248 IMUNOLOGIJA, SEROLOGIJA, TRANSPLANTACIJA Zdrav Vestn | maj – junij 2023 | Letnik 92 | https://doi.org/10.6016/ZdravVestn.3337 Avtorske pravice (c) 2023 Zdravniški Vestnik. To delo je licencirano pod Creative Commons Priznanje avtorstva-Nekomercialno 4.0 mednarodno licenco. Vpliv mikrobiote na delovanje imunskega sistema in zaviralcev imunskih kontrolnih točk Impact of microbiota on the immune system and immune checkpoint inhibitors Nežka Hribernik,1 Karla Berlec,1 Romana Marinšek Logar2 Izvleček Imunski sistem je ključen pri nadzoru nastanka in rasti malignih celic. Z imunoterapijo z zaviralci imunskih kontrolnih točk je imunski sistem postal eden pomembnejših tarč onkološkega zdravljenja. Sorazmerno visok delež onkoloških bolnikov na to zdravljenje še vedno ne odgovori. Črevesna mikrobiota bi glede na zadnja spoznanja lahko postala način premagova- nja odpornosti na imunoterapijo. Možni načini modulacije mikrobiote so prehranska strategija, probiotiki in fekalna tran- splantacija mikrobiote. Ovire pri raziskovanju mikrobiote in njene uporabe pri zdravljenju z zaviralci imunskih kontrolnih točk so zaenkrat nestandardizirani pristopi k analizi mikrobiote, geografske razlike v mikrobioti, vpliv kulture ter načina življenja itd. V teku so številne predklinične in klinične raziskave, nekatere že z obetavnimi rezultati. Z obdelavo mikrobiote bi bila lahko obravnava onkoloških bolnikov še bolj personalizirana in holistična. Abstract The immune system plays a critical role in controlling the formation and growth of malignant cells. By using immunother- apy with immune checkpoint inhibitors, the immune system has become one of the most important targets for treatment. However, a relatively high proportion of cancer patients still do not respond to this treatment. In light of recent find- ings, the gut microbiota may be a way to overcome resistance and make treatment effective in a larger group of patients. Possible ways to modulate the microbiota include diet, probiotics, and faecal microbiota transplantation. Obstacles to the study of the microbiota and its use in immune checkpoint inhibitor therapy currently include nonstandard approaches to microbiota analysis, geographic differences in the microbiota, the influence of culture and lifestyle, etc. A number of preclinical and clinical studies are currently underway, some with promising results. In the future, manipulation of the microbiota may become one of the approaches for even more personalised and holistic treatment of cancer patients. Zdravniški VestnikSlovenia Medical Journal 1 Oddelek za internistično onkologijo, Onkološki inštitut Ljubljana, Ljubljana, Slovenija 2 Oddelek za mikrobiologijo, Katedra za mikrobno diverziteto, mikrobiomiko in biotehnologijo, Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani, Ljubljana, Slovenija Korespondenca / Correspondence: Nežka Hribernik, e: nezka.hribernik@gmail.com Ključne besede: mikrobiota; zaviralci imunskih kontrolnih točk; neodzivnost na imunoterapijo; probiotiki; fekalna transplantacija Key words: microbiota; immune checkpoint inhibitors; immunotherapy resistance; probiotics; faecal transplantation Prispelo / Received: 13. 2. 2022 | Sprejeto / Accepted: 22. 8. 2022 Citirajte kot/Cite as: Hribernik N, Berlec K, Marinšek Logar R. Vpliv mikrobiote na delovanje imunskega sistema in zaviralcev imunskih kontrolnih točk. Zdrav Vestn. 2023;92(5–6):248–55. DOI: https://doi.org/10.6016/ZdravVestn.3337 eng slo element sl article-lang 10.6016/ZdravVestn.3337 doi 13.2.2022 date-received 22.8.2022 date-accepted Immunology, serology, transplantation Imunologija, serologija, transplantacija discipline Professional article Strokovni članek article-type Impact of microbiota on the immune system and immune checkpoint inhibitors Vpliv mikrobiote na delovanje imunskega sistema in zaviralcev imunskih kontrolnih točk article-title Impact of microbiota on the immune system and immune checkpoint inhibitors Vpliv mikrobiote na delovanje imunskega sistema in zaviralcev imunskih kontrolnih točk alt-title microbiota, immune checkpoint inhibitors, immunotherapy resistance, probiotics, faecal transplantation mikrobiota, zaviralci imunskih kontrolnih točk, neodzivnost na imunoterapijo, probiotiki, fekalna transplantacija kwd-group The authors declare that there are no conflicts of interest present. Avtorji so izjavili, da ne obstajajo nobeni konkurenčni interesi. conflict year volume first month last month first page last page 2023 92 5 6 248 255 name surname aff email Nežka Hribernik 1 nezka.hribernik@gmail.com name surname aff Karla Berlec 1 Romana Marinšek Logar 2 eng