高強(qiáng)度聚焦超聲消融術(shù)聯(lián)合免疫檢查點抑制劑治療神經(jīng)母細(xì)胞瘤的回顧性分析

劉勇志，張菊

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院腫瘤科，重慶 400010)

0 引言

高強(qiáng)度聚焦超聲(high intensity focused ultrasound, HIFU)是治療腫瘤的一種新方法。HIFU 主要通過機(jī)械效應(yīng)、熱效應(yīng)、空化效應(yīng)對腫瘤細(xì)胞進(jìn)行破壞。近年來，國內(nèi)外許多研究表明HIFU 不僅可以降低腫瘤體積，還可以抑制腫瘤轉(zhuǎn)移，提高患者的抗腫瘤免疫能力。免疫檢查點抑制劑則通過阻斷免疫檢查點可以間接活化T 細(xì)胞，增強(qiáng)免疫反應(yīng)，提高機(jī)體的抗腫瘤免疫。而解除腫瘤對機(jī)體免疫的抑制作用。從而引發(fā)更強(qiáng)的抗腫瘤免疫，達(dá)到更長的生存期。因此，我們認(rèn)為接受HIFU 治療的惡性腫瘤患者可能從免疫檢查點抑制劑中獲益更多。但這一觀點仍需要臨床研究的證實。

1 高強(qiáng)度聚焦超聲(high intensity focused ultrasound, HIFU)的抗腫瘤免疫效應(yīng)

高強(qiáng)度聚焦超聲(high intensity focused ultrasound，HIFU)的機(jī)制是將體外低能量的超聲波聚焦于人體內(nèi)的目標(biāo)治療區(qū)域，并使該區(qū)域快速升溫至 65℃～100℃，導(dǎo)致局部產(chǎn)生蛋白質(zhì)變性和凝固性壞死；同時，高強(qiáng)度聚焦超聲可以產(chǎn)生空化效應(yīng)，使靶區(qū)內(nèi)細(xì)胞的氣體原子核發(fā)生擴(kuò)張，從而協(xié)同聲壓的影響，促使細(xì)胞內(nèi)的膜結(jié)構(gòu)(如細(xì)胞核膜)瓦解。與常規(guī)手術(shù)相比，HIFU 治療對腫瘤患者的自身免疫功能影響更小，術(shù)后恢復(fù)更快。HIFU 術(shù)后并發(fā)癥主要分為手術(shù)熱效應(yīng)損傷(如皮膚燒傷，附近骨、神經(jīng)燒傷)和非熱效應(yīng)損傷(如疼痛、發(fā)熱、局部感染、腸穿孔)。研究發(fā)現(xiàn)(或：“臨床數(shù)據(jù)顯示”，但也要添加參考文獻(xiàn))大部分患者術(shù)后并發(fā)癥較輕，暫未發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重不可逆損傷。目前，有研究發(fā)現(xiàn)與腫瘤部分切除、局部姑息性放療等治療相比，姑息性治療聯(lián)合HIFU 治療的患者具有更長的生存期及無瘤生存期，并擁有更高的生活質(zhì)量[1-4]，這可能與HIFU 治療后患者的抗腫瘤免疫效應(yīng)提高有關(guān)。目前對于HIFU 提高患者抗腫瘤免疫效應(yīng)的機(jī)制，主要有以下幾種說法：(1)HIFU 可以通過降低腫瘤負(fù)荷，恢復(fù)部分免疫功能；(2)HIFU 通過破壞腫瘤細(xì)胞，釋放具有抗原性質(zhì)的腫瘤細(xì)胞碎片，激發(fā)機(jī)體免疫；(3)HIFU 通過誘導(dǎo)產(chǎn)生熱休克蛋白，增強(qiáng)抗腫瘤免疫效應(yīng)。

