腫瘤放療聯(lián)合免疫檢查點阻斷治療的應用進展

王康馨，趙 陽，閆 婧綜述，劉寶瑞審校

0 引 言

放射治療與手術、化療是腫瘤三大傳統(tǒng)治療手段，放療在直接殺傷腫瘤細胞的同時，可釋放腫瘤相關抗原及一系列免疫刺激信號，激活細胞毒性T細胞來殺傷腫瘤細胞，同時還能產生“遠隔效應”消除一些非照射區(qū)惡性轉移的腫瘤細胞［1］。然而，放療也會誘導抗原調變和免疫抑制分子上調，使腫瘤細胞免疫原性減弱，T細胞失能、耗竭，最終導致免疫逃逸和免疫耐受的發(fā)生［2］。臨床觀察放射治療不敏感的患者，由免疫逃逸引起的腫瘤復發(fā)與轉移仍然是導致死亡的主要原因，這種現(xiàn)象表明單一放療的免疫激活能力仍存在局限性［3］。因此，需要聯(lián)合免疫治療進一步增強放療誘導的免疫效應。近年來隨著免疫學研究的不斷深入，鑒定和抑制免疫逃逸的關鍵驅動因素——免疫檢查點，可能會重新激活抗腫瘤免疫反應，從而改善患者預后［4］。本文就腫瘤放療的免疫調節(jié)特性及其聯(lián)合免疫檢查點阻斷治療的應用現(xiàn)狀與研究進展作一綜述，旨在為這一聯(lián)合治療模式的臨床實踐提供參考。

1 腫瘤放療的免疫調節(jié)特性

放射治療利用高能射線殺傷腫瘤，其通過釋放活性氧介導DNA損傷和內質網(wǎng)應激，最終導致這些受損細胞阻滯于正常的有絲分裂周期，以凋亡、壞死、衰老等形式進入細胞死亡階段［5-6］。除電離輻射直接作用于靶區(qū)的殺傷效應外，非靶向的系統(tǒng)性免疫反應也被激活，免疫系統(tǒng)一方面促進機體抗腫瘤，另一方面誘導腫瘤細胞形成免疫耐受，在腫瘤發(fā)生發(fā)展中扮演著“雙刃劍”的角色［7］。放射治療的免疫調節(jié)特性主要體現(xiàn)在以下四個方面［6］：①動員并激活腫瘤抗原特異性T細胞，通過釋放三磷酸腺苷、鈣網(wǎng)蛋白、高遷移率族蛋白B1等危險信號以及干擾素、補體裂解片段C3a/C5a等免疫調節(jié)因子［8］，這些信號分子共同促進樹突狀細胞成熟與抗原提呈，動員并激活腫瘤抗原特異性T細胞；②增加淋巴細胞浸潤腫瘤實質，放療可促進血管結構正?；?、增加內皮細胞表面黏附分子的表達，使淋巴細胞從血管中遷徙、有效浸潤至腫瘤實質，同時誘導CXCL16等趨化因子的釋放進一步招募T細胞［9］；③重塑腫瘤免疫微環(huán)境，一方面，放療促進腫瘤微環(huán)境基質中CD11b+髓系來源的細胞表面抗原釋放和提呈，誘導腫瘤特異性免疫反應來消除這些免疫抑制的基質成分，調節(jié)負性腫瘤微環(huán)境［10］；④調節(jié)腫瘤細胞的免疫表型，放療通過增加腫瘤細胞表面MHC I及Ⅱ類分子、應激配體、死亡受體的表達來上調T細胞及NK細胞的殺傷敏感性［11］。然而，放療也會激活腫瘤細胞釋放多種免疫抑制因子，如集落刺激因子、轉化生長因子-β等，并招募髓系抑制細胞、Foxp3+調節(jié)性T細胞（T regulatory cells，Tregs）等免疫抑制細胞，共同抑制抗腫瘤免疫反應［12-13］；與此同時，放療還會引起腫瘤表面程序性死亡配體-1（programmed cell death-ligand 1，PD-L1）上調，使其免疫原性減弱，并且與T細胞表面程序性死亡蛋白-1（programmed cell death-1，PD-1）分子結合后觸發(fā)抑制性信號通路使T細胞失能、凋亡［14］。因此，放療對免疫系統(tǒng)的影響是一個動態(tài)而復雜的過程，放療通過內源或外源性途徑動員效應T細胞至腫瘤組織發(fā)揮殺傷效應，與此同時也募集了一些髓系抑制細胞的浸潤，而免疫活化后分泌釋放的細胞因子誘導腫瘤細胞表型改變，進一步影響抗腫瘤免疫反應。