slo aff-id Department of Medical Oncology, Institute of Oncology Ljubljana, Ljubljana, Slovenia Oddelek za internistično onkologijo, Onkološki inštitut Ljubljana, Ljubljana, Slovenija 1 Department of Microbiology, Chair of Microbial Diversity, Microbiomics and Biotechnology, Faculty of Biotechnology, University of Ljubljana, Ljubljana, Slovenia Oddelek za mikrobiologijo, Katedra za mikrobno diverziteto, mikrobiomiko in biotehnologijo, Biotehniška fakulteta, Univerza v Ljubljani, Ljubljana, Slovenija 2 249 STROKOVNI ČLANEK Vpliv mikrobiote na delovanje imunskega sistema in zaviralcev imunskih kontrolnih točk 1 Uvod Na področju sistemskega onkološkega zdravljenja smo v zadnjih letih priča izjemnemu napredku, regi- striranih je vedno več novih specifičnih zdravil, ki več ali manj prispevajo k preživetju in kakovosti življenja onkoloških bolnikov. Eno prelomnih odkritij načinov sistemskega zdravljenja je imunoterapija z zaviralci imunskih kontrolnih točk (ZIKT). Njuna odkritelja, James P. Allison in Tasuku Honjo, sta leta 2018 za svoje delo prejela Nobelovo nagrado na področju medicine. Gre za popolnoma novo skupino zdravil za zdravljenje onkoloških bolnikov. Način delovanja je bistveno dru- gačen od delovanja citostatskega zdravljenja. Čeprav pri določenih malignomih doseže dober odgovor na zdravljenje, še vedno kar visok delež bolnikov nanj ne odgovori. Vzroki odpornosti na imunoterapijo z ZIKT so področje intenzivnih raziskav, med katerimi dobiva vedno večji pomen vloga mikrobiote (1). V tem pri- spevku želimo povzeti nova dognanja o pomenu mi- krobiote za imunski odgovor in o njenem vplivu na učinkovitost specifičnega onkološkega zdravljenja z ZIKT. 2 Zaviralci imunskih kontrolnih točk 2.1 Način delovanja Maligna celica za svoje preživetje uporablja različ- ne mehanizme pobega. Eden od njih je tudi onespo- sobljenje bolnikovega imunskega sistema preko za- vrtja ključnih imunskih kontrolnih točk v imunskih signalnih poteh. Med terapevtsko pomembne imunske kontrolne točke zaenkrat uvrščamo citotoksični T-lim- focitni antigen 4 (CTLA-4), antigen za programirano celično smrt 1 (PD-1) in ligand za programirano celič- no smrt (PD-L1) (2). CTLA-4 je receptor na površini limfocitov T, ki modulira ko-stimulacijsko signalizaci- jo CD28 (protein Cluster of Differenciation 28) z ligan- doma CD80 in CD86. Ta dva sta izražena na površini antigen predstavljajočih celic (APC) med zgodnjo fazo imunskega odgovora. PD-1, prav tako imunska kon- trolna točka, je receptor na površini limfocitov T in B ter na naravnih celicah ubijalkah in mieloidnih celicah. Ta prepoznava in se veže na endogene ligande PD-L1 in PD-L2. Ob aktiviranju CTLA-4 in PD-1 ali obeh se zavre odgovor limfocitov T ter sproži imunska toleran- ca (2,3). Monoklonska protitelesa proti tem imunskim kontrolnim točkam imenujemo zaviralci imunskih kontrolnih točk (ZIKT) in jih uvrščamo v skupino imunoterapevtikov (3). Ti ponovno vzpostavijo in ak- tivirajo imunski sistem, ki je nato sposoben prepoznati in uničiti maligno celico. Z ZIKT se poveča število limfocitov T (celic CD8), tako za tumor specifičnih, ki povzročijo protitumorski učinek, kot tudi avtoreaktivnih celic T, ki lahko pov- zročijo avtoimunski odgovor. Ti avtoimunski odgovo- ri so vzrok neželenim učinkom ZIKT. Imenujemo jih imunsko pogojeni neželeni učinki. Avtoreaktivne ce- lice T lahko infiltrirajo kateri koli organ v telesu. Zato je spekter neželenih učinkov zelo širok. Prizadet je lah- ko kateri koli organ (4,5). Imunsko pogojeni neželeni učinki ZIKT so odvisni od vrste ZIKT. Ob zdravljenju z zaviralci PD-(L)1 se resni imunsko pogojeni neželeni učinki pojavijo pri okoli 15 % bolnikov, pri zaviralcih CTLA-4 pri 25 % in pri kombinirani imunoterapiji pa pri okoli 50–60 % bolnikov (5,6). 2.2 Indikacije za zdravljenje z zaviralci imunskih kontrolnih točk Med ZIKT imamo v Sloveniji za zdravljenje za- enkrat na voljo: • protitelesa proti citotoksičnemu T-limfocitnemu antigenu 4 (anti-CTLA-4) – ipilimumab; • protitelesa proti programirani celični smrti 1 (an- ti-PD-1) – pembrolizumab, cemiplimab in nivolu- mab; • protitelesa proti ligandu za programirano celično smrt (anti-PD-L1) – durvalumab, atezolizumab in avelumab. Indikacij za zdravljenje je vedno več, sistematično pa so predstavljene v Tabeli 1. 