2 免疫檢查點抑制劑的現(xiàn)狀

腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移不僅和多基因突變有關(guān)，還與腫瘤細(xì)胞免疫逃逸和異常細(xì)胞信號通路有關(guān)。腫瘤細(xì)胞可以通過多種途徑躲避機(jī)體的免疫監(jiān)視與殺傷。其中，誘導(dǎo)CD8 +T 淋巴細(xì)胞的凋亡是腫瘤細(xì)胞免疫逃逸的主要機(jī)制。腫瘤細(xì)胞可以表達(dá)程序性死亡受體配體(Programed Death Ligand 1，PDL1)，并與T 淋巴細(xì)胞表面的程序性死亡受體(Programed Death 1，PD-1)偶聯(lián)，產(chǎn)生抑制信號并誘導(dǎo) CD8 + T 淋巴細(xì)胞凋亡。

免疫治療經(jīng)過幾十年的艱難摸索，從最開始的注射細(xì)菌、輸注細(xì)胞因子，腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞療法，過繼淋巴細(xì)胞療法等療法都相繼失敗，直至今日，免疫檢查點抑制劑逐漸進(jìn)入了腫瘤治療的舞臺。免疫檢查點是免疫抑制性通路，目前臨床上主要使用的免疫抑制劑包括PD-1 通路抑制劑和CTLA-4 通路抑制劑，其功能是抑制T 細(xì)胞活化和增殖，傳遞負(fù)性調(diào)節(jié)信號。而通過阻斷免疫檢查點可以間接活化T 細(xì)胞，增強(qiáng)免疫反應(yīng)，提高機(jī)體的抗腫瘤免疫，解除腫瘤對機(jī)體免疫的抑制作用。從而引發(fā)更強(qiáng)的抗腫瘤免疫，達(dá)到更長的生存期。

盡管免疫治療具有較大潛力，但免疫治療并非在所有癌癥患者中都顯示較好的療效[5,6]。接受免疫治療的患者即使初治有效，仍可能在治療一段時間后出現(xiàn)腫瘤進(jìn)展或復(fù)發(fā)，這可能是由于抗原呈遞功能受損，導(dǎo)致T 細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞識別不足[7,8]。因此腫瘤治療中局部和全身治療都需要考慮免疫治療的耐藥性問題，并將免疫上的“冷”腫瘤轉(zhuǎn)化為具有免疫反應(yīng)性的“熱”腫瘤。

3 神經(jīng)母細(xì)胞瘤的治療現(xiàn)狀與實驗進(jìn)展

神經(jīng)母細(xì)胞瘤是第三種最常見的兒童惡性腫瘤，它起源于腹部、胸部或頸部發(fā)育中的交感神經(jīng)神經(jīng)節(jié)[9,10]。近年來，隨著包括高劑量化療、放射治療、自體干細(xì)胞移植和免疫治療在內(nèi)的多種治療方式的加入，兒童高危神經(jīng)母細(xì)胞瘤患者的存活率有所提高[11]。僅管進(jìn)行了強(qiáng)化治療，但因急性和晚期副作用相關(guān)的治療成本很高，仍有超過50%的患者難以生存[12]。神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞通過降低人白細(xì)胞抗原(HLA)-I 類和II 類[13,14]從而逃避先天和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)，并可能被患者T 細(xì)胞[12-14]忽略。各種為促進(jìn)基于免疫治療的策略所做的各種努力，包括對二亞神經(jīng)節(jié)苷脂(GD2)特異性的工程T 細(xì)胞、直接靶向GD2 的單克隆抗體、?δT 細(xì)胞和疫苗治療，改變了神經(jīng)母細(xì)胞瘤的治療前景[17-19]。免疫檢查點抑制劑治療是幾種成人腫瘤癌癥治療的最新進(jìn)展，但在兒科實體腫瘤惡性腫瘤[5,17,21]中，類似的反應(yīng)尚未得到重視。兒童神經(jīng)母細(xì)胞瘤缺乏治療效果是由于TGF-β和IL-10 的上調(diào)，以及激活NK 上表達(dá)的受體的配體的下調(diào)和激活T 細(xì)胞[12,22]。天然抑制造血干細(xì)胞分化、樹突狀細(xì)胞(DCS)的產(chǎn)生、T 細(xì)胞增殖以及細(xì)胞和體液免疫反應(yīng)對神經(jīng)母細(xì)胞瘤腫瘤細(xì)胞的表型在人和小鼠(Neuro2a)宿主[23,24]中有著驚人的相似之處。對腫瘤微環(huán)境進(jìn)行敏化和改變，以提高檢查點抑制劑治療的療效，從而導(dǎo)致全身腫瘤消退[25]。微創(chuàng)治療，如射頻(RFA)和冷凍消融已被用于在臨床上進(jìn)行腫瘤消融，介導(dǎo)炎癥反應(yīng)[26-28]。高強(qiáng)度聚焦超聲(HIFU)是一種完全無創(chuàng)的消融治療方法，用于臨床熱消融實體瘤[29,30]。然而，使用RFA和HIFU 的熱消融治療時可能由于熱相關(guān)的腫瘤固定而對免疫不利，導(dǎo)致腫瘤對免疫細(xì)胞的通透性差以及缺少抗原釋放[31,32]。除了熱消融外，HI FU 還可用于機(jī)械分餾腫瘤，因其具有最小的熱效應(yīng)，又被成為組織成熟[33-35]，這項技術(shù)可能提高抗腫瘤免疫敏感性。目前有相關(guān)研究描述了HIFU 的治療模式，即沸騰的組織成熟(BH，這里將被稱為‘HIFU’)，這是一種能精確機(jī)械分割腫瘤的較高空間精度，使用臨床HIFU 系統(tǒng)進(jìn)行消融[33-35]。HIFU 介導(dǎo)的腫瘤分瘤可能導(dǎo)致免疫原性細(xì)胞死亡，并在治療區(qū)內(nèi)形成原位腫瘤碎片庫，增加該區(qū)域炎性反應(yīng)，從而促使免疫敏化[32,39]，而該反應(yīng)卻不太可能出現(xiàn)在HIFU 消融術(shù)后，因為完整的HIFU 消融治療后該組織缺乏腫瘤通透性[31]。

