放射治療聯合免疫檢查點抑制劑與遠隔效應

鄭林鵬 張露萍 許子寒 楊嶠 陳明鏡 孫建國

放射治療是臨床上治療惡性腫瘤的常用手段，約70%的惡性腫瘤患者治療中的某一階段均需做放射治療。1953年，Mole等[1]發現照射局部組織可以在遠離照射的相同或者不同組織中引發生物響應，提出了“遠隔效應”的概念，但幾十年間進步緩慢，僅見于一些個案報道，這種效應顯得“可遇而不可求”，并無成規律的系統性研究結果。

近幾年來隨著免疫治療的飛速發展，免疫檢查點抑制劑如細胞毒性T淋巴細胞相關蛋白4(cytotoxic T lymphocyte associated antigen-4, CTLA-4)，程序性死亡受體1(programmed death 1, PD-1)，程序性死亡配體1(programmed death ligand-1, PD-L1)單克隆抗體的發展給腫瘤免疫治療帶來了徹底的改革，開啟了腫瘤治療的新篇章[2]。放療聯合免疫治療可以產生讓人驚喜的遠隔效應，從而使遠隔效應的研究再次成為研究熱點，相關報道越來越頻繁，使局部治療變成一種系統治療有了更為清晰的前景。比如，Van de Walle等[3]報道1例腎癌頸部及肺轉移患者，照射原發灶數月后轉移灶也有明顯縮小。Postow[4]和Stamell等[5]分別報道黑色素瘤病例在接受放療后遠處轉移灶明顯的縮小。Michot等[6]報道1例霍奇金淋巴瘤患者接受派姆單抗和放射治療后出現遠隔效應。然而，并不是每個接受放射治療聯合免疫治療的病例都能產生遠隔效應，放射治療聯合免疫治療仍存在許多尚未解決的問題，本文就相關熱點問題進行綜述。

一、放射治療誘導遠隔效應的免疫學機理

1. 放射治療的原位疫苗效應： 有學者認為遠隔效應的產生可能與放療誘發產生原位疫苗有關[7-10]。局部放療引起腫瘤細胞死亡，通過“免疫原性細胞死亡”釋放免疫源性因子，隨后觸發一批內源性損傷相關的分子模型分子(damage associated molecular patterns, DAMPs)的釋放,包括：鈣網蛋白，高遷移率組蛋白B1、ATP。他們觸發樹突狀細胞(dendritic cells, DC)，增加抗原提呈給T細胞[11-12]。

2. 放射治療重構腫瘤免疫微環境： 研究發現，遠隔效應還與放療重構腫瘤微環境有關[7, 10, 13-14]。放療可使腫瘤微環境有益于效應T細胞的募集和功能作用?？梢哉T使趨化因子參與效應T細胞的補充，有效的使腫瘤變為“炎性”組織，而易被T細胞攻擊。放療可能對腫瘤微環境中的基質細胞和腫瘤細胞本身產生直接的促炎作用，從而促進建立一個可接受的免疫介導的腫瘤排斥的微環境[15]。

二、放射劑量和分割方式

1. 單次高劑量放療可以誘導遠隔效應： Sharabi等[16]報道單次高劑量的放療可以增加腫瘤相關抗原的抗原提呈和T細胞識別。Filatenkov等[17]報道了一個CT26和MC38結腸癌小鼠模型的研究，表明高劑量單次放療(30Gy)可以使非照射病灶獲得完全緩解，其原因是放療增加CD8+T細胞及減少腫瘤間質中的MDSCs。高劑量的局部放療后通過交叉提呈CD8+DC細胞和IFN-γ來提高CD8+T細胞腫瘤浸潤。但Schaue[18]等的研究報道卻與之相反的，其認為單次劑量照射后腫瘤的控制和腫瘤效應T細胞隨著劑量的增加而增加，在最高劑量照射時的時候升高的效應T細胞可被升高的調節性T細胞提呈所抵消，7.5Gy/次可以獲得最好的腫瘤控制和腫瘤免疫力以及維持低強度的調節性T細胞數量。