2.3 Odpornost na zdravljenje Pozitivni odgovori na zdravljenje z ZIKT se giblje- jo od 10 do 30 % pri monoimunoterapiji in do 60 % pri kombinirani imunoterapiji (kombinacija protiteles anti-CTLA-4 in anti-PD-1). Posebnost delovanja imu- noterapije oz. ZIKT je dolgotrajnost doseženih odgo- vorov na zdravljenje. Taka oblika krivulje odgovora na zdravljenje je specifična za ZIKT (Slika 1) (3). Še vedno pomemben delež bolnikov na zdravljenje 250 IMUNOLOGIJA, SEROLOGIJA, TRANSPLANTACIJA Zdrav Vestn | maj – junij 2023 | Letnik 92 | https://doi.org/10.6016/ZdravVestn.3337 ne odgovori (Slika 1). Vzroki odpornosti na ZIKT so predmet številnih raziskav. Možni vzroki so lahko mi- krookolje, imunogenost tumorja in običajni mehaniz- mi preživetja maligne celice, kot so genomska nesta- bilnost maligne celice, njena sposobnost za indukcijo angiogeneze, uravnavanje energijske porabe celic in premagovanje celične smrti. V zadnjih letih ima vedno večji pomen tudi sestava mikrobiote bolnika, ki naj bi prav tako vplivala na odgovor na zdravljenje z ZIKT (3,7,8). 3 Črevesna mikrobiota in imunski sistem Črevesna mikrobiota je zelo kompleksen in hkrati stabilen sistem, ki je sorazmerno specifičen za posame- znika. Oblikuje se do približno 3. leta starosti. Število mikroorganizmov se po dolžini prebavne cevi povečuje, v želodcu znaša do 104 CFU/g gram vsebine (angl. colony forming units, CFU), v debelem črevesju pa od 109 do 1012 CFU/g. V človeškem organizmu je okoli 39 trilijonov bak- terij, ki so v neprestani interakciji z gostiteljem, tako na površini kože kot na sluznicah. Različnih črevesnih bakte- rij je preko tisoč, od tega jih je okoli 85 % nujno potrebnih za normalno delovanje črevesja. Manjši delež jih je poten- cialno patogenih. Glavna naloga mikrobiote je, da svoje- mu gostitelju pomaga razgraditi zaužito hrano na osnov- ne hranilne snovi. Črevesna mikrobiota vpliva na lokalne in sistemske funkcije metabolizma, vnetnega procesa in imunskega sistema, karcinogeneze. Glede na zadnja spoz- nanja pa tudi modulira odgovor na sistemsko onkološko zdravljenje. Tabela 2 prikazuje, kako vpliva črevesna mi- krobiota na človeka (9). Legenda: ZIKT – zaviralci imunskih kontrolnih točk; PD-L1 – ligand za programirano celično smrt; PD-1 – antigen za programirano celično smrt 1; CTLA-4 – citotoksični T-limfocitni antigen 4; MSI-H – mikrosatelitna nestabilnost. Vrsta ZIKT Registrirano v Sloveniji Indikacije PD-L1 monoklonska protitelesa Durvalumab • lokalno napredoval, neresektabilen nedrobnocelični rak pljuč po kemoradioterapiji na osnovi platine. Avelumab • metastatski karcinom Merklovih celic, • metastatski karcinom ledvičnih celic (prvi red zdravljenja v kombinaciji z aksitinibom). Atezolizumab • lokalno napredoval ali metastatski urotelijski karcinom; • razsejan trojno negativni rak dojke; • hepatocelularni karcinom. PD-1 monoklonska protitelesa Cemiplimab • metastatski ali lokalno napredovali ploščatocelični karcinom kože. Nivolumab in Pembrolizumab • metastatski melanom (v monoimunoterapiji ali v kombinaciji z zaviralcem CTLA-4); • melanom, stadij III, po kirurški resekciji; • lokalno napredovali ali metastatski nedrobnocelični rak pljuč; • metastatski karcinom ledvičnih celic (v kombinaciji z zaviralcem CTLA- 4); • klasični Hodkinov limfom; • metastatski ali lokalno napredovali ploščatocelični karcinom glave in vratu; • metastatski ali lokalno napredovali urotelijski karcinom; • maligni mezoteliom plevre; • metastatski karcinom rektuma/kolona, ki je MSI-H ali dMMR; • metastatski ploščatocelični karcinom požiralnika; • metastatski adenokarcinom želodca. CTLA-4 monoklonska protitelesa Ipilimumab • metastaski melanom (v monoimunoterapiji ali v kombinirani imunoterapiji); • razsejani karcinom ledvičnih celic (v kombinaciji z nivolumabom); • metastatski drobnocelični karcinom pljuč; • maligni mezoteliom plevre; • MSI-H karcinom rektuma/kolona. Tabela 1: Indikacije za posamezne zaviralce imunskih kontrolnih točk (na dan 1. 9. 2021). 251 STROKOVNI ČLANEK Vpliv mikrobiote na delovanje imunskega sistema in zaviralcev imunskih kontrolnih točk Pri odraslih je mikrobiota primarno sestavljena iz bakterij Firmicutes in Bacteroidetes, sledijo pa jim Acti- nobacteriaceae, Proteobacteriaceae, Fusobacteriaceae in druge. Njihovo razmerje je odvisno od dela prebavne cevi. Na sestavo posameznikove mikrobiote vplivajo različni dejavniki, kot so materina mikrobiota, način rojstva (carski rez ali vaginalni porod), prehrana, pre- jemanje antibiotikov in drugih zdravil, prebolele bo- lezni, genetika, drugi dejavniki okolja (9). Na ravni črevesja poteka med mikrobioto in imun- skim sistemom t. i. »crosstalk«. Ta komunikacija je ključna, saj omogoča toleranco komenzalnih bakterij in prepoznavo oportunističnih nevarnih bakterij, pre- preči njihovo invazijo in s tem okužbe. Poleg lokalnega imunskega odziva mikrobiota tudi sistemsko vpliva na prirojen in pridobljen imunski sistem ter pomaga obli- kovati celotni imunski sistem (9-11). Komunikacija med mikrobioto in imunskim sis- temom je možna že zaradi same strukture prebavne poti. Tik pod sluznico je namreč plast vezivnega tkiva, ki vsebuje imunske APC (antigen predstavitvene celi- ce) in prirojene limfoidne celice ter limfocite T in B. Vse te celice sestavljajo tako imenovani GALT (angl. gut associated lymphoid tissue), ki predstavlja kar 70 % celotnega imunskega sistema človeškega telesa (10). Črevesna mikrobiota vpliva na lokalni imunski sistem z različnimi bakterijskimi metaboliti (npr. z li- popolisaharidi in flagelini), ki se vežejo na receptorje epitelnih celic sluznice, in s kratkoverižnimi maščob- nimi kislinami, ki vplivajo na zvišano tvorbo protite- les IgA v plazemskih celicah. IgA primarno delujejo tako, da blokirajo adherenco bakterij na epitelne ce- lice in neposredno vplivajo na bakterijsko virulenco. Legenda: MALT – limfoidno tkivo, povezano s sluznico (angl. mucosa-associated lymphoid tissue). Lokalni učinki gastrointestinalne mikrobiote Sistemski učinki gastrointestinalne mikrobiote Fiziološke funkcije absorpcija hranil, sinteza vitaminov, metabolizem hormonov in žolča, fermentacija ogljikovih hidratov, krepitev pregrade sluznice, imunski sistem sluznice. metabolizem, nevrološke, kognitivne in psihične funkcije, srčnožilne in mišičnoskeletne funkcije, cirkadiani ritem, staranje, vnetje in imunski sistem. Neonkološke bolezni, povezane z mikrobioto vnetne črevesne bolezni, gastritis in ulkusi želodca. debelost, inzulinska rezistenca, srčnožilne bolezni, avtoimune bolezni, nealkoholna zamaščenost jeter. Onkološke bolezni, povezane z mikrobioto rak želodca (Helicobacter pylori), rak debelega črevesja in danke (Escherichia coli, Fusobacterium spp., Bacteroides fragilis), karcinom žolčnika (Salmonella enterica Typhy). limfom MALT, kožni in očesni limfom, hepatocelularni karcinom, rak dojke, rak prostate. Onkološko zdravljenje gastrointestinalna toksičnost, onkološkega zdravljenja. učinkovitost kemoterapije in imunoterapije, toksičnost onkološkega zdravljenja. Tabela 2: Lokalni in sistemski učinki gastrointestinalne mikrobiote. Povzeto po Roy, et al., 2017 (9). Slika 1: Prikaz krivulj preživetja ob zdravljenju s specifičnim sistemskim onkološkim zdravljenjem. Povzeto po Emens, et al., 2017 (3). Legenda: PD-1 – antigen za programirano celično smrt 1; CTLA-4 – citotoksični T-limfocitni antigen; X – drugi terapevtski pristopi. 252 IMUNOLOGIJA, SEROLOGIJA, TRANSPLANTACIJA Zdrav Vestn | maj – junij 2023 | Letnik 92 | https://doi.org/10.6016/ZdravVestn.3337 Kratkoverižne maščobne kisline, ki so prisotne v obliki soli, kot so acetat, butirat in propionat, so tudi hranila za sluznične celice (10). Mesto pridobljenega imun- skega odgovora na črevesne bakterije oz. diferencia- cije naivnih limfocitov T je v lokalnih mezenterialnih bezgavkah črevesja. Posamezne bakterije mikrobiote lahko različno vplivajo na odgovor limfocitov T. Npr. Bacteroides fragilis in Clostridium klastri XIVa, IV, XVIII so pomembni kazalniki diferenciacije regulacij- skih celic T (10). Po zorenju celic T v bezgavkah lahko te potujejo po telesu in sistemsko vplivajo na imunski odgovor. Igrajo tudi pomembno vlogo v črevesju, kjer vplivajo na tvorbo imunosupresivnih citokinov (IL-10) in na sluznično toleranco preko regulacijskih celic T. Celice T so zelo pomembne za zaščito pred bakterij- skimi in glivičnimi okužbami, preko svojih citokinov vplivajo tudi na tvorbo tesnih stikov in na izločanje protimikrobnih proteinov (10). Črevesje je tesno povezano tudi z živčnim siste- mom. Imunski sistem črevesja vpliva na vnetni refle- ksni krog in na holinergično protivnetno pot. Vnetni refleksni krog je sestavljen iz prirojenega imunskega sistema, ki povzroči sprostitev vnetnih parametrov, ak- tiviranje vagusnega živca in odgovora na ravni možga- nov. Inervacija vagusnega živca je še posebej pomemb- na za prenos vseh informacij mehano-receptorjev, ki se aktivirajo ob okvari sluznice zaradi toksičnosti on- kološkega sistemskega zdravljenja. Ti signali potujejo nato na višje ravni, kot so hipotalamus, hipokampus in frontalni reženj možganov, kjer se oblikujejo eferentni signali, ki potujejo preko motoričnega vagusnega živca in spodbudijo sintezo inhibitorskih citokinov, znižanje imunosupresivnih hormonov … Tudi na ta način se uravnava sistemsko in lokalno vnetje v črevesju. Go- vorimo o »povezavi mikrobiota – črevesje - možgani« (10,11). V normalnih pogojih stabilnega delovanja čreves- ja prevladujejo nevtralni in za zdravje koristni mi- kroorganizmi. Okvara ravnovesja mikrobiote pa vodi v disbiozo, ko se namnožijo oportunistične patogene bakterije, zmanjša se raznolikost bakterij in stabilnost mikrobiote. Disbioza vodi v okvaro lokalnega, loko- regionalnega in sistemskega imunskega odgovora, za katerega je značilna okvara črevesne sluznice, translo- kacija bakterij v mezenterjalne bezgavke ter periferno ožilje, ki končno pripelje do intenzivnega lokalnega in sistemskega vnetnega odziva. Prav tako disbioza vodi v okvaro povezave med črevesjem in nevrološkim siste- mom, kar vodi v moteno kognicijo (9-12). 