粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子聯(lián)合放療研究進(jìn)展*

粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子（granulocytemacrophage colony-stimulating factor，GM-CSF）是1977年由肺組織分離所得的造血細(xì)胞因子，主要由免疫細(xì)胞、上皮細(xì)胞、纖維母細(xì)胞及一些腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生［1］。其作為一種造血生長(zhǎng)因子，可以調(diào)節(jié)造血祖細(xì)胞的增殖分化，并可促進(jìn)如樹(shù)突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等抗原呈遞細(xì)胞（antigen presenting cell，APC）的增殖與分化，增強(qiáng)腫瘤相關(guān)抗原的有效處理及表達(dá)，加強(qiáng)機(jī)體抗腫瘤免疫效應(yīng)，從而達(dá)到抗腫瘤的作用。放療作為治療腫瘤的有效手段，其中產(chǎn)生的免疫反應(yīng)是放療過(guò)程中不可缺少的組成部分。有研究表明，GM-CSF聯(lián)合放療對(duì)腫瘤有著更好的殺滅作用，并可產(chǎn)生免疫旁觀者效應(yīng)，本文主要對(duì)GM-CSF及GM-CSF聯(lián)合放療的療效、安全性及其研究進(jìn)展予以綜述。

1 GM-CSF的研究進(jìn)展

GM-CSF是一種23 kDa的單鏈糖蛋白，通過(guò)與骨髓細(xì)胞表面的異質(zhì)二聚體受體結(jié)合從而激活多個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路來(lái)行使關(guān)鍵功能，如調(diào)控細(xì)胞存活、增殖與功能活化等［1-2］。GM-CSF作為重要的與自身免疫相關(guān)的調(diào)控因子可促進(jìn)粒-單系造血祖細(xì)胞增生、分化及成熟，常應(yīng)用于白血病的治療，化療及干細(xì)胞移植后造血功能的恢復(fù)并可以誘導(dǎo)全身抗腫瘤免疫反應(yīng)。GM-CSF作為抗腫瘤藥物和免疫佐劑具有較好的療效和較輕的不良反應(yīng)。Liu等［3］研究報(bào)道，注射GM-CSF的乳腺癌小鼠腫瘤體積較對(duì)照組（單純靜脈注入PBS組）明顯縮小且荷瘤小鼠存活時(shí)間也顯著延長(zhǎng)。GM-CSF基因治療在肺癌、腎細(xì)胞癌、膀胱癌、黑色素瘤及惡性血液病中具有顯著的抗腫瘤和免疫調(diào)節(jié)作用。RaziSoofiyani等［4］曾將鼠源GM-CSF質(zhì)粒轉(zhuǎn)染小鼠纖維肉瘤WEHI-164腫瘤細(xì)胞并將轉(zhuǎn)染細(xì)胞皮下注入小鼠體內(nèi)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)GM-CSF組的腫瘤體積較無(wú)GM-CSF質(zhì)粒轉(zhuǎn)染組明顯縮小，而且通過(guò)免疫組織化學(xué)染色發(fā)現(xiàn)Ki-67表達(dá)在GM-CSF組減少。

然而，GM-CSF在腫瘤治療中的療效也有一定的限制。首先，雖然GM-CSF可以有效提高患者體內(nèi)APC的活性與增殖水平，但是激活機(jī)體自身抗腫瘤免疫反應(yīng)仍需要體內(nèi)大量腫瘤抗原釋放才能被APC識(shí)別并結(jié)合，從而呈遞給T細(xì)胞。其次，腫瘤細(xì)胞通過(guò)“免疫逃逸”可以下調(diào)腫瘤抗原的表達(dá)以此減少APC對(duì)抗原的識(shí)別，此外腫瘤細(xì)胞減少其表面的MHC分子表達(dá)從而也可達(dá)到避開(kāi)免疫監(jiān)視的目的［5］。因此，單用GM-CSF對(duì)腫瘤的治療效果仍有不足，需要進(jìn)一步研究探討。

