放療聯合免疫檢查點抑制劑在非小細胞肺癌中的研究進展

安晨曦 秦海燕 江浩 尹萍 王春燕 劉永全

肺癌(lung cancer,LC)是最常見的惡性腫瘤之一,在全球男性和女性中均具有最高的癌癥相關死亡率[1]。NSCLC占所有LC診斷病例的85%[2]。盡管有手術切除、RT、化療、靶向等治療,但目前治療的總體療效并不理想。隨著臨床試驗的開展和科技進步,現在人們愈發認識到RT會影響患者機體免疫系統,對RT影響全身腫瘤反應的相關內容有了更多認識,人們對RT聯合免疫治療逐漸產生了濃厚的興趣,并進行了多項相關研究,以此來擴展當前可用的治療選擇。本文就RT聯合ICIs治療NSCLC患者的研究進展進行綜述,為臨床選擇提供參考。

一、RT聯合ICIs的協同作用機制

1. 遠隔效應與腫瘤微環境

RT不僅可以為接受照射的腫瘤部位提供有效的局部治療,還可以介導遠隔效應,即在未照射的病灶中發生腫瘤消退的現象[3]。臨床上單用RT很少產生遠隔效應,而RT聯合ICIs可以促進遠隔效應的發生[4]。免疫治療的主要機制是改變腫瘤微環境或免疫細胞,使機體免疫系統殺傷腫瘤細胞[5],而RT可通過重塑腫瘤微環境來降低免疫治療耐藥性[6]。單獨應用RT或ICIs控制腫瘤療效欠佳,若二者協同抗腫瘤,則可以達到1+1>2的效果[7,8]。

2. RT啟動免疫治療

RT可調節患者免疫系統,促使T淋巴細胞殺傷腫瘤細胞,從而抑制腫瘤生長[9]。對腫瘤的輻照導致腫瘤細胞死亡和腫瘤新抗原的釋放。死亡腫瘤細胞分泌的多種損傷相關分子模式促進新抗原的攝取和呈遞。釋放的三磷酸腺苷和鈣網蛋白(calreticulin,CRT)的暴露分別向抗原提呈細胞(antigen-presenting cells,APC)和巨噬細胞發送“找到我”和“吃掉我”的信號。高遷移率族蛋白B1通過與Toll樣受體4結合促進APC的成熟。最終,APC遷移到淋巴結,并將新抗原呈遞給MHC途徑介導的T細胞。接受抗原刺激的T細胞逐漸被激活,尤其是增殖的CD8+T細胞,發揮殺傷腫瘤細胞的巨大作用。除了受照射的腫瘤部位,效應T細胞也遷移到遠處未照射的腫瘤病灶并驅動遠隔效應(圖1)[10]。程序性細胞死亡配體1(programmed cell death ligand 1,PD-L1)是一種被腫瘤細胞激活以逃避宿主免疫系統“追殺”的免疫檢查點,在NSCLC臨床前模型中對RT產生反應而升高[11]。在黑色素瘤、結直腸癌和乳腺癌小鼠模型中,在CD8+T細胞介導下,RT聯合PD-L1抑制劑能顯著延遲腫瘤生長[12]。在小鼠NSCLC模型中也發現了類似的協同抗腫瘤活性[13]。

圖1 RT聯合ICIs的協同作用機制

3. RT克服免疫逃逸

Yuan以及Komatsu等人分別報告了1例轉移性NSCLC患者,他們都對nivolumab無效,隨后這兩例患者接受了RT,不僅受照射的原發腫瘤消退,RT野外轉移灶也顯著消退,均符合遠隔效應。這些病例報告表明,在初始免疫治療失敗后進行的RT可能具有抵抗NSCLC患者免疫逃逸的潛在作用[14,15]。

二、RT聯合ICIs的安全性及可靠性

在KEYNOTE-001試驗中,研究發現既往接受胸部RT與治療相關肺毒性風險增加相關(13%vs1%,P=0.046),而與高級別肺毒性無顯著差異[16]。此外,Ⅲ期PACIFIC試驗顯示,免疫治療組任何級別肺炎/放射性肺炎的發生率為33.9%,安慰劑組為24.8%(P值未報告),免疫治療組3級或更高級別肺炎/放射性肺炎發生率為3.4%,安慰劑組為2.6%(P值未報告)[16]。這表明RT聯合ICIs治療的肺部毒性(肺炎)發生率略高于單一治療,但差異主要由低級別(1-2級)肺炎所致,多數情況下患者可以耐受。除最近的臨床試驗外,多項回顧性分析提供了進一步的見解。最近的一項來自68項前瞻性試驗的數據匯總分析結果顯示,與之前未接受過RT的患者相比,接受RT后90天內應用ICIs的患者的嚴重不良反應沒有顯著增加,只是接受RT的患者疲勞、內分泌疾病和肺炎的發生率在數值上略高[17]。綜合起來,這些數據表明:與單用免疫治療相比,RT聯合ICIs似乎不會產生顯著增加的毒性,患者耐受性尚可,這種聯合治療方法可能提供更好的臨床效益,正在進行的臨床試驗將為這種有希望的組合增加越來越多的證據。