2 放療聯(lián)合免疫檢查點阻斷劑的治療策略

免疫檢查點是一種T細胞上的免疫抑制分子，通過與相應配體/受體結合抑制機體的抗腫瘤免疫反應。經(jīng)典的免疫檢查點主要包括細胞毒T淋巴細胞抗原-4（cytotoxic T lymphocyte antigen-4，CTLA-4）、PD-1，二者分別在T細胞活化初始與效應階段抑制T細胞殺傷腫瘤的功能［15］。免疫檢查點阻斷劑有助于改善腫瘤局部微環(huán)境，促進T細胞功能的恢復，從而解除機體對腫瘤的免疫耐受。目前大量研究表明放療聯(lián)合免疫檢查點阻斷劑具有協(xié)同抗腫瘤作用，聯(lián)合治療有利于腫瘤抗原提呈和T細胞活化，全面激活機體免疫應答，較單一治療方式具有更廣泛及持久的抗腫瘤功效［16-17］。

2.1 聯(lián)合治療提高腫瘤局部控制率Demaria等［18］首次報道了一項局部放療聯(lián)合抗CTLA-4抗體9H10治療4T1乳腺癌多發(fā)轉移灶的動物實驗研究，結果顯示聯(lián)合治療組較單獨治療組的抗腫瘤效應明顯增強、生存期明顯延長，且同期肺部轉移灶的數(shù)目減少。隨后另有基于TSA乳腺癌、MCA38結腸癌、GL261膠質瘤動物模型的研究，均顯示放療和抗CTLA-4/PD-1抗體同步治療時，可有效激活以CD8+T細胞為主的免疫反應，且聯(lián)合治療使得腫瘤局部浸潤淋巴細胞數(shù)目和γ-干擾素（+）腫瘤特異性T細胞的比例升高，腫瘤局部控制率明顯提升，表現(xiàn)為聯(lián)合治療組小鼠腫瘤病灶縮小以及生存期延長，而單獨治療組無明顯生存獲益［19］?；谏鲜雠R床前研究的結果，放療聯(lián)合免疫檢查點阻斷劑的臨床試驗也已在黑色素瘤、肺癌以及前列腺癌等多種類型腫瘤中陸續(xù)開展并取得了顯著的療效［20-23］。

2.2 聯(lián)合治療激活機體免疫應答誘發(fā)“遠隔效應”“遠隔效應”即在腫瘤局部放療時引起非照射區(qū)遠位轉移病灶縮小的現(xiàn)象。研究表明，放療通過促進腫瘤相關抗原的釋放、激活免疫應激信號通路，從而促進抗原特異性T細胞向非照射轉移灶趨化并殺傷腫瘤細胞［24］。然而，單獨放療引起的“遠隔效應”在臨床上較為少見，究其原因，一方面由于患者自身腫瘤經(jīng)抗原調變后，抗原丟失，免疫原性減弱，另一方面則由于多數(shù)晚期腫瘤患者體內的免疫抑制微環(huán)境限制效應T細胞對腫瘤細胞的殺傷［25］。而聯(lián)合免疫檢查點阻斷劑有助于改善腫瘤局部微環(huán)境，促進T細胞功能的恢復，從而解除機體對腫瘤的免疫耐受。

有研究構建乳腺癌、結腸癌雙側皮下荷瘤小鼠模型，原位腫瘤接受外照射，第二腫瘤模擬轉移灶不接受外照射，經(jīng)放療聯(lián)合抗CTLA-4抗體治療后非照射區(qū)腫瘤病灶生長緩慢，且在介導遠隔效應上常規(guī)分割放療優(yōu)于單次大劑量分割照射［26］。Deng等［14］利用TUBO乳腺癌小鼠模型行單次大分割放療聯(lián)合抗PD-1抗體治療后也觀察到了免疫介導的遠隔效應，并通過腫瘤再負荷實驗發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合治療組小鼠在再次荷瘤時仍能產生記憶性的免疫應答，體現(xiàn)了聯(lián)合治療不僅能夠激活全身性的抗腫瘤免疫反應引起遠處轉移灶的消退，也有助于體內記憶性T細胞的儲存。臨床個案報道顯示1名行Ipilimumab治療后疾病進展的轉移性黑色素瘤患者，予脊髓轉移灶姑息性放療1個月后，脊髓病灶及其他病灶均未見縮小，后繼續(xù)予Ipilimumab治療1個月后發(fā)現(xiàn)脊髓及其他病灶均明顯縮?。?7］。在隨后進行的放療聯(lián)合Ipilimumab治療轉移性黑色素瘤的Ⅰ期臨床試驗中，18%的患者放療野外腫瘤獲得了部分緩解，18%的患者維持穩(wěn)定［22］。盡管聯(lián)合治療介導的遠隔效應有一定臨床預見性，但目前的報道多限于轉移性黑色素瘤、結直腸癌等腫瘤類型，并且能夠激活系統(tǒng)免疫引起遠隔效應的放療劑量以及分割模式尚無定論，因此，未來的研究需要對不同瘤種及具體的放療參數(shù)作出進一步解答。

