低劑量放療聯合免疫治療在惡性腫瘤綜合治療中的研究進展

崔羽，楊露，杜雪，譚榜憲

川北醫學院附屬醫院腫瘤科，四川 南充 637000

腫瘤在發生發展過程中與免疫系統交互作用，機體可以通過免疫監視等[1]多種途徑消除腫瘤細胞或抑制其增殖，但由于免疫逃逸機制的存在，仍難以阻止腫瘤的發生和發展。免疫系統和腫瘤細胞的交互作用可以概括為免疫清除、免疫平衡、免疫逃逸3個主要階段[2]，這其中除了有傳統免疫細胞如巨噬細胞[3]、中性粒細胞[4]等的參與，一些細胞因子如白細胞介素（interleukin，IL）-35[5]也參與了腫瘤進展的調控。而放療可以通過促進M1型巨噬細胞的極化等多種途徑促進機體免疫系統的抗腫瘤效應，使抗腫瘤效應超過原有的免疫抑制效應。近年來，關于放療聯合免疫治療的基礎研究和臨床試驗越來越多，大量研究表明，放療與免疫治療聯合應用起到了良好的治療效果。放療作為一種局部治療方式，對于病變廣泛及有遠處轉移病例仍需結合全身治療手段[6]。Lhuillier等[7]和Formenti等[8]的研究表明，放療可激活機體免疫系統，增強腫瘤細胞的抗原性，使免疫原性突變暴露于免疫系統。放療和免疫治療的結合具有局部抗腫瘤和全身抗腫瘤效應的潛力，可能帶來意想不到的效果[9-12]。然而，即使中等放療劑量也可能有害于周圍正常組織，可能會導致免疫抑制、腫瘤復發和（或）誘導繼發性腫瘤[13-16]。在低劑量照射（短時間內吸收≤0.1 Gy或長時間暴露期間≤0.1 mGy/min劑量率）后，此類并發癥極少發生。并且低劑量照射或長期照射具有抗腫瘤活性，顯著抑制自發性或誘發性腫瘤的生長和（或）發展[17]。為此，研究人員通過流行病學以及動物研究發現，接受低劑量放療可抑制或延緩原發腫瘤[18]，臨床中也發現了低劑量放療的抗腫瘤作用[19]。在35例復發及對化療有耐藥性的非霍奇金淋巴瘤（non-Hodgkin lymphoma，NHL）患者中，小劑量全身照射（0.10～0.25 Gy，每周2次，總劑量為1.5～2.0 Gy）聯合大面積病灶的累及野放療的完全緩解率為29%，2年無進展生存率為32%，中位無進展生存期為12個月，2年生存率為42%，中位總生存期為17個月。有學者對比了低劑量放療聯合免疫治療、單純放療、單純免疫治療，發現低劑量放療聯合免疫治療的綜合治療能極大地提高腫瘤的控制率[20]。本文就低劑量放療聯合免疫治療對惡性腫瘤的綜合治療機制展開綜述。

1 低劑量放療增強免疫相關細胞活性

1.1 低劑量放療增強 T細胞浸潤

研究發現，在給小鼠接種肉瘤細胞6 h前，予以X線照射0.075 Gy，能顯著降低成瘤率，且腫瘤浸潤淋巴細胞（tumor infiltrating lymphocyte，TIL）明顯增多[21]。同樣的也有研究通過對比對照組（未進行低劑量放療）和試驗組（進行1 Gy×2次放療）發現，進行低劑量放療的小鼠引流淋巴結內的CD4+T細胞和CD8+T細胞明顯高于對照組[22]。放療可以通過腫瘤內的血管內皮細胞上調血管細胞黏 附 分 子 -1（vascular cell adhesion molecule-1，VCAM-1）和細胞間黏附分子-1（intercellular cell adhesion molecule-1，ICAM-1）等黏附分子的表達，并誘導T細胞趨化因子的表達，從而促進T細胞黏附和滲入腫瘤微環境[23]。

1.2 低劑量放療增強自然殺傷（natural killer，NK）細胞的活性和功能

通過對比控制組（未進行低劑量放療）和試驗組（進行1 Gy×2次放療）發現，進行低劑量放療的小鼠TIL中NK細胞的比例高于控制組[22]。低劑量放療能刺激NK細胞增殖[24]，抑制其凋亡[25]，促進NK細胞的細胞毒性功能[26]。NK細胞活性增加還可能與低劑量放療誘導谷胱甘肽的產生增加及IL-2、IL-12、γ干擾素（interferon-γ，IFN-γ）和腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）的分泌增加有關[27-28]。