三、RT聯合ICIs相關臨床試驗

RT因其調節腫瘤微環境和引發免疫反應的能力而成為免疫療法的一個有前途的合作伙伴。盡管立體定向放射治療(stereotactic body radiation therapy,SBRT)具有較高的局部控制和較低的毒性,但遠處復發的風險(20%～25%)促使研究人員進行試驗評估SBRT后輔助PD-1/PD-L1抑制劑的療效[18]。一項Ⅰ期研究評估了多中心SBRT后使用pembrolizumab治療轉移性實體瘤(包括NSCLC)的情況。該研究發現,聯合治療不僅在受照射腫瘤灶中獲得了較高控制率,在未照射轉移灶中也獲得了較高緩解率。基于RECIST的總體客觀緩解率(overall responserate,ORR)為13.2%。此外,中位總生存期(median overall survival,mOS)和中位無進展生存期(median progression-free survival,mPFS)分別為9.6個月和3.1個月[19]。同時,另一項隨機多中心Ⅱ期研究(PEMBRO-RT)將92名晚期NSCLC患者分為實驗組(8Gy×3SBRT后pembrolizumab)和對照組(僅pembrolizumab)。實驗組無進展生存期(progression-free survival,PFS)和總生存期(overall survival,OS)的值成倍增加,尤其是在PD-L1表達陰性的患者中[20]。此外,2019年ASTRO公布了一項在轉移性NSCLC患者中開展的Ⅱ期前瞻性試驗結果,這些患者在pembrolizumab治療進展后接受了SBRT,結果發現PFS延長,全身緩解率為9.52%,疾病控制率為57.14%[21]。除單一ICIs聯合SBRT外,雙ICIs聯合SBRT也顯示出令人印象深刻的腫瘤控制和生存獲益。已進行了一項Ⅰ期試驗,在Ⅳ期NSCLC患者中評價同時或序貫ipilimumab、nivolumab和SBRT治療。最新數據顯示,序貫組mPFS為5.9個月,聯合治療組為6.2個月,RECIST最佳緩解為11%完全緩解(complete response,CR)、57%部分緩解(partial response,PR)和6%疾病穩定(stable disease,SD)[22]。

四、最優組合方案探索

免疫RT治療所顯示的積極結果促使研究人員進一步探索其最佳組合方案,包括ICIs種類、RT劑量和分割方式以及RT聯合ICIs的給藥順序等。

1. ICIs種類

早期NSCLC的治療主要以手術和放化療(chemoradiotherapy,CRT)為主,atezolizumab、nivolumab的加入使早期NSCLC患者生存獲益升高。IMpower010研究發現,在Ⅱ-ⅢA期人群中,與對照組相比,應用atezolizumab提高了PD-L1≥1%患者的無病生存期(disease-free survival,DFS),為術后NSCLC患者提供了一種有前景的治療選擇[23]。此外,一項在可手術NSCLC患者中的開放性、Ⅲ期試驗研究表明,與單獨化療相比,新輔助nivolumab聯合化療導致無事件生存期(event-free survival,EFS)顯著延長,病理學CR的患者百分比更高[24]。對于局部晚期NSCLC,PACIFIC試驗顯示,在Ⅲ期不可切除的NSCLC患者中,接受CRT的患者應用durvalumab可顯著提高生存率。這項隨機Ⅲ期試驗觀察到,與安慰劑組相比,durvalumab組的24個月OS率(66.3%vs55.6%)和PFS持續時間延長(17.2個月vs 5.6個月)。輔助durvalumab治療也延遲了遠處轉移時間(28.3個月vs16.2個月)[25]。此外,GEMSTONE-301是一項在中國50家醫院或學術研究中心的局部晚期、不可切除的Ⅲ期NSCLC患者中進行的隨機、雙盲、安慰劑對照、Ⅲ期試驗,該研究發現sugemalimab組PFS顯著長于安慰劑組(中位數9.0個月vs5.8個月)[26]。這些結果表明將durvalumab、sugemalimab作為鞏固治療是很有必要的,其可以提高無法切除的Ⅲ期患者局部CRT的療效。

