该研究由Ji Lv、Yitao Jia、Jing Li、Wentao Kuai、Yang Li、Fang Guo、Xinjian Xu、Zhaolong Zhao、Jian Lv和Zhongxin Li等研究人员完成,分别隶属于河北医科大学第四医院第二外科、秦皇岛市第一医院外科、河北省人民医院肿瘤科、河北医科大学第四医院中医科等机构。该研究发表于期刊《Cell Death & Disease》,2019年第10卷第415篇文章(DOI: 10.1038/s41419-019-1638-6)。
免疫疗法,尤其是针对程序性死亡受体-1(PD-1)的阻断抗体治疗,是当前癌症治疗领域的重大突破。然而,对于大多数微卫星稳定(MSS)型结直肠癌(CRC)患者,这类疗法并无显著疗效。为了克服此局限性,联合疗法成为潜在的理想策略。
《葛根芩连汤》(GQD)是一种经典的中药方剂,在治疗溃疡性结肠炎(UC)和2型糖尿病中已被证明具有显著的临床效果。部分文献研究指出GQD可能通过多靶点和多通路对人体起作用。鉴于MSS型CRC患者对现有免疫疗法应答较差,本研究假设GQD具有潜在的抗肿瘤效益,并在研究中探索GQD与抗PD-1联合治疗的生物学机制。
研究的主要目标是通过系统药理学的方法,揭示GQD在CRC治疗中的靶点与作用,同时评估其与抗PD-1联合治疗在小鼠异种移植模型中的抗肿瘤效果,及对肠道微生物组和肿瘤微环境的影响。
GQD由四种药材组成:葛根(Radix Puerariae,20 g)、黄芩(Scutellariae Radix,12 g)、黄连(Coptidis Rhizoma,12 g)和甘草(Liquorice,8 g),比例为5:3:3:2。通过75%浓度乙醇浸泡和两次煎煮提取,并浓缩成粉末形态存储。随后,使用高效液相色谱-质谱联用(HPLC-MS/MS)分析提取物的主要活性成分,包括葛根素(Puerarin)、小檗碱(Berberine)等。
研究通过中药系统药理学数据库检索GQD成分,共鉴定出476种成分,筛选口服生物利用度(OB)>30%和类药性(DL)>0.18的部分,最终确定138种潜在活性成分。利用网络药理学,构建了候选化合物-靶点网络,并通过蛋白-蛋白相互作用(PPI)网络分析确认了79个在CRC中显著的潜在治疗靶点。
实验设计:96只BALB/c小鼠在适应性喂养后分组,分别接受低剂量、中剂量和高剂量的GQD(300、1500、7500 mg/kg)灌胃。结肠癌细胞株CT26经皮下接种致瘤;瘤体达到约50 mm³后,小鼠接受PD-1单抗或PBS对照治疗,GQD在整个实验中持续使用。
肠道微生物组分析:研究通过16S rDNA测序与高通量分析,比较治疗前后小鼠粪便样本中肠道微生物的群落变化。
血浆代谢物分析:超高效液相色谱-质谱联用(UPLC-MS)分析小鼠血浆样本,筛选出显著变化的代谢产物,并进行了代谢通路富集分析。
免疫组化与流式细胞术:对肿瘤组织与外周血T细胞亚群的比例及相关标志物进行检测以评估治疗的免疫激活效果。
GQD的潜在治疗机制涉及多个癌症通路,如细胞周期、局部粘附途径等。同时,T细胞受体信号传导和样受体信号传导也是关键通路,显示GQD可能通过增强抗肿瘤免疫反应发挥作用。
与对照组相比,GQD与抗PD-1联合治疗显著抑制了移植瘤的生长(P<0.001)。低剂量GQD组的联合治疗显示了最大的肿瘤抑制率,表明低剂量可能对免疫协同机制更为有利。
联合治疗显著增强了肠道中S__Bacteroides_acidifaciens等益生菌的富集,同时减少了与炎症相关的非培育细菌。肠道菌群在治疗过程中的动态变化进一步支持GQD调控微生物群以增强抗PD-1疗法。
联合治疗引起的主要代谢通路变化包括甘油磷脂和鞘脂代谢,这些代谢物(如Lysopc、Lysope等)与CRC相关性已被证实,可能用于疾病监测和疗效评估。
流式细胞术和免疫组化分析显示,联合治疗组肿瘤组织中CD8+ T细胞的浸润显著增加,同时PD-1水平降低,IL-2和IFN-γ水平升高。这表明联合治疗能够有效恢复T细胞功能,增强抗肿瘤免疫反应。
本研究证明了GQD与抗PD-1联合治疗显著增强了对MSS型CRC的免疫疗效。GQD通过调节肠道微生物组、代谢通路和肿瘤微环境发挥了协同作用。其研究结果为发展中医药与现代免疫治疗相结合的新策略提供了重要实验依据。同时,该研究在肠道微生物代谢干预与免疫疗法联合应用方面具有创新意义,为未来肿瘤治疗的个性化设计提供了启发。
尽管研究展示了协同作用及其机制,但其在临床应用中的可行性和最佳剂量仍需进一步探索。特别是在更大样本量的动物模型中验证,并进行人群临床试验。