4 Črevesna mikrobiota in vpliv na učinkovitost in toksičnost zaviralcev imunskih kontrolnih točk 4.1 Učinkovitost zaviralcev imunskih kontrolnih točk in mikrobiota Črevesna mikrobiota bi lahko postala eden od prediktivnih označevalcev odgovora na zdravljenje z ZIKT. Prve raziskave na mišjih modelih so pokazale občutno nižjo učinkovitost terapije z anti-CTLA-4 pri miših, ki so prejemale širokospektralno antibiotično terapijo. Prav tako so poročali o boljših odgovorih na zdravljenje z ZIKT ob hranjenju miši z Bacteroides fragilis, Bacteroides thetaiotaomicron ali Burkholderia cepacia. Večja prisotnost vrst rodu Bifidobacterium pa je bila povezana s kasnejšim napredovanjem maligne bolezni in boljšim odgovorom na anti-PD-1 zdravlje- nje. Ob oralnem nadomeščanju pripravkov probio- tikov z bifidobakterijami so pri miših celo obnovili učinkovitost anti-PD-1 zdravljenja preko zvišane tu- morske infiltracije in preko višje tvorbe interferon ga- ma (IFN-ɣ) (13). Tudi nekatere druge raziskave so potrdile vpliv mikrobiote na učinkovitost ZIKT pri ljudeh. Med po- membnejšimi je bila objavljena raziskava na področju raka pljuč, ledvic in urotelijskega raka. Dokazali so, da so imeli bolniki statistično značilno krajše preživetje, če so ob pričetku zdravljenja z ZIKT prejemali antibi- otično zdravljenje. To kaže na to, da je bilo z antibio- tičnim zdravljenjem porušeno ravnovesje mikrobiote, kar je vplivalo na imunski sistem in s tem na slabšo učinkovitost ZIKT (9,12,14,15). Prav tako so bolniki z večjo raznolikostjo bakterij v črevesni mikrobioti bolj- še odgovorili na zdravljenje. Ti so imeli večjo količino bakterij iz skupin Clostridiales, Ruminococcaceae in Faecalibacterium. Bolniki, ki niso odgovorili na ZIKT, pa naj bi imeli manjšo raznolikost in večjo prisotnost Bacteroidales (10,14,16). 4.2 Toksičnost zaviralcev imunskih kontrolnih točk in mikrobiota Potekajo klinične raziskave, ki analizirajo bolnikovo mikrobioto kot dejavnik tveganja oz. zaščitni dejavnik pred imunsko pogojenimi neželenimi učinki. Predkli- nični modeli so pokazali manj toksičnosti pri miših na terapiji z anti-CTLA-4, ki so sočasno prejemale Bacte- riodes fragilis in Burkholderia cepacia. Vpliv črevesne 253 STROKOVNI ČLANEK Vpliv mikrobiote na delovanje imunskega sistema in zaviralcev imunskih kontrolnih točk mikrobiote so preučevali tudi pri človeku. Bolniki brez imunsko pogojenega kolitisa ob anti-CTLA-4 terapiji so imeli značilno drugačno mikrobioto kot bolniki z imunsko pogojenim kolitisom. Več je bilo namreč bak- terij iz debla Bacteroidetes. Glede na te in še na mnoge druge raziskave bo verjetno mikrobiota pomemben zaščitni dejavnik pred toksičnostjo ZIKT (9,10,17). 5 Obdelava mikrobiote in vpliv na zdravljenje z zaviralci imunskih kontrolnih točk Nekatere novejše raziskave kažejo na to, da bi ob- delava intestinalne mikrobiote lahko prispevala k on- kološki sistemski terapiji. Na sestavo mikrobiote lahko vplivamo s prehransko strategijo, probiotiki in fekalno presaditvijo mikrobiote. Prehranska strategija je eden najpomembnejših de- javnikov, ki vpliva na sestavo mikrobiote. Spremembe v prehranskem režimu lahko pomembno spremenijo sestavo mikrobiote v prebavni cevi v sorazmerno krat- kem času in tako posredno vplivajo na zdravje imun- skega sistema (angl. immune health). Najpomembnej- še hranilo so vlaknine, ki vplivajo na večjo raznolikost mikrobiote in spremenijo deleže posameznih bak- terijskih skupin. Ob večjem vnosu vlaknin se poveča količina bakterij Fusobacterium prausnitzii (imunsko spodbujevalni tip bakterij) in količina kratkoveriž- nih maščobnih kislin, ki jih te izločajo, v vzorcih bla- ta. Prehrana brez živalskih maščob vpliva na manjšo zastopanost za zdravje neugodnih bakterij iz skupine Bacteroidales (9-12,17,18). Ker prehranska strategija pomembno vpliva na sestavo mikrobiote, bi preko nje lahko posredno vplivali na učinkovitost sistemske on- kološke terapije. Prehransko stanje bolnikov z rakom je tudi sicer iz- rednega pomena in vpliva tako na napoved izida kot na neželene učinke sistemskega zdravljenja (9). Prehran- sko svetovanje je pomemben del multidisciplinarne obravnave onkoloških bolnikov. Leta 2008 je bila