2. 大劑量分割放療可以誘導遠隔效應： Dewan等[19]將TSA鼠乳腺癌細胞種植到同基因小鼠，一個定義為原發灶，兩天后再遠離照射部位種植 “第二灶”，然后分為20Gy×1F，8Gy×3F，6Gy×5F，及不放療，聯合或不聯合CTLA-4單抗，共八組。結果只有放療聯合CTLA-4單抗組出現了遠隔效應。放射野外的“第二灶”在8Gy×3F聯合CTLA-4單抗組得到了完全退縮。8Gy×3F聯合CTLA-4單抗組較6Gy×5F聯合CTLA-4單抗組及20Gy×1F聯合CTLA-4單抗組更易引起遠隔效應。單次高劑量放療可以促進交叉提呈抗原，但在控制“體積大”的腫瘤，如放射野外的腫瘤就不如分割放療。也就是說在產生遠隔效應上分割放療比單次大劑量放療更好。Hiniker等[20]報道伊匹單抗聯合放療(54Gy/3F)治療晚期黑色素瘤患者，觀察到原發灶和轉移灶都得到了完全緩解，證明大劑量分割放療可以誘導遠隔效應。

常規劑量放療也可能誘導遠隔效應，Okuma等[21]報道1例右肝細胞癌右下肺葉單個轉移灶，單個縱膈淋巴結轉移，采用60.75Gy/27F照射，肺上病灶并不在放射野內，但隨后觀察到病灶有明顯縮小。

截止目前，多數報道和專家觀點認為高劑量放療是誘導遠隔效應的重要手段，但尚未定論何種劑量及何種分割方式能夠恒定的引起“遠隔效應”。這可能與不同腫瘤細胞對放射線的敏感性，放射灶的差異及其他聯合治療對放療的影響等有關，我們期待能有更多的研究對此作出解答。

三、放療和免疫治療如何聯合才能實現1+1≥2？

T細胞反應調控的研究闡明了免疫檢查點機制，同時有不少研究正在探討放療聯合不同免疫檢查點抑制劑的作用。免疫檢查點抑制劑主要有：CTLA-4單克隆抗體， PD-1單克隆抗體， PD-L1單克隆抗體[22]。伊匹單抗是CTLA-4的單克隆抗體，它能傳遞一個抑制信號給T細胞，通過在CTLs的啟動階段作用來限制免疫誘導。因此，應用CTLA-4單抗會引起T細胞活化的增加[23]。PD-1是一種抑制細胞表面受體，表達于活化的T細胞、B細胞、天然殺傷細胞、單核細胞和樹突狀細胞。當PD-1與其配體PD-L1或PD-L2結合在腫瘤細胞上時，在腫瘤微環境中表達PD-1的T細胞的效應器功能就會被抑制。PD-1/PD-L1免疫檢查點抑制劑可以使T細胞維持對腫瘤細胞的殺滅功能，克服T細胞衰竭[23-25]。Deng等[26]報道高劑量放療(12-20Gy×1F)后PD-L1升高，所以PD-L1單抗可以增加放療療效，可以通過提高T細胞來源的腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor, TNF)，降低MDSCs抑制T細胞的局部積累。

如何選擇放療聯合免疫治療的時機才能使得兩者實現1+1≥2的效果，目前研究報道較多的是放療聯合CTLA-4單抗治療。研究顯示放療和CTLA-4單抗同步進行，或者放療開始后立即進行CTLA-4單抗治療，由于放射線產生新生腫瘤抗原，打破先前就存在外周血中的免疫平衡，從而可增強免疫治療的抗腫瘤反應[27]。Dewan等[19]用三種不同放療方式聯合或者不聯合CTLA-4單抗治療乳腺癌小鼠模型，發現放療同步CTLA-4單抗治療，特別是8Gy×3F同步聯合CTLA-4單抗組，原發和遠位腫瘤均得到了完全退縮，而先放療然后再行CTLA-4單抗治療，則療效欠佳。Golden等[28]報道了1例放療(30Gy/5F)開始后立即聯合伊匹單抗(3 mg/Kg)治療晚期非小細胞肺癌的病例，放射野及放射野外的病灶都得到了明顯縮小。然而，Xie等[29]卻認為放療在檢查點抑制劑免疫治療開始后或者同時治療比先放療再免疫治療效果好，其原因是免疫檢查點抑制劑可以刺激抗原提呈細胞和效應T細胞，使得這些細胞做好立體定向放射治療后腫瘤抗原釋放的準備；同時，免疫檢查點抑制劑可改變腫瘤微環境，從而放大立體定向放射治療的治療效應。