1.3 低劑量放療增強樹突狀細胞（dendritic cell，DC）的活性

低劑量放療通過激活共濟失調毛細血管擴張突變蛋白（ataxia-telangiectasia mutated，ATM）/核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）通路促進DC產生IL-12和促進DC的體外和體內遷移，從而增強DC的T細胞刺激活性和體外抗腫瘤作用[29-30]。

1.4 低劑量放療促進 B淋巴細胞增殖

有研究發現，低劑量放療能提高細胞周期蛋白E和細胞周期蛋白依賴性激酶2（cyclin dependent kinase 2，CDK2）的水平以及升高Ikaros蛋白（含鋅指的轉錄因子家族成員）的磷酸化水平來增強B淋巴母細胞的增殖[31]。低劑量放療還可以通過激活NF-κB和誘導細胞分化分子CD23的表達來調節B細胞分化[32]。

2 低劑量放療將免疫反應向有利于抗腫瘤表型的方向轉移

2.1 低劑量放療強化腫瘤弱勢抗原表位的免疫學效應

低劑量放療可以通過降低體內CD4+CD25+叉頭框蛋白P3（forkhead box P3，FOXP3）+調節性T細胞亞群，并產生記憶樣T細胞，使體內淋巴細胞對腫瘤抗原的應答閾降低，免疫反應增強，誘導以Th1細胞為主的細胞免疫應答，通過腫瘤弱勢抗原表位優勢化發揮抗腫瘤效應[33]。

2.2 低劑量放療促進M 1型巨噬細胞的極化

巨噬細胞發揮著兩面派的作用[34]，一方面M2型巨噬細胞（也稱為腫瘤相關巨噬細胞）促進腫瘤細胞的生長、血管生成、侵襲和轉移[35-37]，另一方面M1型巨噬細胞可激活Th1細胞并增強T淋巴細胞浸潤，以增強免疫反應[38]。通過對比進行低劑量放療和未經照射的實驗小鼠的腫瘤微環境發現，經過低劑量放療的小鼠其M1型巨噬細胞的比例明顯高于未經照射的小鼠[22]，其機制與低劑量放療可以誘導一氧化氮合酶產生從而導致M2型巨噬細胞極化為M1型巨噬細胞有關[39]。

2.3 低劑量放療促進中性粒細胞向有利于腫瘤控制的方向轉變

中性粒細胞在腫瘤控制中同樣充當著雙面角色[40-41]。低劑量放療能夠使轉化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）基因表達下調[42]，也能促進IFN-γ和TNF-α的mRNA表達增強[43]，從而促進中性粒細胞向有利于腫瘤控制的類型（N1型）轉變。

3 低劑量放療改變免疫相關細胞因子活性

3.1 低劑量放療降低TGF- β水平

通過對實驗小鼠低劑量放療（1 Gy×2次）后24 h的TIL進行Molecular NanoString分析顯示，受到低劑量放療的小鼠TGF-β1基因表達顯著下調（P=0.0007）[22]。TGF-β是成纖維細胞和纖維細胞的有效激活劑[29,40,44]，也是關鍵的腫瘤相關成纖維細胞（cancer-associated fibroblast，CAF）分泌因子，在促進腫瘤生長和轉移中起重要作用。

3.2 低劑量放療改變細胞因子活性

低劑量放療增加有活性的IFN-γ、TNF-α、IL-1β、IL-2、粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子（granulocytemacrophage colony stimulating factor，GM-CSF），并降低IL-10的產生[45-47]。正如Hashimoto等[48]在1999年報道的，注射同種異體肝癌細胞的大鼠在使用0.2 Gy的γ射線低劑量全身照射后其肺和淋巴結轉移率明顯降低，并伴有CD8+淋巴細胞進入脾臟和腫瘤部位，IFN-γ和TNF-α的mRNA表達上調，TGF-β的mRNA表達下調；在這些組織中未檢測到抑制抗腫瘤Th1反應的Th2型細胞因子IL-4、IL-6、IL-10 mRNA。研究證實，低劑量放療（75 mGy、12.5 mGy/min）在第 12天、第 16天和第20天顯著誘導Th1細胞因子IL-1β、IL-2、IFN-γ和TNF-α上調，并下調IL-10的表達[46]。低劑量放療促進脾臟免疫細胞增殖，這可能是其增強某些細胞因子活性的原因；而高劑量放療不僅抑制脾臟免疫細胞增殖，還可抑制IL-1β等細胞因子的活性。

3.3 低劑量放療增加某些趨化因子的數量

趨化因子可調節免疫細胞的遷移、分化和激活，一些趨化因子可募集免疫細胞（如細胞毒性T淋巴細胞、NK細胞、NKT細胞和巨噬細胞），并誘導Th1極化[49]，從而抑制腫瘤。有研究證實，在2 Gy局部照射的小鼠腫瘤中發現了與T細胞吸引有關的趨化因子[如趨化因子9、趨化因子10、趨化因子11、C-C基序趨化因子4（C-C motif chemokine 4，CCL4）和C-C基序趨化因子5（C-C motif chemokine 5，CCL5）]分泌增加[20]，這可能也是低劑量放療增強免疫相關細胞活性的機制。

