吳寅飛 周娟 葉伶云 蘇春霞
作者單位:同濟(jì)大學(xué)附屬上海市肺科醫(yī)院腫瘤科 (上海市200433)
晚期非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)患者中,約10%~20%的患者在初診時(shí)即存在腦轉(zhuǎn)移(brain metastases,BM),20%~40% 的患者在疾病發(fā)展過程中出現(xiàn)腦轉(zhuǎn)移[1]。肺癌腦轉(zhuǎn)移的發(fā)生影響患者的預(yù)后及生存質(zhì)量,患者可存在頭痛、偏癱、言語障礙等神經(jīng)功能受損癥狀。目前,臨床針對(duì)此類患者以局部治療為主,如立體定向放射治療(stereotactic radiotherapy,SRT)或全腦放射治療(whole brain radiation therapy,WBRT)為主,然而這些治療并不能完全滿足臨床需求。
隨著免疫檢查點(diǎn)抑制劑(immune checkpoint inhibitors,ICIs)的應(yīng)用,晚期肺癌患者的生存較以往有了較大的提升,一線接受ICIs 治療的患者5年生存率達(dá)23.2%[2-3]。然而,前瞻性臨床試驗(yàn)往往將有癥狀和(或)接受過激素治療的腦轉(zhuǎn)移患者排除在外。真實(shí)世界研究則顯示,無論是黑色素瘤還是肺癌,伴有腦轉(zhuǎn)移的患者仍有部分能從免疫治療中獲益。因此,本文將圍繞驅(qū)動(dòng)基因陰性肺癌腦轉(zhuǎn)移的免疫微環(huán)境及臨床研究證據(jù)進(jìn)行回顧,以期為免疫治療在肺癌腦轉(zhuǎn)移中的應(yīng)用及進(jìn)一步提高療效和預(yù)后提供思路。
腦血管與神經(jīng)實(shí)質(zhì)細(xì)胞如神經(jīng)元等共同組成神經(jīng)血管單元(neurovascular unit,NVU)來維持腦組織的穩(wěn)態(tài)[4]。腫瘤細(xì)胞破壞了血腦屏障(blood-brain barrier,BBB)的完整性,在NVU 中逐漸取代周細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞,內(nèi)皮細(xì)胞變得肥大,緊密連接被破壞,ZO-1、Occludin、Claudins 等縫隙蛋白表達(dá)減少,內(nèi)皮間隙增大,血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor receptor,VEGFR)表達(dá)增加,形成大量增殖但異常的腫瘤血管[5-6]。與其他常見的轉(zhuǎn)移部位如骨骼、肝臟、腎上腺相比,腦組織的氧含量相對(duì)較低,而葡萄糖的代謝率高,腫瘤細(xì)胞可以通過激活HIF-1α 途徑來適應(yīng)乏氧的環(huán)境[7]。
1.2.1 程序性死亡蛋白受體1 Berghoff 等[8]在包括了116 例肺癌在內(nèi)的多種腫瘤患者腦轉(zhuǎn)移灶標(biāo)本中發(fā)現(xiàn)28.4%的腦轉(zhuǎn)移灶中表達(dá)程序性死亡蛋白受體1(programmed cell death ligand-1,PD-L1)(≥5%)。另有研究發(fā)現(xiàn),腦轉(zhuǎn)移灶內(nèi)PD-L1 陽性的樣本占23.6%(cut-off 值 為1%)[9]。Takamori 等[10]分析了NSCLC 腦轉(zhuǎn)移灶PD-L1 表達(dá)水平與臨床結(jié)局之間的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)PD-L1 陽性(≥5%)BM 組與PD-L1 陰性BM 組相比,腦部無病生存期(disease-free survival,DFS)明顯縮短。腦組織內(nèi)PD-L1 表達(dá)水平能否作為伴有腦轉(zhuǎn)移患者免疫治療優(yōu)勢(shì)人群的生物標(biāo)志物有待進(jìn)一步研究:1)大部分伴有腦轉(zhuǎn)移的患者不適合行外科手術(shù)治療,腦內(nèi)標(biāo)本不易獲??;2)腦內(nèi)轉(zhuǎn)移灶PDL1 的表達(dá)水平與肺部原發(fā)病灶并不完全一致。
1.2.2 腫瘤突變負(fù)荷 腫瘤突變負(fù)荷(tumor mutation burden,TMB)在泛腫瘤中被認(rèn)為是與免疫療效相關(guān)的預(yù)測(cè)新生抗原的替代指標(biāo),是繼PD-L1 之后被認(rèn)為免疫療效預(yù)測(cè)的生物標(biāo)志物之一[11]。Mansfield 等[12]發(fā)現(xiàn)腦轉(zhuǎn)移瘤的TMB 明顯高于肺部原發(fā)病灶。肺癌原發(fā)灶中TMB 與T 細(xì)胞豐度之間不相關(guān),但腦轉(zhuǎn)移灶中T 細(xì)胞豐度與TMB 相關(guān)。雖然腦轉(zhuǎn)移灶中TMB 更高,但與肺癌原發(fā)病灶相比,新抗原負(fù)荷差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