有實驗表明[40]，HIFU 治療與αCTLA-4+αPD-L1 聯(lián)合治療難治性單側(cè)神經(jīng)母細(xì)胞瘤可以顯著延長荷瘤小鼠的生存時間，而單獨使用HIFU 或單獨與單個免疫檢查點抑制劑聯(lián)合治療對于延長荷瘤小鼠生存時間是無效的。單獨在HIFU 治療后24小時，在接受治療的腫瘤中觀察到CD4+和CD8α+細(xì)胞的顯著浸潤，與未治療的腫瘤相比，在48 小時內(nèi)CD68+細(xì)胞顯著增加。在HIFU 治療后24 小時測量脾臟和腫瘤引流的淋巴結(jié)N K 細(xì)胞(D X5+)數(shù)量顯著增加，此時DC(CD11c+)脾臟、腫瘤引流的淋巴結(jié)和對側(cè)淋巴結(jié)的數(shù)量也適度增加。該現(xiàn)象表明，HI FU后腫瘤局部免疫細(xì)胞浸潤的早期和明顯增加。而進(jìn)一步的研究顯示[40]，未經(jīng)HIFU 治療的神經(jīng)母細(xì)胞瘤無PD-L1 表達(dá)，HIFU治療后72 小時，大多數(shù)腫瘤細(xì)胞的PD-L1 表達(dá)顯著增加，因此，抗PD-L1 治療是對抗這種效應(yīng)和增強(qiáng)抗腫瘤免疫反應(yīng)的關(guān)鍵。與此同時，實驗表明在HIFU 后24 小時，白細(xì)胞介素-2(IL-2)和粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CS F)顯著增加，血管內(nèi)皮生長因子- A(VEGF-A)顯著減少。在HIFU 治療后48 小時白細(xì)胞介素-6(IL-6)顯著上調(diào)，而白細(xì)胞介素-10(IL-10)的濃度顯著降低。此外，在HIFU 治療后72 小時，IL-10 繼續(xù)顯著下降，而干擾素-?(IFN-?)在72 小時顯著升高。HIFU 治療后的24、48、72 小時這三個時間點的腫瘤內(nèi)遺傳模式中，S100 鈣結(jié)合蛋白A8(S100a8)，S100 鈣結(jié)合蛋白A9(S100a9)，熱休克蛋白家族成員7(Hspb7)，脂鈣蛋白2(Lcn2)均顯著過表達(dá)，而熱休克蛋白家族A 成員1B(Hsp70)和CD72 表達(dá)在HI FU 后24 小時和48 小時均顯著表達(dá)，高遷移率組盒1(Hmgb1)表達(dá)在HI FU 后沒有改變。因此，從細(xì)胞變化、細(xì)胞因子和遺傳特征中得到的集體證據(jù)表明，HI FU 治療難治性的神經(jīng)母細(xì)胞瘤會導(dǎo)致腫瘤、淋巴結(jié)和脾臟中早期免疫細(xì)胞的存在，從而將非免疫原性的“冷”腫瘤轉(zhuǎn)化為免疫原性的“熱”腫瘤。