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文献解读 |细菌代谢产物丁酸盐通过激活自体肿瘤浸润性GNLY+CD8+ T细胞增强抗PD-1疗法在结直肠癌患者类器官中的疗效

        2025年5月3日，在《GUT》（Q1，中科院1区，IF: 31.7）发表题为“ Bacteria-metabolite butyrate boosts anti-PD1 efficacy in colorectal cancer patient-derived organoids through activating autologous tumour-infiltrating GNLYCD8 T cells++ ”的研究论文。文章都采用了肠癌类器官与TIL共培养模型验证细菌代谢产物丁酸盐（butyrate）如何通过激活特定的CD8+ T细胞亚群（GNLY+CD8+ T细胞）来增强抗PD-1疗法在微卫星稳定型结直肠癌（MSS-CRC）中的疗效。

研究结果

研究背景

• 微卫星稳定型结直肠癌（MSS-CRC）对免疫检查点抑制剂（如抗PD-1疗法）反应较差，亟需寻找增强其疗效的方法。
• 丁酸盐是肠道细菌代谢产物，此前在小鼠模型中已显示其免疫促进作用，但在人类MSS-CRC中的作用机制尚不明确。
• 验证丁酸盐是否能增强抗PD-1疗法在MSS-CRC中的效果，并阐明其通过调控CD8+ T细胞亚群的机制。

关键实验设计与方法

• 使用MSS-CRC患者来源的类器官（PDOs）与自体肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）共培养系统，模拟肿瘤微环境。
• 通过流式细胞术、单细胞RNA测序（scRNA-seq）等技术分析T细胞亚群和功能变化。

• 对照组：TILs + 类器官。
• 丁酸钠（NaBu）组：TILs + 类器官 + 丁酸盐。
• 联合治疗组：TILs + 类器官 + 丁酸盐 + 抗PD-1抗体。

实验结果
1. 丁酸盐增强TILs的杀伤效果：

• 丁酸盐显著提升TILs诱导的类器官凋亡（图1D），且与抗PD-1联用后效果更显著。
• 丁酸盐增加了CD8+ T细胞中IFN-γ+、TNF-α+和Granzyme B+的比例（图1E），表明其激活了T细胞的细胞毒性功能。

2. GNLY+CD8+ T细胞的关键作用：

• scRNA-seq发现NaBu特异性扩增了GNLY+CD8+ T细胞亚群（图2B），该亚群高表达细胞毒性分子（GNLY、GZMB、PRF1）和趋化因子（CXCR3、IL-16）（图2C）。
• 联合抗PD-1后，GNLY+CD8+ T细胞比例进一步增加，提示其是丁酸盐增效的核心效应细胞。

• KEGG分析显示GNLY+CD8+ T细胞中NF-κB通路富集（图2D）。
• 实验证实NaBu促进NF-κB（p65）磷酸化、核转位及与GNLY启动子结合（图2G-H），从而上调GNLY表达（图2I）。
• 使用TLR5抑制剂TH1020可阻断丁酸盐诱导的NF-κB活化和GNLY+CD8+ T细胞扩增（图2H-I），验证了NF-κB的关键作用。

研究意义与创新点
1. 转化医学价值：

• 丁酸盐作为天然代谢物，安全性高，可能成为MSS-CRC免疫治疗的辅助药物，尤其适用于对抗PD-1疗法耐药的患者。
• 研究为“肠道菌群-代谢物-免疫治疗”联用策略提供了实验依据。

2. 技术亮点：

• 患者来源类器官与自体TILs共培养系统，更贴近人类肿瘤微环境的复杂性。
• 结合scRNA-seq和功能实验，从单细胞水平解析了丁酸盐的靶细胞亚群。

3. 机制突破：

• 首次揭示丁酸盐通过NF-κB-GNLY轴激活CD8+ T细胞，为优化联合治疗方案提供了新靶点。

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[1]Zhang Y, Song W, Zhou L, et al. Bacteria-metabolite butyrate boosts anti-PD1 efficacy in colorectal cancer patient-derived organoids through activating autologous tumour-infiltrating GNLY+CD8+ T cells. Gut. Published online June 1, 2025. doi:10.1136/gutjnl-2025-335306