na Onkološkem inštitutu Ljubljana vzpostavljena Enota za klinično prehrano ter kot prva v Sloveniji vključi- la strokovno izvajanje multidisciplinarnega procesa prehranske obravnave v vse faze zdravljenja bolnikov z rakom. Ima pa prehranska strategija tudi velik pomen v primarni preventivi raka. Nezdrava prehrana je eden ključnih dejavnikov tveganja za nastanek raka. Izsledki epidemioloških raziskav so npr. dokazali, da uživanje predelanega mesa poveča tveganje za nastanek raka debelega črevesja in danke. Predelano meso namreč vsebuje nitrite, nitrate in druge konzervanse, ki se razgradijo na N-nitroza spojine, te pa poškodujejo čre- vesno sluznico, kar vpliva na karcinogenezo (19,20). Pri prebavi mesa v človekovih prebavilih igrajo svojo vlogo tudi mikroorganizmi in njihova produkcija to- ksičnih aminov, ki delujejo kancerogeno (19). V Slove- niji se izvajajo cilji in ukrepi iz Nacionalnega programa o prehrani in telesni dejavnosti za zdravje, z namenom, da bi izboljšali prehranske navade prebivalcev ter po- večali telesno dejavnost in zmanjšali sedeči življenjski slog prebivalstva. Poleg prilagoditve prehranskega režima bolnikov, kažejo dober potencial za manipuliranje mikrobiote tudi probiotični pripravki. Probiotiki so živi mikro- organizmi, ki kot dodatek prehrani izboljšujejo pre- hransko in mikrobno ravnovesje v prebavilih ter s tem vplivajo na krepitev črevesnega in sistemskega imun- skega sistema. Najpogosteje se uporabljajo probiotiki, ki vsebujejo bakterije iz rodov Lactobacillus (npr. L. acidophilus, L. casei, L. gasseri, L. rhamnosa GG …) in Bifidobacterium (npr. B. bifidum, B. thermophilum, B. longum, B. breve, B. infantis …) ter Enterococcus (npr. E. faecium) (18,21,22). Probiotiki posredno krepijo pregrado črevesne ste- ne in njeno obnovo s fermentacijo kratkoverižnih ma- ščobnih kislin, ki so prisotne v obliki soli, kot so acetat, butirat in propionat. Ti presnovki so hranilne snovi za sluznične celice in zato pospešujejo njihovo rast. Prav tako povečajo absorpcijo vode in neposredno vplivajo na tvorbo vnetnih mediatorjev, kot so interlevkini IL- 6, IL-10 in drugi. Probiotične bakterije so tudi sposob- ne zasesti mesto na črevesni sluznici, kamor se sicer pripenjajo patogene bakterije. Pozitiven učinek probi- otikov je povečan imunski odziv (18). Uporaba probiotikov pri onkoloških bolnikih se je preizkušala v kliničnih raziskavah, ki so v večini pre- učevale varnost njihove uporabe in vpliv na sestavo mikrobiote bolnikov (22). Prve klinične raziskave so napravili pri bolnikih s karcinomom debelega črevesja in danke. Dokazano je bilo, da se z uporabo probio- tikov spremeni lokalni imunski odziv sluznice, ker je bila spremenjena namreč sestava citokinov na površini sluznice (23). V teku je vedno več raziskav o uporabi probiotikov pri drugih vrstah raka, ki preučujejo tudi različne sestave probiotikov, njihovo stabilnost in vpliv na mikrobioto. Te bodo sčasoma verjetno odgovorile na vprašanje, ali uporaba probiotikov pri zdravljenju bolnikov z imunoterapijo vpliva na boljši odgovor na zdravljenje in zniža toksičnost imunoterapije. Zaenkrat to še ni bilo nedvoumno dokazano, zato njihova upo- raba še ni del standardnega priporočila glede podpor- ne terapije bolnikom, ki se zdravijo z ZIKT (18,22,23). 254 IMUNOLOGIJA, SEROLOGIJA, TRANSPLANTACIJA Zdrav Vestn | maj – junij 2023 | Letnik 92 | https://doi.org/10.6016/ZdravVestn.3337 Fekalna transplantacija mikrobiote je najbolj nepo- sreden način manipuliranja mikrobiote, in sicer pre- saditev celotne mikrobiote iz gostitelja v prejemnika. Pripravki FMT se lahko jemljejo per oralno v obliki li- ofiliziranih ali zmrznjenih pripravkov ali neposredno z endoskopskim posegom (kolonoskopija). FMT se je že izkazala kot uspešna in varna metoda pri drugih skupi- nah bolnikov, npr. pri okužbi s Clostridium difficile, ki je odporna na standardno zdravljenje (23). Klinične raziskave s FMT pri onkoloških bolnikih so še v povojih. FMT se prav posebej preučuje pri bol- nikih, ki prejemajo ZIKT z željo, da bi preko vplivanja na mikrobioto lahko obšli primarno ali sekundarno odpornost na zdravljenje z ZIKT (9,13,14,17,21). V letu 2020 je bila objavljena klinična raziskava faze I, v kateri so bolnikom z razsejanim malignim melano- mom, ki so bili odporni na ZIKT, presadili mikrobi- oto bolnikov, ki so dobro odgovarjali na zdravljenje z ZIKT. Primarni opazovani izid je bila varnost in izve- dljivost presaditve mikrobiote, sekundarni opazovani izid pa spremembe v imunskem odgovoru in objektiv- ni odgovor na zdravljenje (24). Donorja mikrobiote sta bila bolnika z razsejanim malignim melanomom, pri katerih je