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血液腫瘤科/細胞治療中心 陳駿逸醫師   腸道菌群與癌症放射線治療的關係 放射治療長期以來一直是腫瘤的重要治療方法，透過能量轉移導致了腫瘤細胞和正常上皮細胞的DNA損傷，而這涉及活性氧和氮的產生。其中，胃腸道上皮細胞具有高增殖特性且對放射線高度敏感，因此成為放射治療中損傷的主要對象，顯著影響患者的生活品質。   腸道菌群影響癌症放射線治療的毒性和副作用 大多數放射線治療的毒性，尤其是胃腸道黏膜炎，是由局部促發炎激素的釋放引起的，而腸道的鼠李糖乳酸桿菌Lactobacillus rhamnosus會調節TLR-2/MyD88信號轉導機制，將間質幹細胞遷移至腸道的底部，保護腸道免受放射線治療所誘導的細胞損傷。此外，毛螺菌科和腸球菌科的富集，已被觀察到可以顯著減輕放射線治療所誘導的胃腸道損傷和造血功能紊亂，這可能是因為它們的下游代謝產物丙酸和色氨酸，對於放射線治療所防護的重要貢獻所致。嗜酸乳酸桿菌、雙歧桿菌和某些鏈球菌也被證明可以緩解放射治療的胃腸道副作用，例如:腹瀉、腹痛和噁心，尤其是在婦科惡性腫瘤患者中。   在放射線治療引起腸炎的患者中觀察到腸道上皮發炎和屏障功能障礙，TNF-α和IL-1β表達會增強，並伴隨菌群的失調（α-多樣性顯著降低，β多樣性顯著升高）。這顯示腸道菌群失調也會促進放射性腸炎的發生與發展。擬桿菌、雙歧桿菌、梭菌、鏈球菌等產生的短鏈脂肪酸也與放射性腸病友密切相關。   此外，第4型梭菌、羅氏桿菌Rothella和無尾熊桿菌Koala bacillus的水平較高也會導致放射性腸病的發生，這與維持腸道穩定態的腸黏膜之細胞激素顯著減少有關。   放療線治療後疲勞是放射治療的另一個併發症，這類患者的腸道菌叢表現出鏈球菌、阿德克雷特菌Adecretsia和放線菌Actinomycetes的豐度增加，以及微生物蔗糖脂降解途徑的上調，這表明腸道菌群的失調可能是放療相關疲勞的致病因素之一。此外，接受全腦放射治療引起的認知功能障礙，也可能與腸道菌叢失衡高度相關。研究發現，野生型小鼠接受全腦照射後，擬桿菌屬（Philum-Bacterroyd）、擬桿菌屬（Klaas-Bactrodia）和擬桿菌屬（Ode-Bactroydales）的含量降低，而擬桿菌屬（Janus-Alobakulum）的含量則會升高。改善腸道菌群的策略可能對認知功能障礙患者是有益的。

血液腫瘤科/細胞治療中心 陳駿逸醫師   腸道菌群在癌症化療的雙重作用 化療是目前癌症患者常用的非手術及術後治療方法，大約50%的患者對此療法並無反應，且基因型並不能完全解釋化療反應患者和非化療患者之間的差異，而新興證據凸顯了腸道菌群在決定化療是否有反應中有關鍵的作用（如下圖）。 放化療是除手術外最重要的癌症治療方法。有證據表明，腸道菌群對放化療的療效和副作用有著深刻的影響。此圖比較了幾種典型的腸道菌叢對放化療的影響，其中腸道菌叢對化療的影響主要集中在提高療效，而對放療的影響主要集中在減少併發症。   腸道菌群對化療藥物療效的促進作用及化學治療併發症的控制 穀胱甘肽過氧化物酶（GPX-1和GPX-2）是廣泛存在於腸上皮細胞中的重要過氧化物分解酶，能夠促進H2O2的分解，降低氧化壓力，保護細胞免受過氧化物的傷害。