2 放療對(duì)免疫系統(tǒng)的影響

放療是治療腫瘤的主要手段之一，放射線導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞DNA損傷是其主要的作用方式。除此之外，放療對(duì)腫瘤微環(huán)境的影響會(huì)增強(qiáng)DC的抗原提呈能力。有研究表明，放療可以引起腫瘤局部產(chǎn)生IFN-β，進(jìn)而提高腫瘤浸潤(rùn)性樹(shù)突狀細(xì)胞的功能［6］。有研究對(duì)黑色素瘤小鼠使用單次局部高劑量照射后研究發(fā)現(xiàn)，小鼠體內(nèi)腫瘤特異性CD8+T細(xì)胞較對(duì)照組聚集增多，而且在結(jié)腸癌和肺癌小鼠中也同樣發(fā)生了類(lèi)似的現(xiàn)象［7-8］。常規(guī)分割放療同樣也可以激活免疫反應(yīng)，提示放療在對(duì)激活抗腫瘤免疫方面起到了積極的作用［7-8］。而且，放療可以增加巨噬細(xì)胞的細(xì)胞毒性活性，在小鼠腫瘤模型研究中，全身應(yīng)用低劑量放療增加了巨噬細(xì)胞中TLR4/MD2和CD14的表達(dá)，從而使包括IL-12和IL-18在內(nèi)的抗腫瘤活性細(xì)胞因子含量升高，提示放療增強(qiáng)了巨噬細(xì)胞的抗腫瘤作用［9］。

3 放療聯(lián)合GM-CSF治療抗腫瘤免疫機(jī)制

GM-CSF作為細(xì)胞生長(zhǎng)因子在促進(jìn)樹(shù)突狀細(xì)胞（dendritic cell，DC）、巨噬細(xì)胞增殖和聚集中占據(jù)關(guān)鍵地位，而且放療也同樣可以對(duì)機(jī)體免疫產(chǎn)生積極的影響，GM-CSF與放療相結(jié)合的治療方式已經(jīng)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。GM-CSF與放療均會(huì)對(duì)腫瘤患者的免疫微環(huán)境帶來(lái)影響，然而二者的結(jié)合是否可以發(fā)揮較強(qiáng)的抗腫瘤作用以及是如何協(xié)同增強(qiáng)抗腫瘤免疫作用，還亟待進(jìn)一步研究。放療在治療過(guò)程中除了直接殺傷腫瘤細(xì)胞外，同時(shí)還可以促進(jìn)腫瘤抗原進(jìn)入腫瘤微環(huán)境內(nèi)，從而促使APC將其呈遞給T細(xì)胞并激活機(jī)體抗腫瘤免疫。因此，腫瘤患者在接受放療后，再使用GM-CSF進(jìn)行治療可以極大地促進(jìn)患者體內(nèi)腫瘤抗原呈遞的發(fā)生，從而引發(fā)抗腫瘤免疫反應(yīng)［10］。

腫瘤細(xì)胞表面MHC-1分子表達(dá)低下會(huì)促使“免疫逃逸”的發(fā)生從而導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞躲避機(jī)體免疫系統(tǒng)的識(shí)別。而放療可以通過(guò)促進(jìn)IFN-γ細(xì)胞因子上調(diào)MHC表達(dá)，從而使腫瘤細(xì)胞被免疫細(xì)胞識(shí)別［11］，聯(lián)合GM-CSF治療可以進(jìn)一步提高APC識(shí)別并呈遞腫瘤抗原的能力。而且腫瘤細(xì)胞DNA被放射線破壞后會(huì)產(chǎn)生HMGB1和ATP，而HMGB1可通過(guò)TLR4信號(hào)通路誘導(dǎo)APC成熟，此外經(jīng)放療誘導(dǎo)增殖的APC更易激活CD8+T細(xì)胞的功能［5］。有研究顯示，放療后腫瘤中巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)明顯增加［12-13］。同樣，GM-CSF可以通過(guò)刺激DC增殖并增加其表面MHC表達(dá)，從而增強(qiáng)機(jī)體腫瘤抗原呈遞能力［14］，GM-CSF也可以通過(guò)提高M(jìn)HC及協(xié)同刺激分子的表達(dá)，從而增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的抗原呈遞能力。因此，在放療將腫瘤細(xì)胞破壞釋放抗原后再聯(lián)合GM-CS成為增強(qiáng)抗腫瘤免疫的方法之一。