雖然，放療聯合免疫檢查點的時序問題還存在爭議，但是放療聯合免疫檢查點抑制劑的療效確實有目共睹的，但放療是否可以聯合幾種免疫檢查點抑制劑，Twyman-Saint Victor等[30]的研究表明敲除PD-L1的老鼠不僅對放療聯合CTLA-4單抗敏感，并且在放療聯合CTLA-4單抗和PD-L1單抗時出現很強大的抗腫瘤免疫反應。這可能是CTLA-4單抗顯著抑制調節性T細胞，增加了CD8+T細胞，而致CD8+T/Treg比值升高。聯合PD-L1抗體可以扭轉T細胞耗竭來減少CD8+T/Treg比值下降，而后增加T細胞寡克隆增殖，同時放療增加了瘤內T細胞受體庫的多樣性。Kim等[31]等在多形性膠質母細胞瘤C57BL/6小鼠模型的研究中發現，聯合多種免疫檢查點抑制劑可帶來更好的治療效應，T細胞免疫球蛋白粘蛋白分子-3(T cell immunoglobulin domain and mucin domain protein-3, TIM-3)是另一種負向免疫檢查點，anti-TIM-3+SRS組和 anti-TIM-3+anti-PD-1組比單用anti-TIM-3組可明顯改善生存時間，而anti-TIM-3+anti-PD-1+SRS組的小鼠全部存活，顯著優于其他組。LaPlant[32]等報道了1例24歲透明細胞癌患者，有骨、淋巴結及肺多處轉移，骶尾部有大腫塊，采用伊匹單抗1mg/kg聯合納武單抗3 mg/kg三周一次，共四次，而后用納武單抗兩周一次維持；兩個周期免疫治療后行劑量雕刻立體定向放射治療，放療結束后一周繼續免疫治療。6個月后停用納武單抗，劑量雕刻立體定向放射治療兩月后腫塊開始逐漸縮小，疼痛明顯緩解，半年復查腫塊明顯減小，一年內肺部及其他轉移灶未發現明顯結節，骶尾部腫塊無進展。

這些研究顯示，放療聯合多種免疫治療可以增加抗腫瘤免疫反應，但關于anti-TIM-3的研究比較少，究竟聯合幾種免疫檢查點抑制劑是最佳搭配，其使用順序如何，都需要更多的基礎及臨床研究來證實。

四、放療聯合免疫治療的不良反應

Twyman-Saint Victor等[30]報道在伊匹單抗聯合放療治療晚期黑色素瘤的研究中，肺部和骨轉移病灶接受8Gy×2/3F，肝和皮下病灶6Gy×2/3F，結果顯示18%的患者產生了遠隔效應，聯合放療組與單純伊匹單抗治療組相比并未明顯增加毒性反應。在一個Ⅰ/Ⅱ期轉移性去勢抵抗前列腺癌的試驗中，伊匹單抗聯合放療組也未增加毒副反應[33]。在一些回顧性研究中，不論放療方式和放療部位如何，放療聯合anti-CTLA-4治療的有效性和安全性都得到了證實[34-37]。

放療聯合PD-1抑制劑治療也有文獻報道。Ahmed等[38]回顧性分析了兩個納武單抗的前瞻性試驗，黑色素瘤患者接受腦轉移灶立體定向放射治療后，半年之內接受納武單抗治療，患者都未出現治療相關的神經毒性和頭皮反應，并且這些患者的腦外轉移灶也得到明顯控制，OS明顯延長。但Lu等[39]報道3例晚期惡性腫瘤患者，先給予放射治療，再行PD-1單抗治療，4周期PD-1單抗治療后，卻出現了未放療區域的放射性肺炎。Alomari等[40]報道了2例先接受腦轉移灶立體定向放射治療的患者隨后再接受PD-1單抗治療，表現出神經癥狀，病灶也相應增大合并腦水腫，手術治療顯示病理標本沒有找到腫瘤細胞，但存在明顯的炎癥改變。

放射線誘導PD-L1表達上調，可能是發生炎性改變的原因之一[39],在影像學上顯示為腫瘤增大，并不一定是腫瘤進展，而可能是炎性細胞浸潤的假性進展[40]。臨床上，需要警惕放射治療聯合免疫檢查點抑制劑所帶來的強烈炎癥反應并積極處理。

隨著放療技術的發展，IMRT,SBRT，IGRT等可以做到更精確、更高劑量的照射病灶靶區而避免損傷正常組織。放療聯合免疫治療可使局部病灶及遠隔病灶都得到控制，顯示出極好的應用前景，有望使放療這局部治療手段成為系統治療的重要途徑。目前，放療的劑量、分割方式，放療的時機及放療和免疫治療之間的相互作用，放療聯合免疫治療的毒副反應等問題，尚需要更多的基礎研究和臨床試驗來解答，相信不久的將來，放射治療聯合免疫治療將會得到越來越廣泛的應用。

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