這一理論在后續(xù)的實驗中也得到證實，系統(tǒng)免疫效應(yīng)在HI FU 聯(lián)合αCTLA-4+αPD-L1 后持續(xù)，并導(dǎo)致全身“脫落”效應(yīng)和延長生存期。使用HIFU 聯(lián)合CTLA-4+αPD-L1 進(jìn)行部分腫瘤分餾治療會導(dǎo)致脫落效應(yīng)，并顯著延長先前無法治療的大的單側(cè)和雙側(cè)小鼠神經(jīng)母細(xì)胞瘤腫瘤模型的存活時間。該實驗為HIFU 治療提供了一個概念上的證明：HIFU 能激發(fā)全身免疫系統(tǒng)，并且可以作為檢查點抑制劑治療的佐劑。這種全身抗腫瘤作用是通過上調(diào)樹突狀細(xì)胞、腫瘤浸潤的T 細(xì)胞、促炎細(xì)胞因子和DAMPs 以及同時下調(diào)Foxp3、IL-10 和VEGF-A 等腫瘤前調(diào)節(jié)因子來介導(dǎo)的。此外，這種聯(lián)合治療引發(fā)了一種全身效應(yīng)記憶反應(yīng)，導(dǎo)致腫瘤再發(fā)的排斥反應(yīng)，并且可以被采納轉(zhuǎn)移。部分腫瘤分割難治性神經(jīng)母細(xì)胞瘤的小鼠使用HIFU 增強(qiáng)先天和適應(yīng)性細(xì)胞免疫，將“冷”非免疫源性腫瘤轉(zhuǎn)化為“熱”免疫原性腫瘤。將這種HIFU 模式與αCTLA-4+αPD-L1 治療結(jié)合，可誘導(dǎo)有效的全身免疫，并治療大多數(shù)具有大的單側(cè)和雙側(cè)神經(jīng)母細(xì)胞瘤的小鼠。與此同時，HIFU 治療這些腫瘤可導(dǎo)致長期免疫記憶。迄今為止，僅有動物實驗，尚未有臨床使用HIFU 與免疫檢查點抑制劑聯(lián)用進(jìn)展報道。

4 小結(jié)

目前國內(nèi)外公認(rèn)腫瘤最佳的治療方式是多學(xué)科綜合治療，既要兼顧全身治療同時又要妥善進(jìn)行局部治療，才能使患者獲得最佳的療效，同時對于治療過程中可能產(chǎn)生的不良反應(yīng)盡量控制在最小范圍。全身治療包括化療、分子靶向治療、免疫治療、基因治療、中醫(yī)中藥，還有營養(yǎng)和心理、精神支持。局部治療包括外科、血管介入、各種局部的毀損治療，如射頻消融、微波消融、HIFU、冷凍和化療藥物局部治療。HIFU 只是眾多局部治療手段的一種?，F(xiàn)有報道也充分說明單靠HIFU 技術(shù)并不能達(dá)到理想的腫瘤治療效果。但是綜上所述，HIFU 治療與免疫檢查點抑制劑的聯(lián)合治療已經(jīng)被動物試驗證實治療大的單側(cè)和雙側(cè)神經(jīng)母細(xì)胞瘤有效，故可以為臨床治療神經(jīng)母細(xì)胞瘤提供一個新思路。