2. RT劑量和分割方式

目前,臨床試驗中使用的劑量和分割方式很廣,尚未達成最佳方案的共識。與常規分次RT相比,SBRT中通常較高的劑量似乎可激活更穩健的全身免疫應答,并與未RT病灶的較高緩解率相關[27,28]。許多其他研究也顯示大分割比單劑量消融RT更好地控制遠處腫瘤[29]。然而,由于三原初修復外切核酸酶1(three prime repair exonuclease 1,TREX1)的劑量依賴性上調,單劑量高于12Gy-18Gy的輻射被證明會阻礙IFN-β刺激的抗腫瘤T細胞反應。過表達的TREX1會顯著降解細胞溶質dsDNA,這成為激活cGAS-STING通路以及遠隔效應的障礙[30]。后來James Welsh等人完成的臨床前和臨床研究表明將1Gy的低劑量輻射與轉移性腫瘤病灶相結合,與對原發性腫瘤病灶的高劑量輻射相結合,有利于進一步驅動遠隔效應。與單獨的高劑量或低劑量RT相比,這種被稱為“RadScopal”技術的新型RT策略可能是免疫治療的首選合作伙伴[31-33]。

3. RT聯合ICIs給藥順序

聯合治療的時機十分關鍵,目前尚未確定聯合治療的最佳時間窗。在多項臨床前和臨床試驗中,首選在RT之前或同時使用ICIs[10]。然而,PACIFIC試驗的亞組分析表明,RT后14天內實施ICIs可以提高NSCLC的生存獲益。令人困惑的是,RT后的延遲免疫治療在其他研究中也有效。在Postow等人的病例報告中,姑息性RT 2個月后接受ipilimumab治療的患者原發性和遠處腫瘤均顯著消退[10,34]。有研究數據表明,相較序貫治療,同時應用RT與ICIs會對腫瘤細胞產生更強的殺傷力,但必須考慮到RT可能會引發淋巴細胞數量下降及功能減退,這可能會影響接下來的免疫治療而引發不良后果,尤其是放射性肺炎的發生,還有待進一步的臨床試驗及討論[10]。

迄今為止,大多數關于聯合治療的研究都是回顧性的或小規模的隊列研究。需要更大的隨機臨床試驗提供更強有力的證據來證明免疫RT的最佳方案,同時最大限度地減少患者間的異質性。

五、免疫RT治療療效的預測性生物標志物

1. PD-L1

PD-L1是表達在腫瘤細胞及APC上的蛋白,可以對適應性腫瘤免疫進行負向調節,使腫瘤細胞逃避免疫監視,是目前應用最廣、證據最多的免疫治療正性療效預測生物標志物。許多臨床試驗已經驗證了腫瘤PD-L1的高表達與抗PD-1/PD-L1治療獲得更高生存獲益之間有良好相關性。KEYNOTE-024和KEYNOTE-042試驗比較了pembrolizumab與鉑類化療在先前未接受治療的PD-L1陽性晚期NSCLC患者中的療效,結果表明,與PD-L1腫瘤比例評分(tumor proportion score,TPS)≥1%和≥20%的患者相比,PD-L1 TPS≥50%的患者生存獲益最好[35]。CheckMate-057的結果也證實了化療失敗后接受nivolumab治療的晚期NSCLC患者中,PD-L1表達更高的患者生存獲益更高[10]。然而,并非腫瘤PD-L1表達越高,患者生存獲益越好,CheckMate-227研究提示無論在PD-L1≥1%人群還是PD-L1<1%的人群,nivolumab聯合低劑量ipilimumab的2年OS率均為40%[36]。此外,在PACIFIC研究中,PD-L1表達水平低于25%的患者獲得了與PD-L1水平較高的患者相似的生存獲益[10],而且在PEMBRO-RT研究中,僅在PD-L1陰性亞組中觀察到在免疫治療前加入SBRT的顯著益處[20]。因此,考慮到研究數量有限且結果相互矛盾,很難確認 PD-L1在單用免疫治療或免疫聯合RT的NSCLC中的療效預測作用。

2. 腫瘤突變負荷(tumor mutational burden,TMB)

