背景与目的肿瘤免疫治疗概念的兴起及其在多种肿瘤临床试验中的成功都令人十分期待,免疫治疗也被认为是未来肿瘤治疗的重要方向之一。然而胰腺癌一直以来都被认为是一种免疫学概念上的“冷”肿瘤,受多种机体因素的保护,对各种免疫治疗手段响应率极低。为了打破免疫治疗困境,我们需要更深入地认识机体与肿瘤之间的相互作用机制和协同演变过程,找到并打破维持两者平衡的关键环节。胰腺癌独特的免疫抑制微环境是免疫治疗面临的最大障碍,而肠道菌群的改变也被认为是塑造肿瘤局部微环境并影响免疫治疗的重要因素。因此我们从肿瘤局部免疫以及肠道菌群两个不同角度入手,以动态的视角研究并分析了胰腺癌发生发展过程中机体与肿瘤协同演变的特征,以期为开发新型治疗策略提供依据。研究方法:研究采用自发胰腺癌基因工程小鼠(KPC小鼠)作为研究对象。在免疫微环境研究中收取了22只KPC小鼠胰腺及胰腺癌样本,涵盖了从健康胰腺至转移性肿瘤的5个疾病分期,进行质谱流式(Cy TOF)及免疫组化检测。检测结果在人胰腺癌标本中加以验证。肠道菌群研究中收取了11只KPC小鼠从4周龄开始至临死前的每周粪便样本以及5只健康对照小鼠相应的粪便样本进行宏基因组分析。小鼠KPC细胞系皮下荷瘤模型接受四联抗生素或粪便移植以研究肠道菌群对肿瘤的影响,肿瘤组织采用流式检测瘤内免疫细胞情况。结果在免疫学研究中我们观察到胰腺癌发展过程中主要经历了两个特征相异的免疫抑制阶段。第一阶段的免疫抑制发生在病变起始的腺泡导管化生阶段,主要特征为调节性T细胞的显著增加所致的适应性免疫缺失;第二阶段的免疫抑制则发生在胰腺癌晚期,表现为大量髓源性抑制细胞的浸润而固有免疫缺失。而在未发生转移的早期肿瘤中,仍有大量T细胞与B细胞的浸润。单核/巨噬细胞的拟时轨迹分析显示,随着肿瘤的进展,Ly-6C~+单核细胞从向BST2~+/MHC-II~+的促炎表型分化逐渐转变为向Arg-1+的免疫抑制表型分化。人类样本中同样观察到了上述免疫变化特征。肠道菌群分析发现,在菌群组成方面,KPC小鼠肠道中,Akkermansia muciniphila特异性维持了高丰度而在肿瘤晚期骤减,Bacteroides vulgatus则进行性增加。此外在疾病早期,Clostridium spiroforme是唯一在KPC小鼠中上升而在健康小鼠中下降的菌种。在菌群代谢通路方面,KEGG功能注释level 2水平碳水化物合成代谢、次级代谢物合成、信号转导以及遗传信息处理4个功能通路在肿瘤小鼠中特异性改变;在level3水平筛选得到多种肿瘤小鼠特异性代谢变化,其中精氨酸合成代谢途径中多种关键基因均在肿瘤小鼠肠道菌群中高表达。动物实验显示,去除肠道菌群可显著抑制肿瘤生长,移植野生或KPC小鼠粪便均可重新促进肿瘤进展,而KPC小鼠粪便移植可导致肿瘤内MHC-II~+及CD86~+的巨噬细胞明显减少。结论胰腺癌发展过程中,肿瘤局部免疫及肠道菌群与肿瘤相互作用并随着组织病理学进展而发生协同改变。胰腺癌免疫治疗策略的选择应根据不同阶段肿瘤免疫学特征的差异而进行调整,胰腺癌早期免疫治疗干预将是更好的选择。联合靶向肠道菌群组成与代谢途径或许能有效提升免疫疗法在胰腺癌中的治疗效果。