bil ob zdravljenju z ZIKT dosežen popolni odgovor, ki je vztrajal več kot leto dni. Prejemnikov mikrobiote je bilo 10 bolnikov, ki so imeli diagno- zo razsejanega malignega melanoma in pri katerih je bolezen napredovala vsaj po enem redu zdravljenja z ZIKT z zaviralci PD-1. Po protokolu so bolnikom pre- jemnikom pred FMT eradicirali njihovo mikrobioto s peroralnini antibiotiki. FMT so nato izvedli preko ko- lonoskopske aplikacije mikrobiote in preko oralnega zaužitja kapsul mikrobiote, ki so jo nadalje prejemali vzdrževalno v kapsulah vsakih 14 dni. Ob tem so bol- niki ponovno prejeli specifično sistemsko zdravljenje z ZIKT. Objektivni odgovor na ponovno zdravljenje z ZIKT je bil dokazan pri 3 bolnikih od 10, od tega sta 2 bolnika dosegla delni, 3. bolnik pa popolni odgovor na zdravljenje. Podrobno so analizirali tudi mikrobioto posameznega bolnika, tako dajalcev kot prejemnikov. Pri dajalcih so pri enem opazili izrazito veliko bakterij različnih rodov družine Veillonellaceae, pri drugem iz družine Ruminococceae, pri obeh pa iz družine Lach- nospiraceae. Pri prejemnikih so po izvedeni FTM so dokazali več bakterijskih rodov, ki dobro vplivajo na imunsko delovanje, in sicer iz družine Veillonellaceae, ter zmanjšanje Bifidobacterium bifidum, ki vpliva na imunsko toleranco. Pri 3 bolnikih, ki so odgovorili na zdravljenje, so po FTM beležili izredno veliko rodov bakterij iz družine Enterococcaceae in veliko bakte- rij vrste Streptococcus australis. Podobne težnje pa so opazili tudi pri nekaj bolnikih, ki niso odgovorili na zdravljenje, zato ni bilo moč zaključiti, katera prevla- dujoča mikrobiota bi lahko vplivala na odgovor na zdravljenje. Preverili so tudi izhodiščno mikrobioto teh 3 bolnikov, ki so odgovorili na zdravljenje, a se ni razlikovala od mikrobiote ostalih 7 bolnikov (24). Opisana klinična raziskava je spodbuda za nadaljnja raziskovanja na področju imunoterapije in FMT. Pro- tokol FMT se je izkazal kot varen in izvedljiv, lahko pa tudi učinkovit. Ostaja pa veliko dilem in odprtih vpra- šanj. Kateri bakterijski tipi oz. katera bi bila najbolj op- timalna sestava mikrobiote, ki bi vplivala na uspešnost ZIKT, je neznanka. Postopek eradiciranja mikrobiote z antibiotiki ima vprašljiv pomen znotraj protokola FMT. Dokazano je namreč, da se črevesna mikrobiota prila- godi na jemanje eksogeno vnesenih donorskih bakterij brez kakršnih koli predhodnih postopkov odstranitve. Uporaba antibiotikov širokega spektra pa še dodatno vodi v razvoj odpornosti in disbiozo. Kljub številnim dilemam rezultati opisane klinične raziskave podpirajo koncept premagovanja odpornosti na imunoterapijo z moduliranjem črevesne mikrobiote (25). 6 Zaključek Zdravljenje z ZIKT je del standardnega onkološke- ga zdravljenja. Žal ima korist od te vrste imunotera- pije le omejen delež bolnikov. Neodzivnost na ZIKT je predmet številnih raziskav, preučevanje vpliva mi- krobiote nanjo pa je med pomembnejšimi. V teku je več raziskav, ki preučujejo manipulacijo mikrobiote pri onkoloških bolnikih. Zaradi pomembnih razlik pri zasnovah raziskav je zaenkrat težko oblikovati tr- dne zaključke. Ovire, ki se pojavljajo ob raziskovanju mikrobiote, so nestandardiziranost pristopov k analizi mikrobiote, geografske razlike mikrobiote, vpliv kultu- re ter načini življenja itd. Potrebno bo ugotoviti, kako na delovanje imunskega sistema in sistemsko terapijo poleg mikrobiote vplivajo tudi nebakterijski organiz- mi, kot so glive, virusi ter protozoi, ki prav tako pose- ljujejo naše črevesje. Če bomo sposobni premostiti te ovire, bo v prihodnje verjetno manipuliranje mikrobi- ote eden novejših pristopov k še bolj personalizirani in holistični obravnavi onkoloških bolnikov. Izjava o navzkrižju interesov Avtorji nimamo navzkrižja interesov. 255 STROKOVNI ČLANEK Vpliv mikrobiote na delovanje imunskega sistema in zaviralcev imunskih kontrolnih točk Literatura 1. Robert C. A decade of immune-checkpoint inhibitors in cancer therapy. Nat Commun. 2020;11(1):3801. DOI: 10.1038/s41467-020-17670-y PMID: 32732879 2. Chen DS, Mellman I. Oncology meets immunology: the cancer-immunity cycle. Immunity. 2013;39(1):1-10. DOI: 10.1016/j.immuni.2013.07.012 PMID: 23890059 3. Emens LA, Ascierto PA, Darcy PK, Demaria S, Eggermont AM, Redmond WL, et al. Cancer immunotherapy: opportunities and challenges in the rapidly evolving clinicallandscape. Eur J Cancer. 2017;81:116-29. DOI: 10.1016/j.ejca.2017.01.035 PMID: 28623775 4. Postow MA, Sidlow R, Hellmann MD. Immune-Related Adverse Events Associated with Immune Checkpoint Blockade. N Engl J Med. 2018;378(2):158-68. DOI: 10.1056/NEJMra1703481 PMID: 29320654 5. Martins F, Sofiya L, Sykiotis GP, Lamine F, Maillard M, Fraga M, et al. Adverse effects of immune-checkpoint inhibitors: epidemiology, management and surveillance. Nat Rev Clin Oncol. 