實驗發現，Gpx1和Gpx2基因高度下調的癌症患者，會對化療有高度敏感。幽門螺旋桿菌的存在會顯著抑制了GPX-1和GPX-2的功能，而進一步輔助化療的療效。   Cyclophosphamide廣泛應用於實體腫瘤和血液系統惡性腫瘤的化學治療，同時會造成不同程度的急性腸黏膜損傷。口服植物乳酸桿菌NCU116可以增加小鼠腸道內乳酸菌和雙歧桿菌的數量，提高短鏈脂肪酸的水平，降低氨的濃度，進一步改善黏蛋白的表達和杯狀細胞的數量，對改善Cyclophosphamide造成的腸黏膜損傷、調節腸道屏障功能和代謝有顯著的保護作用。此外，Cyclophosphamide聯合乳桿菌可以將幼稚T細胞轉化為TH17細胞，產生CD8+的T效應細胞，進而提高B16F10黑色素瘤和MCA205肉瘤小鼠的化療效果。   順鉑可與DNA鏈交聯，發生細胞毒殺性作用，其與乳酸桿菌等益生菌聯合使用，可改善癌症小鼠的抗癌治療的反應，其機制涉及激活腫瘤組織中的促凋亡基因BAX和CDKN1B，增強宿主的免疫反應，並提高血清IL-6和IFN-γ水平。然而，在順鉑合併萬vancomycin與 ampicillin抗生素治療的肺癌小鼠模型中，腫瘤體積的成長率會明顯高於單用順鉑。

腸道菌群的代謝物與免疫治療的關係 腸道菌群調節抗腫瘤免疫的主要方式之一是透過其代謝物，這些小分子可以從其原發腸道的位置擴散，進而影響局部和全身抗腫瘤的免疫反應，從而提高免疫檢查點抑制劑的療效。腸道菌群會促進腸道內容物的分解，大部分膳食纖維和複合多醣體會被代謝為短鏈脂肪酸（簡稱SCFA），例如:乙酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽，其中丙酸鹽和丁酸鹽被認為是調節人類抗腫瘤免疫反應的關鍵物質。   具體來說，丁酸透過抑制組蛋白去乙醯化酶和 DNA 結合抑制劑 2 (ID2) 的表達，來抑制轉錄因子 E2A 的表達，誘導 CD8+T 細胞表面之 IL-12 受體的表達，增強 IL-12 的訊號傳導，提高 CD8+T 細胞的抗腫瘤作用。 Martini 等人對 14 名接受抗 PD-1 免疫檢查點抑制劑治療藥物的腸癌患者進行了比較，發現 5 名腫瘤呈現長期緩解的患者，其體內產丁酸的細菌 Agathobacter 和 Blautia 的水平，會高於 9 名生存期較短的患者。然而，丁酸也被證明會降低CTLA-4免疫檢查點抑制劑治療藥物在轉移性黑色素瘤治療中的療效，限制抗CTLA-4免疫檢查點抑制劑治療藥物所誘導的樹突狀細胞之成熟以及特異性的T細胞。   SagA是由糞腸球菌分泌的一種NlpC/p60的核酸內切酶，它優先水解交聯的賴氨酸型肽聚醣片段，進一步轉化為胞壁酰二肽和n-acetylglucosamine-MDP，後者會透過與核苷酸結合寡聚化結構域2之結合，活化免疫細胞中的NFκB訊號傳遞通路。這會誘導了IIIb和Nlrp3基因的表達，活化免疫系統，增強抗癌免疫療法的效果。   Indole-3-carboxaldehyde (3-IAld)是腸道菌群的色氨酸分解代謝產物，研究表明，3-IAld可以降低免疫相關腸炎副作用的發生率，延長抗CTLA-4免疫檢查點抑制劑治療藥物的黑色素瘤和肺癌小鼠模型中的小鼠壽命，且3-IAld不會干擾抗CTLA-4免疫檢查點抑制劑治療藥物的抗腫瘤活性，這與芳香烴AhR的參與有關。 