2.3 聯(lián)合治療克服常規(guī)分割放療介導的免疫耐受不同的放療總劑量及分割模式所產生的免疫效應不同，如何使放療聯(lián)合免疫治療的抗腫瘤效應最大化是值得探索的方向。常規(guī)分割放療是臨床放射治療最普遍的一種治療形式，與大劑量分割放療相比，常規(guī)分割放療在促進抗腫瘤免疫應答中主要影響腫瘤血管形成和免疫細胞的浸潤［28］，而大劑量分割放療主要誘導腫瘤微環(huán)境變化和產生Ⅰ型干擾素觸發(fā)固有免疫和適應性免疫應答［29］。多項臨床前研究提示大劑量分割放療聯(lián)合免疫檢查點阻斷劑可以增強抗腫瘤免疫效應［19，26］，而對低劑量常規(guī)分割放療的研究較少，近來有學者發(fā)現(xiàn)聯(lián)用PD-L1阻斷劑可克服常規(guī)分割放療介導的免疫耐受，這種現(xiàn)象是由于常規(guī)分割放療導致腫瘤細胞表面PD-L1上調，與T細胞表面的PD-1結合后傳遞負性調控信號，進而導致T細胞耗竭。當放療與PDL1阻斷藥物聯(lián)合應用時，可有效阻斷PD-1/PD-L1信號通路，從而增強細胞毒性T細胞對腫瘤細胞的殺傷［4］。另有研究又對這一實驗現(xiàn)象作了補充，認為常規(guī)分割放療聯(lián)合PD-1阻斷劑所產生的抗腫瘤免疫反應能夠有效控制照射區(qū)和非照射區(qū)腫瘤的生長，并且這種免疫應答主要依賴原位和外周浸潤的多克隆T細胞群［30］。

3 放療聯(lián)合免疫檢查點阻斷治療的研究進展

放療與免疫檢查點阻斷劑相互協(xié)同，不僅能夠提高放療的局部療效，還能有效激活機體抗腫瘤免疫反應，兩者聯(lián)合應用有望成為腫瘤治療領域一項極具潛力的新策略，但這一治療模式目前還面臨著具體方案尚未明確以及毒性反應疊加等難題。近年來，隨著研究的不斷深入，對這一聯(lián)合治療模式的不斷改良與優(yōu)化，使其突破了原先單一化的治療模式及技術，能夠進一步提高抗腫瘤療效。

3.1 放療聯(lián)合雙重免疫檢查點阻斷劑治療最新研究表明惡性黑色素瘤患者行放療聯(lián)合雙重免疫檢查點阻斷劑較放療聯(lián)合CTLA-4阻斷劑有更好的療效［22］。在放療聯(lián)合Ipilimumab的Ⅰ期臨床試驗顯示：僅18%的轉移性黑色素瘤患者療效評估部分緩解，這種治療敏感性低下的現(xiàn)象可能與二聯(lián)治療易在患者中引起治療抗性有關——腫瘤細胞表面PDL1上調進而導致T細胞耗竭。隨后研究者在此基礎上添加PD-L1阻斷劑以逆轉T細胞耗竭，研究發(fā)現(xiàn)不同腫瘤模型的聯(lián)合治療組小鼠較單獨治療組存活明顯延長，治療有效率增加到80%。因此，三聯(lián)療法在多種腫瘤類型治療療效中的優(yōu)越性提示每種治療方式的非冗余機制——放療可增加腫瘤內T細胞受體（T cell receptor，TCR）庫的多樣性及其在外周寡克隆擴增頻率；阻斷CTLA-4主要抑制Tregs，從而增加CD8/Tregs比例。添加PD-L1阻斷劑可逆轉T細胞耗竭，從而減輕對CD8/Tregs比例的抑制，并進一步促進T細胞寡克隆擴增。