TMB是預測免疫治療反應的潛在重要生物標志物,它被定義為特定基因組區域內體細胞非同義突變個數,通常用每兆堿基的突變數量(mut/Mb)表示,是一種定量生物標志物。根據KEYNOTE-158結果[37],2020年TMB經美國食品藥品監督管理局批準成為泛實體瘤免疫治療生物標志物。大量研究[38]表明,在多個瘤種中,應用PD-1/PD-L1抑制劑的療效與TMB水平相關。一項來自中國學者的鏡像薈萃分析[39]提示在接受免疫治療的NSCLC患者中,高TMB亞組的PFS顯著優于低TMB亞組(HR=0.56, 95%CI: 0.47～0.67)。此外,Checkmate-227[40]研究了TMB在ipilimumab加nivolumab聯合治療NSCLC中的預測作用。該試驗證明,在高TMB(定義為≥10mut/Mb)患者中,無論 PD-L1 表達高低或組織學情況如何,與接受一線化療的患者相比,接受雙免疫治療的患者具有更長的PFS(HR=0.58,95%CI:0.41～0.81)。盡管 Checkmate-227有這些初步的積極發現,TMB作為NSCLC免疫治療生物標志物的作用仍不確定,因為隨后的總生存期數據顯示,ipilimumab加nivolumab對高TMB患者的統計學益處不顯著(HR=0.77,95%CI:0.56～1.06),而且在TMB<10 mut/Mb的患者中觀察到有類似的生存獲益(HR=0.78, 95%CI:0.61～1.00)。與CheckMate-227研究結果類似,CheckMate-9LA同樣發現組織TMB和血液TMB數值更高的患者,ORR和PFS獲益更多,但未發現OS差異[41]。值得注意的是,在CheckMate-227研究中,有42%標本不符合TMB檢測要求,所以對該研究的結果解讀需慎重。上述結果提示對于雙免疫治療來說,TMB可能是一個預測因素,而不是預后因素。在免疫RT治療方面,TMB也不能作為一個合格的預測因子。在一份病例報告中,3例TMB較低、微衛星穩定(microsatellite stability,MSS)、錯配修復 (mismatch repair,MMR)完善和PD-L1陰性的晚期或復發性NSCLC患者接受PD-1抑制劑和SBRT聯合治療后獲得了局部和遠位緩解[42]。

3. 腫瘤浸潤淋巴細胞(tumor-infiltrating lymphocytes,TILs)

TILs是腫瘤微環境的組成部分之一,是表達各種活化抗原的異質免疫炎癥細胞群[43]。TILs的重要性正在獲得越來越多的認可,尤其是在癌癥治療中的預測作用。近期發表的一項薈萃分析[44]提示腫瘤內部和間質中高水平的CD8+T細胞可預測多個瘤種中免疫治療的療效,包括免疫單藥和免疫聯合治療。此外,TILs還對免疫治療具有指導意義。2020年AACR年會公布了一項基于TILs治療晚期NSCLC的Ⅰ期臨床試驗研究數據。該研究包括12名接受nivolumab治療且疾病進展的晚期NSCLC患者。研究人員從這些患者身上提取了腫瘤病灶,其中TILs在體外被擴增,然后回輸給患者。接受治療后,大多數患者在第一次復查胸部CT時腫瘤直徑平均縮小了38%[45]。這項研究不僅證實了TILs作為預測生物標志物的價值,而且為ICIs治療后耐藥的NSCLC患者提供了一種有前途的治療模型。在免疫RT治療方面,RT可以通過增加TILs來增強先天性及適應性免疫反應。因此,TILs的特征,包括組成、密度、功能狀態等,可以作為對免疫RT療效的預測因子[46]。有研究表明,TILs密度≥10%可預測應用ICIs帶來更高的生存獲益[47]。TILs作為NSCLC治療療效的預測標志物的研究較少,但現有證據表明它們是一種有前途的生物標志物。目前的TILs亞群技術主要包括免疫組化和流式細胞術,但這兩種技術都有局限性。因此,下一個要克服的挑戰是尋找標準化、可重復和有效的方法,因為大規模臨床試驗和常規組織病理學實踐中的TILs評分對于預測預后和治療反應具有重要意義。

六、總結與展望

NSCLC患者使用ICIs和RT聯合治療療效佳,毒性小,二者協同治療可提高NSCLC患者的OS、PFS和ORR,而不會增加晚期NSCLC患者的嚴重不良事件。盡管仍有ICIs的種類、RT劑量與分割方式、聯合治療順序等爭議性問題需解決,但顯而易見的是聯合治療在未來NSCLC治療中具有相當大的前景。聯合方案在臨床實踐中廣泛應用之前,迫切需要更多的臨床前和臨床試驗來提供明確的證據并解決上述挑戰。