4 低劑量放療影響基因表達協同免疫治療

研究人員通過N-亞硝基二乙胺（N-nitroso diethylamine，NDEA）誘發小鼠肝細胞肝癌，結果發現不管與未經任何治療的小鼠相比，還是與經低劑量放療或康普瑞汀磷酸二鈉（combretastatin A-4 disodium phosphate，CA-4DP）單獨治療的小鼠相比，低劑量放療和CA-4DP聯合治療在所有時間段均顯著抑制Rho相關卷曲螺旋形成蛋白激酶1（Rho associated coiled-coil containing protein kinase 1，ROCK1）和血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的基因表達[50]。VEGF通過增加調節性T細胞（regulatory T cell，Treg）和腫瘤相關巨噬細胞和（或）單核細胞的數量并增強其抑制功能來創造促腫瘤微環境[51-52]，從而在腫瘤血管生成、腫瘤轉移以及免疫抑制方面發揮作用。因此，低劑量放療這種抑制VEGF基因表達的效果也能增強免疫系統的功能。同樣的，低劑量放療還能上調活化T細胞的典型基因、編碼T細胞趨化因子基因、抗原呈遞相關基因的表達[20]，這可能也是低劑量放療促進T細胞浸潤的機制之一。

5 低劑量放療阻斷免疫抑制關鍵途徑

5.1 細胞毒性 T淋巴細胞相關蛋白 4（cytotoxic T-lymphocyte associated protein 4，CTLA 4）

CTLA4主要表達于活化的CD4+、CD8+T細胞，也表達于Treg細胞表面，并在Treg的免疫抑制功能中發揮不可或缺的作用[53]。CTLA4與B7分子結合后誘導T細胞無反應性，參與免疫反應的負調節。低劑量放療能上調T細胞上CD28的表達并下調CTLA4的表達[54]，同時抑制IL-10的產生，同樣也能下調Treg細胞表面CTLA4的表達[55]，從而導致免疫增強。

5.2 Treg

Treg抑制自身和非自身抗原的異常/過度免疫反應，以維持免疫穩態。在腫瘤免疫中，Treg細胞通過抑制抗腫瘤免疫參與腫瘤的發生發展。低劑量放療顯著降低Treg的數量和比例[56]，并降低Treg細胞表面CTLA4的表達[55]，從而減少Treg細胞對腫瘤免疫的抑制作用。

6 低劑量放療增強抗程序性死亡受體 1（programmed cell death 1，PDCD 1，也稱PD- 1）或抗程序性死亡受體配體 1（programmed cell death 1 ligand 1，PDCD 1LG 1，也稱PD-L 1）單克隆抗體的免疫作用

PD-1通過結合T細胞表面PD-L1調節T細胞的活性，誘導抗原特異性T細胞的凋亡并抑制Treg的凋亡，在促進腫瘤免疫逃逸方面發揮著至關重要的作用。低劑量放療能增強T細胞的浸潤[21]，也能通過增強DC的活性加強腫瘤抗原呈遞[29-30]，而在此時聯合抗PD-1或抗PD-L1單克隆抗體治療可減少特異性T細胞的凋亡，進一步加強T淋巴細胞的抗腫瘤效果，從而改善局部腫瘤控制、長期生存，預防腫瘤復發[57]。

7 小結與展望

放療聯合免疫治療給腫瘤治療帶來了新的希望，放療和免疫治療的結合具有局部抗腫瘤和全身抗腫瘤效應的潛力。有研究證明，低劑量放療比中高劑量放療對正常組織的危害更小，繼發性腫瘤的發生風險也更低。但目前的問題是：①低劑量放療聯合免疫治療可以通過多種錯綜復雜的機制促進機體的抗腫瘤效果，但各種機制之間的相互影響尚未明確，同時低劑量放療聯合免疫治療用于臨床的安全性還需要進一步驗證。②低劑量放療除了通過免疫系統發揮抗腫瘤作用外，通過其他機制（抑制腫瘤轉移、誘導腫瘤細胞凋亡、改善腫瘤細胞的乏氧狀態等）也能很好地發揮抗腫瘤效果，如何更好地聯合其他治療發揮更佳的效果也是需要關注的問題。③低劑量放療聯合免疫治療理論上能發揮很好的抗腫瘤效果，但目前尚未大規模應用于臨床，還需更多臨床證據證明低劑量放療聯合免疫治療的理論優勢，為患者帶來生存獲益。