3-IAld也能誘導IL-22和腸道上皮細胞產生的抗菌勝肽Reg3γ的表達，進而有助於腸道免疫屏障的建立。   另一方面，3-IAld可以維持小鼠腸道菌叢的正常分佈，這與擬桿菌門和厚壁菌門成員的優勢有關。 3-Indolepropionic acid (IPA)是由腸道芽孢桿菌子

血液腫瘤科/細胞治療中心 陳駿逸醫師   腸道菌群在抗癌免疫治療中的角色 腸道是人體最大的免疫活動場所，人體的免疫細胞大約有70%都居住於此。多項研究證實，腸道菌群能夠調節抗腫瘤免疫，並影響癌症免疫療法的療效，尤其是免疫檢查點抑制劑藥物。腸道菌群透過參與先天性和/或適應性免疫反應，從而重新編程腫瘤微環境（TME）的免疫功能。   早在2007年的一項小鼠之黑色素瘤模型研究中，腸系膜淋巴結中易位的菌群就會透過TLR4訊號傳導，增強了過繼轉移的阿克曼菌刺激CD8+T細胞的功能，這顯示腸道菌群可以刺激人體的抗腫瘤免疫反應。   隨後，2015年，腸道菌群首次被證實與黑色素瘤小鼠的免疫檢查點抑制劑藥物療效有相關，後續研究也發現腸道菌群的多樣性，可以預測免疫檢查點抑制劑治療的療效，Sivan等人的數據顯示雙歧桿菌Bifidobacterium可以增強樹突狀細胞的功能，從而提高腸道菌群療法的療效。   腸道菌群影響多種癌症免疫療法的療效 能夠增強免疫檢查點抑制劑治療反應性的菌叢，主要屬於厚壁菌門Firmicutes、擬桿菌門,Bacteroides、放線菌門,Actinomycetes,、變形菌門Proteobacteria和疣微菌門Verrucomicrobia。在免疫檢查點抑制劑治療療法中，未使用抗生素治療的黑色素瘤患者的存活率，會顯著高於有接受抗生素治療的患者，且對免疫檢查點抑制劑治療有反應的患者之腸道菌叢的多樣性，高於對於免疫檢查點抑制劑治療無返應的患者。     

血液腫瘤科/細胞治療中心 陳駿逸醫師   腸道菌群作為癌症預後的生物標記 Zhu 等人探討了接受免疫檢查點抑制劑藥物治療的肝細胞癌患者，其腸道菌叢的狀態和特點，建立了一個由 18 種腸道細菌組成的預測模型，用於預測免疫療法是否會有持續獲益。放線菌Actinomyces和塞內加爾馬西利亞 Senegalimassilia 及其代謝物加蘭他敏galanthaminone，被篩選為預後的生物標記物，用於預測接受免疫檢查點抑制劑藥物治療的肝細胞癌患者的存活期。他們觀察到放線菌和 Senegalimassilia 在接受免疫檢查點抑制劑藥物治療的肝細胞癌患者中屬於非持久臨床獲益中會是主要的富集，提示它們與較差之生存期有相關，因此降低這些特定腸道菌群的豐度，可能有助於提高免疫檢查點抑制劑藥物治療這群肝細胞癌患者的療效。   除了免疫治療外，Chung 等研究表明，腸道菌群也與接受nivolumab治療的肝細胞癌患者的預後相關，具體而言，厚壁菌門/擬桿菌門比例(Firmicutes/Bacteroidetes ratio)的失衡和普雷沃菌門/擬桿菌門比例Prevotella/Bacteroides ratio降的低，可以作為對治療無反應者的預測標誌，而阿克曼菌( Akkermansia muciniphila)富集的患者則提示nivolumab治療的療效會比較良好。   不僅如此，腸道菌群在胰臟癌、攝護腺癌、黑色素瘤、子宮頸癌等癌症的早期診斷、治療指引上及預後的預測，也發揮獨特的生物標記價值，這或許是未來攻剋癌症難題的另一個探索方向。

