為什麼有些患者對新的癌症免疫療法反應良好，而另一些患者則不然？腫瘤或患者的遺傳成分可能起作用。我們和其他科學家的工作現在也表明，個體微生物組構成上的差異，即棲息在身體各個部位的友善細菌，也可能發揮作用。
這些細菌群落，特別是腸道中的細菌群落，其組成種類可能有所不同。這些種類反過來會透過尚未完全瞭解的機制影響宿主免疫系統炎症反應的強度。某些細菌會引發炎症過度反應，促使正常細胞癌變，或錯誤地訓練免疫細胞攻擊關節中的健康組織，例如類風溼性關節炎。
有時細菌可能能夠觸發治療反應。我們芝加哥大學的研究小組研究了基因相同的、但由於在不同環境中飼養而具有不同微生物組的小鼠品系。在給小鼠注射了黑色素瘤皮膚癌細胞後，一組小鼠的腫瘤生長緩慢，而另一組則生長較快。腫瘤生長較慢的小鼠也對其腫瘤產生了更強的免疫反應。引人注目的是，將腫瘤生長較慢的小鼠的微生物組移植到另一組小鼠身上——我們透過在動物之間轉移糞便物質來實現這一點——導致後一組小鼠的腫瘤生長也變慢了。
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透過分析兩組小鼠糞便樣本中的 DNA，我們的團隊發現了兩種來自雙歧桿菌屬的細菌 species，它們似乎對改善的抗腫瘤活性負責。 值得注意的是，僅餵食小鼠一種菌株——長雙歧桿菌或短雙歧桿菌——就足以增強免疫系統並減緩受體小鼠的腫瘤生長。 這些有益細菌菌株的存在甚至決定了一種新的免疫療法藥物（所謂的檢查點抑制劑）的療效。 在接受檢查點抑制劑治療且微生物組包含雙歧桿菌 species 的小鼠中，腫瘤完全消失； 然而，缺乏雙歧桿菌的小鼠對該藥物僅產生部分反應，但如果也餵食正確的細菌菌株，則可以治癒。
第二個研究小組（主要位於法國）使用另一種檢查點抑制劑進行了類似的實驗。他們確定，另一種細菌屬——擬桿菌屬 (Bacteroides)——使接受治療的動物能夠消除注射的腫瘤。給動物服用殺死這些微生物的抗生素會使抗癌藥物失效——鑑於許多癌症患者也接受抗生素治療，這應該引起醫生們的重視。法國和芝加哥研究小組的結果於 2015 年 11 月發表在《科學》(Science) 雜誌上。
顯然，我們需要更全面地對人類微生物組中的細菌及其潛在的抗腫瘤作用進行分類，然後才能向人們推薦任何治療方法。 儘管雙歧桿菌等細菌似乎具有有利作用，但其他菌株可能使腫瘤生長得更快。（食用酸奶來增強免疫治療也可能無效。酸奶通常含有乳雙歧桿菌或雙歧雙歧桿菌，它們可能與最近小鼠研究中使用的菌種沒有相同的效果。）臨床醫生也不希望過度增強免疫系統，以免引發自身免疫性疾病。