2019;16(9):563-80. DOI: 10.1038/s41571-019-0218-0 PMID: 31092901 6. Xing P, Zhang F, Wang G, Xu Y, Li C, Wang S, et al. Incidence rates of immune-related adverse events and their correlation with responsein advanced solid tumours treated with NIVO or NIVO+IPI: a systematic review and meta-analysis. J Immunother Cancer. 2019;7(1):341. DOI: 10.1186/s40425-019-0779-6 PMID: 31801636 7. Hanahan D, Weinberg RA. Hallmarks of cancer: the next generation. Cell. 2011;144(5):646-74. DOI: 10.1016/j.cell.2011.02.013 PMID: 21376230 8. Fares CM, Van Allen EM, Drake CG, Allison JP, Hu-Lieskovan S. Mechanisms of Resistance to Immune Checkpoint Blockade: Why Does Checkpoint InhibitorImmunotherapy Not Work for All Patients? Am Soc Clin Oncol Educ Book. 2019;39(39):147-64. DOI: 10.1200/EDBK_240837 PMID: 31099674 9. Roy S, Trinchieri G. Microbiota: a key orchestrator of cancer therapy. Nat Rev Cancer. 2017;17(5):271-85. DOI: 10.1038/nrc.2017.13 PMID: 28303904 10. Gopalakrishnan V, Helmink BA, Spencer CN, Reuben A, Wargo JA. The Influence of the Gut Microbiome on Cancer, Immunity, and Cancer Immunotherapy. Cancer Cell. 2018;33(4):570-80. DOI: 10.1016/j. ccell.2018.03.015 PMID: 29634945 11. Bajic JE, Johnston IN, Howarth GS, Hutchinson MR. From the Bottom-Up: Chemotherapy and Gut-Brain Axis Dysregulation. Front Behav Neurosci. 2018;12:104. DOI: 10.3389/fnbeh.2018.00104 PMID: 29872383 12. Murphy CL, OʼToole PW, Shanahan F. The Gut Microbiota in Causation, Detection, and Treatment of Cancer. Am J Gastroenterol. 2019;114(7):1036-42. DOI: 10.14309/ajg.0000000000000075 PMID: 30848738 13. Routy B, Le Chatelier E, Derosa L, Duong CP, Alou MT, Daillère R, et al. Gut microbiome influences efficacy of PD-1-based immunotherapy against epithelialtumors. Science. 2018;359(6371):91-7. DOI: 10.1126/science. aan3706 PMID: 29097494 14. Elkrief A, Derosa L, Kroemer G, Zitvogel L, Routy B. The negative impact of antibiotics on outcomes in cancer patients treated with immunotherapy:a new independent prognostic factor? Ann Oncol. 2019;30(10):1572-9. DOI: 10.1093/annonc/mdz206 PMID: 31268133 15. Zhang J, Dai Z, Yan C, Zhang W, Wang D, Tang D. A new biological triangle in cancer: intestinal microbiota, immune checkpoint inhibitorsand antibiotics. Clin Transl Oncol. 2021;23(12):2415-30. DOI: 10.1007/s12094- 021-02659-w PMID: 34125407 16. Buder-Bakhaya K, Hassel JC. Biomarkers for Clinical Benefit of Immune Checkpoint Inhibitor Treatment-A ReviewFrom the Melanoma Perspective and Beyond. Front Immunol. 2018;9:1474. DOI: 10.3389/ fimmu.2018.01474 PMID: 30002656 17. Fessler J, Matson V, Gajewski TF. Exploring the emerging role of the microbiome in cancer immunotherapy. J Immunother Cancer. 2019;7(1):108. DOI: 10.1186/s40425-019-0574-4 PMID: 30995949 18. Teskač K, Hudournik N, Marinšek-Logar R, Kristl J. Pomen probiotikov kot prehranskih dopolnil in zdravil. Farm Vestn. 2008;6:287-92. 19. Wong SH, Yu J. Gut microbiota in colorectal cancer: mechanisms of action and clinical applications. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2019;16(11):690-704. DOI: 10.1038/s41575-019-0209-8 PMID: 31554963 20. Grenham S, Clarke G, Cryan JF, Dinan TG. Brain-gut-microbe communication in health and disease. Front Physiol. 2011;2:94. DOI: 10.3389/fphys.2011.00094 PMID: 22162969 21. Alexander JL, Wilson ID, Teare J, Marchesi JR, Nicholson JK, Kinross JM. Gut microbiota modulation of chemotherapy efficacy and toxicity. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2017;14(6):356-65. DOI: 10.1038/ nrgastro.2017.20 PMID: 28270698 22. Suez J, Zmora N, Segal E, Elinav E. The pros, cons, and many unknowns of probiotics. Nat Med. 2019;25(5):716-29. DOI: 10.1038/s41591-019- 0439-x PMID: 31061539 23. Su GL, Ko CW, Bercik P, Falck-Ytter Y, Sultan S, Weizman AV, et al. AGA Clinical Practice Guidelines on the Role of Probiotics in the Management of GastrointestinalDisorders. Gastroenterology. 2020;159(2):697-705. DOI: 10.1053/j.gastro.2020.05.059 PMID: 32531291 24. Baruch EN, Youngster I, Ben-Betzalel G, Ortenberg R, Lahat A, Katz L, et al. Fecal microbiota transplant promotes response in immunotherapy- refractory melanomapatients. Science. 2020;317(6529):602-9. DOI: 10.1126/science.abb5920 PMID: 33303685 25. Araujo DV, Watson GA, Oliva M, Heirali A, Coburn B, Spreafico A, et al. Bugs as drugs: the role of microbiome in cancer focusing on immunotherapeutics. Cancer Treat Rev. 2021;92:102125. DOI: 10.1016/j. ctrv.2020.102125 PMID: 33227623