研究背景与目的:根据世界癌症统计2018年发布的结果,肺癌仍然是世界范围内病死率最高的癌症之一。近年来随着PD-1和PD-L1为代表性的免疫检查点抑制剂的出现,肺癌治疗方法取得了突破性进展。但是免疫治疗仅在25%左右人群中有效,其不容忽视的不良反应和高额的费用也限制了它进一步使用。如何可以精准筛选出可能获益的人群至关重要。目前已经报道了许多生物学标志物,包括肿瘤细胞表面PD-L1表达、浸润CD8+T淋巴细胞、肿瘤新生抗原、高肿瘤突变负荷、某些肠道共生菌。肠道菌群在人体内数量庞大,其通过菌体本身或者其代谢产物影响宿主健康。在西方人群中,已经有不少报道发现接受免疫治疗的有效和无效患者存在截然不同的菌群。肠道菌群受多种因素影响,基因状态、地理、饮食生活习惯等。因此针对中国人群的独立研究非常有必要。本研究将利用16S测序的方法,通过分析接受免疫治疗的肺癌人群菌群数据,探讨肺癌免疫疗效和肠道菌群的关系及其初步机制。研究方法及结果:第一部分本研究通过纳入37名接受Nivolumab二线/三线治疗的晚期非小细胞肺癌患者,收集其治疗前(基线点)、每一次用药之前(T1、T2、T3……)、疾病进站后的粪便进行16S rRNA基因测序。根据RECIST1.1评分标准,按照病程种最佳疗效将病人分为有效组(R)和无效组(NR),通过组间比较患者菌群成分,发现有效组在基线点肠道菌群多样性比无效组显著增高,其中有7种菌属在两组间差异明显;动态连续粪便样本分析显示,随着治疗的进行肠道菌群能够保持稳定。第二部分本研究同步收集免疫治疗患者基线点外周血标本,分析有效组和无效组外周免疫指标差异,并且通过相关性分析探讨免疫指标与肠道菌群的关系。我们发现,肠道菌群多样性指标与CD8~+记忆性T细胞和NK细胞正相关。第三部分本研究通过向小鼠喂食抗生素,剔除其原本的肠菌,再通过向小鼠移植不同病人的粪便重建菌群,之后通过构建Lewis肺癌皮下瘤模型,观察接受不同粪便来源的小鼠PD-1治疗疗效差异。我们初步发现有效组来源的粪便和PD-1联合治疗较单独使用PD-1治疗效果更佳,而接受无效组来源的粪便与对照组肿瘤生长差异不显著。研究结论:肠道菌群的多样性与PD-1抑制剂治疗疗效紧密相关。具有高菌群多样性的肺癌患者PFS显著优于低多样性患者。这种调控机制可能是通过影响外周血CD8~+记忆性T细胞来发挥作用。通过初步动物实验模型探索,初步证实了有效组来源的粪便可以协同PD-1抑制剂,增强其抗肿瘤作用。