眾所周知，CD8+T細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞毒性作用在殺滅腫瘤細(xì)胞的過(guò)程中發(fā)揮重要作用。有研究表明，GM-CSF可以提高細(xì)胞毒性T細(xì)胞的活力并加速I(mǎi)NF-γ的產(chǎn)生從而促進(jìn)腫瘤消退［15］。Liu等［3］的研究發(fā)現(xiàn)，注射GM-CSF后的乳腺癌小鼠腫瘤組織及外周血中CD8+T細(xì)胞以及IFN-γ、TNF-α、IL-12和IL-12等細(xì)胞因子含量明顯高于對(duì)照組（PBS組）。多項(xiàng)研究同樣報(bào)道了放療也可以促進(jìn)腫瘤局部大量CD8+T細(xì)胞浸潤(rùn)，而且有研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)放療后腫瘤細(xì)胞更易被細(xì)胞毒性T細(xì)胞消滅［16］。Deng等［17］研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤患者在放療的同時(shí)提高體內(nèi)GM-CSF水平含量，可有效激活細(xì)胞毒性T細(xì)胞的活性。有研究證明，放療聯(lián)合GM-CSF在治療小鼠腦膠質(zhì)瘤后腫瘤中的CD8+T細(xì)胞浸潤(rùn)明顯，表明放療聯(lián)合GM-CSF后機(jī)體對(duì)腫瘤細(xì)胞具有更好的處理能力［18］。

4 放療聯(lián)合GM-CSF的臨床研究

在大量的臨床試驗(yàn)中，GM-CSF聯(lián)合放療均展現(xiàn)出提高患者生存時(shí)間和增強(qiáng)患者體內(nèi)抗腫瘤免疫的效果。同樣，Golden等［19］研究發(fā)現(xiàn)，41例轉(zhuǎn)移性實(shí)體瘤患者，包括肺癌、乳腺癌、胸腺癌在放療（35 Gy/10 f）2周后，再接受2周GM-CSF（125 μg/m2）的治療。局部放療聯(lián)合GM-CSF在30%患者中引起旁觀者效應(yīng)，而且這部分患者的生存情況也顯著優(yōu)于未發(fā)生者（P＜0.05）。Shi等［20］在通過(guò)局部放療聯(lián)合GM-CSF治療胰腺癌的案例中發(fā)現(xiàn)，在對(duì)患者胰腺病灶行放療（45 Gy/15 f）期間接受2周的GM-CSF（125 μg/m2）治療后，發(fā)現(xiàn)胰腺腫瘤較前明顯縮小。除此之外，放療照射野之外的轉(zhuǎn)移病灶同樣有顯著的減小。在放療過(guò)程中提高GM-CSF的濃度，在很多腫瘤的研究中同樣表現(xiàn)出了良好的臨床受益。

有研究在通過(guò)比較72例肺癌患者，包括鱗癌32例、腺癌28例及小細(xì)胞癌9例放療前后血漿中GM-CSF含量對(duì)生存情況的影響中發(fā)現(xiàn)，在放療后血漿中GM-CSF含量升高的患者生存期明顯延長(zhǎng)（P＜0.05）［21］。有研究在54例食管癌患者的放療療效分析中也同樣發(fā)現(xiàn)，血漿中GM-CSF水平為腫瘤患者的獨(dú)立預(yù)后影響因素［17］。有研究對(duì)頭頸部鱗癌的研究中同樣得出了類(lèi)似的結(jié)論［22］。

