体消化道中生活的100万亿细菌，被称为人体肠道微生物群，帮助我们从食物中提取营养，增强免疫反应并调节药物的效果。最近的研究，包括我自己的研究，已经将肠道微生物群与看似不相关的状况联系起来，从对癌症治疗的反应到肥胖和一系列神经系统疾病，包括阿尔茨海默病、帕金森病、抑郁症、精神分裂症和自闭症。
这些看似离散的观察背后的统一思想是，肠道微生物群发送的信号超越了肠道，这些信号对大量目标组织有广泛的影响。我是开发黑色素瘤新疗法的医学肿瘤学家。为了评估改变微生物群是否能造福癌症患者，我和我的同事们评估了将从对免疫疗法反应良好的黑色素瘤患者那里获得的粪便转移到对免疫疗法无效的患者身上。我们的研究结果刚刚在《科学》杂志上发表，结果显示，这种治疗帮助缩小了其他疗法无效的晚期黑色素瘤患者的肿瘤。
肠道微生物群与多种癌症治疗的成功和失败有关，包括化疗和使用免疫检查点抑制剂如尼伏鲁单抗和派姆单抗的癌症免疫疗法。在最近的研究中，肠道细菌的种类和相对数量决定了癌症患者对称为“免疫检查点抑制剂”的药物的反应概率。这项研究表明，个体患者肠道微生物群的差异与这些药物的各种结果有关。但微生物群-免疫相互作用的精确机制仍不清楚。
肿瘤学家经常使用针对免疫细胞表面特定蛋白质PD-1和CTLA-4的免疫疗法治疗晚期黑色素瘤患者。然而，这些疗法只在部分患者中有效——50-70%的患者尽管接受治疗，癌症仍会恶化。目前还没有批准用于治疗PD-1免疫疗法失败的黑色素瘤患者的医疗方法。
为了研究某些类型的微生物是否能增强PD-1免疫疗法的疗效，我和我的同事们进行了一项研究，我们从对这种疗法反应良好的患者那里收集了粪便微生物，并将其给予未从检查点药物中受益的癌症患者。我们选择对免疫疗法反应良好的患者的粪便，是因为我们猜测他们会有更多有助于缩小癌症的细菌。由于很难识别出一两种对这些疗法有益的细菌种类，我们使用了整个细菌群——因此是粪便微生物移植。
移植接受者是那些从未对免疫疗法有反应的黑色素瘤患者。接受者和捐赠者都接受了疾病筛查，以确保在移植过程中不会传播任何传染性病原体。在肿瘤活检后，患者从受益于免疫疗法的患者那里接受了粪便微生物移植，同时继续每三周服用一种名为派姆单抗的药物。我和我的同事们在治疗12周后评估了粪便微生物移植。在接受粪便微生物移植后，癌症缩小或保持同样大小的患者继续接受派姆单抗治疗，最长可达两年。
在接受这种粪便微生物移植治疗后，研究中15名患者中有6名的肿瘤缩小或保持不变。治疗耐受性良好，尽管一些患者经历了疲劳等轻微副作用。当我们分析接受治疗患者的肠道微生物群时，我们观察到，癌症稳定或改善的六名患者显示出与免疫疗法反应相关的细菌数量增加。我和我的同事们还分析了反应者的血液和肿瘤。我们观察到，反应者有较低水平的不良免疫细胞称为骨髓细胞，和较高水平的记忆免疫细胞。
此外，通过分析接受治疗患者的血清中的蛋白质，我们观察到反应者中与抵抗相关的关键免疫系统分子水平降低。这些结果表明，将某些肠道微生物引入患者的结肠可能有助于患者对增强免疫系统识别和杀死肿瘤细胞能力的药物产生反应。最终，我们希望超越粪便微生物移植，在黑色素瘤以外的癌症中使用特定微生物群，为治疗免疫疗法抵抗肿瘤的标准化微生物药物疗法铺平道路。