3.2 放療聯(lián)合新型免疫檢查點阻斷劑及共刺激分子治療放療聯(lián)合PD-1/PD-L1/CTLA-4阻斷劑在之前的研究中已被證實具有很好的協(xié)同抗腫瘤作用，除此以外，其他一些伴隨TCR通路激活的免疫抑制分子也被認為是可供干預的新型靶點，包括TIM-3、LAG-3、BTLA、VISTA、B7-H3等。值得一提的是，抗PD-1與抗TIM-3或抗LAG-3抗體的聯(lián)合應用在臨床前研究中取得了協(xié)同的抗腫瘤效果，目前也正在積極開展臨床試驗［31］。Kim等［32］開展了一項立體定向放療聯(lián)合抗PD-1抗體、抗TIM-3抗體治療GL261膠質瘤的動物實驗，研究顯示聯(lián)合治療組較單獨放療組小鼠具有顯著的生存獲益。除免疫抑制分子型抗體的應用以外，4-1BB、OX40、IDO等T細胞共刺激分子的抗體通過增強抗腫瘤免疫細胞活性，在不同腫瘤的研究中取得了一定臨床療效，將為聯(lián)合放療提供新的思路［33-34］?？筄X-40的激動性抗體聯(lián)合抗CTLA-4治療可顯著提高TRAMP-C1前列腺癌、MCA-205肉瘤荷瘤動物模型的生存率［35］。另一種共刺激分子4-1BB的特異性抗體聯(lián)合CTLA-4阻斷、CD40活化、放射治療以及腫瘤疫苗時均展現(xiàn)出一定的抗腫瘤活性［36］。相較于免疫抑制分子在正常免疫系統(tǒng)具有促進外周耐受的作用，這一類免疫共刺激分子在活化T細胞的同時并不會引起外周耐受，故使用這種活化型抗體不會引起嚴重的自身免疫反應，減輕了聯(lián)合治療所造成的疊加毒性［37］。

3.3 放療聯(lián)合免疫檢查點基因敲除的細胞免疫治療免疫檢查點阻斷劑會對皮膚、肝、肺以及胃腸道系統(tǒng)造成一定的損傷［38］，而放療對正常組織器官也有一定程度的損傷，故聯(lián)合治療在提高抗腫瘤療效的同時也會導致毒性反應疊加，因此放療聯(lián)合免疫檢查點阻斷劑的毒副作用是影響其向臨床轉化的主要限制因素之一。為攻克這一難題，利用CRISPR-Cas9基因編輯技術敲除表達于T細胞上的負性調節(jié)分子來調控其活化功能，從而逆轉免疫耐受被認為是極具潛力的發(fā)展方向，其可有效替代免疫檢查點單抗藥物長期的、全身性的應用并實現(xiàn)“精準打擊”，從而減輕藥物所引起的不良反應［39-40］。通過CRISPR-Cas9基因編輯技術，建立低劑量放療聯(lián)合免疫抑制檢查點基因敲除的EBV相關胃癌細胞毒性T細胞過繼性回輸?shù)闹委熌Ｊ?，實驗結果發(fā)現(xiàn)PD-1敲除的T細胞聯(lián)合低劑量放療組和單獨放療等對照組相比，對EBV相關胃癌裸鼠皮下移植瘤有著更強的局控作用，機制上可能與基因敲除后的T細胞活化、殺傷能力增強以及腫瘤放療增加這一類T細胞趨化浸潤至腫瘤組織有關［41-42］。

4 結語與展望

放療聯(lián)合免疫檢查點阻斷劑的治療模式是今后癌癥治療的發(fā)展趨勢之一。大量臨床前研究已證實聯(lián)合治療可以有效激活機體抗腫瘤免疫反應，但相關機制仍需進一步研究；此外，目前的報道多集中于惡性黑色素瘤、乳腺癌、結腸癌、非小細胞肺癌、前列腺癌，未來相關研究需要在不同腫瘤中尋找最優(yōu)的聯(lián)合治療策略，包括放療部位的選擇、放療的分割模式與總劑量、聯(lián)合治療的時間窗、有效的生物反應標志物判斷預測療效等。此外，各類免疫檢查點阻斷劑聯(lián)合放療向臨床轉化的關鍵在于篩選合適的目標人群和評估聯(lián)合治療的安全性。PD-L1表達率、微衛(wèi)星不穩(wěn)定狀態(tài)和腫瘤突變負荷是否可以作為免疫檢查點阻斷劑的生物標志有待進一步臨床驗證；而針對免疫相關性不良反應的管理也需進一步優(yōu)化，除了免疫調節(jié)藥物的減量或停用、合理應用糖皮質激素及免疫抑制劑以外，序貫應用腫瘤治療性疫苗或過繼性細胞回輸治療、添加免疫共刺激分子激動劑來減少免疫檢查點阻斷型抗體的持續(xù)應用也不失為一種新型治療策略?？傮w而言，放療與免疫檢查點阻斷治療的聯(lián)合應用在腫瘤綜合治療中具有廣闊的前景，并且這一聯(lián)合治療模式經(jīng)不斷改良與優(yōu)化后，有望在未來腫瘤治療中發(fā)揮重要作用。