血液腫瘤科/細胞治療中心 陳駿逸醫師   腸道菌叢對癌症診斷與預後 有其指導的意義 現有數據證實，腸道菌群可以透過調節宿主代謝和免疫反應，在腫瘤發病機制中發揮著重要作用，越來越多的研究開始探索腸道菌群及其代謝物，作為癌症生物標記的潛力。 核梭桿菌(F. nucleatum)是大腸直腸癌的重要生物標記 由於腸道菌群的失調是大腸直腸癌發生的早期事件，大量研究探討腸道菌群作為輔助大腸直腸癌診斷和預後的潛在診斷標記。值得注意的是，核梭桿菌與大腸直腸癌的發生有密切相關，其作為腸癌患者診斷和預後標記物的作用已被反覆的證實。 腸道中高水平的核梭狀桿菌與大腸直腸癌患者術後預後不良有關。 Liang等人提出，糞便微生物DNA標記物的定量檢測可以作為一種新的大腸直腸癌檢測方法，用於篩檢無症狀的大腸直腸癌，可以單獨使用或是與糞便免疫化學檢測聯合使用。後續研究發現，將糞便免疫化學檢測與核梭桿菌的豐度相結合可以顯著提高大腸直腸癌的診斷效能。具體而言，糞便免疫化學檢測對大腸直腸癌的 AUC 值為 0.86，當模型中包含核梭桿菌的豐度時，AUC 值可以進一步提高到 0.95。 Poza 等人也提出了一個由梭桿菌屬、細小單胞菌屬、擬桿菌屬和糞桿菌屬組成的新的診斷生物學模型，可作為一種優秀的非侵入性糞便檢測用於大腸直腸癌的早期診斷。 Yamaoka 等人收集了100例的大腸直腸癌組織，和72例匹配的正常黏膜組織，來測定核梭桿菌的水平，這有助於預測大腸直腸癌患者的臨床預後，並且核梭桿菌之水平在第四期腸癌患者中是最高。有人認為核梭桿菌+糞便潛血+性別+年齡的生物模型，可能是大腸直腸癌診斷的最佳組合。   此外，核梭桿菌所分泌的澱粉樣黏附蛋白FadA複合物（縮寫FADAC），它是導致細菌黏附，誘發發炎和核梭桿菌細胞增殖的主要毒性因子。與健康對照者相比，早期和晚期大腸直腸癌患者循環中抗FADAC IgA水平升高，但IgG水平沒有升高，尤其是近端大腸直腸癌患者，Han等。顯示抗 FADAC的IgA 可以開發為早期檢測大腸直腸癌的血清學生物標記。

血液腫瘤科/細胞治療中心 陳駿逸醫師   腸道菌群失衡與癌症有重要的關係，腸道菌群的調整在抗癌治療中有一定的作用及相關機制，總之，抗癌治療要做得好 先從調整腸道菌群開始吧!。   胃腸道是人體最大的微生物庫，裡面居住著包括細菌、病毒和真菌在內的龐大微生物群落。這些腸道微生物會透過與腸道內的免疫細胞和基質細胞複雜的相互作用，調節局部黏膜的發炎和在全身免疫中發揮重要作用。   腸道內的菌群是最大、最複雜的微生物群落，也稱為「第二基因組」。人體腸道菌叢系統的建​​立開始於出生時，大約在3歲時完成定植。已形成的腸道菌叢系統至少包含1000種細菌，它們會與宿主共生共存，構成重要的微生態環境，對人體細胞的代謝、消化吸收、免疫的調節等有著重要影響。   腸道菌群的紊亂與多種疾病有相關，包括:高血壓、阿茲海默症、發炎性腸道疾病、脂肪肝和癌症。