5 存在的問(wèn)題

5.1 GM-CSF治療的不良反應(yīng)

雖然GM-CSF在治療惡性腫瘤上具有獨(dú)特的療效，然而也有部分研究報(bào)道GM-CSF可能會(huì)削弱機(jī)體的免疫能力，從而對(duì)腫瘤患者產(chǎn)生負(fù)性影響［23］。Par?miani等［24］回顧性分析應(yīng)用GM-CSF作為輔助治療，導(dǎo)致患者出現(xiàn)免疫抑制而非出現(xiàn)免疫促進(jìn)作用，并強(qiáng)調(diào)其劑量對(duì)機(jī)體免疫具有一定的影響。諸多研究均顯示，持續(xù)過(guò)量的GM-CSF會(huì)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生免疫抑制作用。有研究提示，在腫瘤分泌GM-CSF劑量高低對(duì)腫瘤生長(zhǎng)影響的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中顯示高表達(dá)GM-CSF組腫瘤生長(zhǎng)明顯快于對(duì)照組，而低表達(dá)GM-CSF組腫瘤生長(zhǎng)要慢于對(duì)照組，表明腫瘤生長(zhǎng)情況與瘤內(nèi)GMCSF水平高低有關(guān)［25］。有研究表明，在高劑量應(yīng)用GM-CSF后，骨髓來(lái)源的抑制性細(xì)胞（myeloid-de?rived suppressor cells，MDSC）在患者體內(nèi)的水平增高［26］。在對(duì)小鼠胰腺癌模型的研究中發(fā)現(xiàn)，在局部使用GM-CSF抗體或敲除GM-CSF基因表達(dá)后移植瘤生長(zhǎng)減慢及腫瘤中浸潤(rùn)的MDSC減少［27-28］。可能是因?yàn)槟[瘤產(chǎn)生的GM-CSF作用于MDSC的前體細(xì)胞c-Kit+，從而誘導(dǎo)其向MDSC轉(zhuǎn)化并聚集［29］。較高的GM-CSF也會(huì)導(dǎo)致外周血中中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞比值（neutrophil to lymphocyte ratio，NLR）升高。而B(niǎo)ambury等［30］研究發(fā)現(xiàn)，膠質(zhì)瘤治療前NLR的升高與腫瘤快速進(jìn)展和較短的生存時(shí)間密切相關(guān)。因此，GM-CSF對(duì)人體抗腫瘤的有效性及安全性仍需進(jìn)一步研究。

5.2放療對(duì)機(jī)體免疫的負(fù)性影響

不同的放療劑量對(duì)患者免疫功能存在不同的影響。有研究表明，相比于超分割治療（＜1.8 Gy/f），高劑量分割放療（6 Gy/5 f，8 Gy/3 f）更能激起患者的旁觀者效應(yīng)［31］。然而也有研究顯示，高劑量放療后腫瘤會(huì)對(duì)免疫微環(huán)境造成影響，從而發(fā)生多重免疫耐受［32］。

CD4+CD25+Treg細(xì)胞（調(diào)節(jié)性T細(xì)胞）在外周血的CD4+T細(xì)胞中占5%～10%，而且其對(duì)抗腫瘤免疫反應(yīng)有抑制性的作用。Foxp3是CD4+CD25+Treg細(xì)胞的特異性轉(zhuǎn)錄因子，過(guò)度表達(dá)Foxp3的T細(xì)胞會(huì)表現(xiàn)為CD4+CD25+Treg細(xì)胞表型和免疫抑制功能。Qu等［33］研究表明，低劑量的全身放療可以顯著提高CD4+CD25+Treg細(xì)胞在外周血中的比例，而且CD4+CD25+Treg細(xì)胞對(duì)放療的抵抗性也強(qiáng)于其他T細(xì)胞。此外，在部分研究中也發(fā)現(xiàn)，放療會(huì)導(dǎo)致免疫原性細(xì)胞的損傷。Apetoh等［34］研究發(fā)現(xiàn)，采用放射線照射過(guò)的小鼠接種腫瘤細(xì)胞后，其腫瘤增長(zhǎng)明顯快于未照射組。因此，放療抑制抗腫瘤免疫的作用還有待于進(jìn)一步確認(rèn)。

6 小結(jié)

GM-CSF在腫瘤治療方面已經(jīng)得到了越來(lái)越多的關(guān)注，而且其與放化療相結(jié)合的治療效果也被諸多動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及臨床試驗(yàn)所證明，為攻克腫瘤這一難題帶來(lái)了新的希望。但是，GM-CSF與放化療的具體結(jié)合模式仍有待于進(jìn)一步的研究。雖然GM-CSF聯(lián)合放化療仍然存在較多問(wèn)題，隨著相關(guān)研究的大量開(kāi)展，上述難題一定會(huì)被克服。

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