1.3.1 免疫細(xì)胞的浸潤和組成 中樞神經(jīng)系統(tǒng)受血腦屏障和血-腦脊液屏障(blood-CSF barrier)的保護(hù),屬于免疫豁免器官。一項(xiàng)包括了黑色素瘤及肺癌腦轉(zhuǎn)移病例的研究發(fā)現(xiàn),99.1%的腦轉(zhuǎn)移病灶中存在腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞(tumor-infiltrating lymphocytes,TILs)[8]。Berghoff 等[8]在腦轉(zhuǎn)移灶標(biāo)本中發(fā)現(xiàn)TILs 包括CD3+T 細(xì)胞及CD8+T 細(xì)胞。Klemm 等[13]通過流式細(xì)胞術(shù)、RNA 測(cè)序、蛋白質(zhì)陣列等技術(shù)全面分析了腦組織及肺癌腦轉(zhuǎn)移中免疫細(xì)胞的組成,發(fā)現(xiàn)小膠質(zhì)細(xì)胞在正常腦組織的免疫細(xì)胞中占主導(dǎo)地位(>80%),而CD4+T 細(xì)胞和CD8+T 細(xì)胞占比較少(<10%)。然而,肺癌腦轉(zhuǎn)移灶中免疫細(xì)胞的組成以單核細(xì)胞源性巨噬細(xì)胞(monocyte-derived macrophages,MDMs)、嗜中性粒細(xì)胞、CD4+T 和CD8+T 細(xì)胞為主(>70%),小膠質(zhì)細(xì)胞約占10%,其他免疫細(xì)胞如樹突狀細(xì)胞及自然殺傷細(xì)胞較原發(fā)病灶有所增多。
另外,腦轉(zhuǎn)移灶腫瘤細(xì)胞的PD-L1 表達(dá)水平或TILs 與原發(fā)病灶不一致。Mansfield 等[14]分析了73例肺癌腦轉(zhuǎn)移患者的146 個(gè)肺原發(fā)灶和腦轉(zhuǎn)移灶配對(duì)樣本,14%(10 例)腦轉(zhuǎn)移灶內(nèi)腫瘤細(xì)胞PD-L1 表達(dá)與肺部原發(fā)病灶不一致,26%(19 例)的樣本中PD-L1表達(dá)與原發(fā)病灶不一致。當(dāng)把腦內(nèi)腫瘤微環(huán)境中PDL1 和TILs 共同作為研究對(duì)象時(shí),即使肺部原發(fā)病灶中二者均為陽性,也有許多腦轉(zhuǎn)移灶內(nèi)或者PD-L1 表達(dá)陰性或者TILs 陰性,甚至二者均為陰性,且具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Mansfield 等[12]在另一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn),盡管在腦轉(zhuǎn)移性病灶中觀察到更高的TMB,但腦轉(zhuǎn)移中的T 細(xì)胞浸潤遠(yuǎn)少于肺部原發(fā)病灶。
同時(shí),腦轉(zhuǎn)移灶免疫細(xì)胞的浸潤受自身狀態(tài)、治療方式等多種因素影響。Taggart 等[15]對(duì)比了PD-1或細(xì)胞毒性T 淋巴細(xì)胞相關(guān)蛋白4(cytotoxic Tlymphocyte associated protein 4,CTLA-4)抑制劑單藥治療黑色素瘤腦轉(zhuǎn)移前后免疫微環(huán)境的變化,結(jié)果顯示,小鼠接受ICIs 治療后,腦轉(zhuǎn)移灶血管上血管細(xì)胞黏附分子1(vascular cell adhesion molecule 1,VCAM1)和細(xì)胞間黏附分子1(intercellular adhesion molecule 1,ICAM1)分別上調(diào)6.4 倍和3.8 倍,且CD8+T 細(xì)胞大量增加,但T 細(xì)胞的增加并非瘤內(nèi)CD8+T 細(xì)胞增殖,而是外周T 細(xì)胞進(jìn)入腦內(nèi)。即使對(duì)于顱外病灶,ICIs也并非通過重新激活腫瘤微環(huán)境中耗竭的CD8+T 細(xì)胞起作用,而是通過招募外周活化的T 細(xì)胞來殺滅腫瘤細(xì)胞[16]。
有研究根據(jù)病灶的免疫細(xì)胞浸潤程度將腫瘤分為“冷”腫瘤和“熱”腫瘤,“熱”腫瘤意味著更多免疫細(xì)胞浸潤。García-Mulero 等[17]發(fā)現(xiàn)無論原發(fā)病灶類型(包括NSCLC),腦轉(zhuǎn)移內(nèi)并不缺乏免疫細(xì)胞浸潤,但這些免疫細(xì)胞屬于“耗竭”細(xì)胞。未來NSCLC 腦轉(zhuǎn)移的免疫表型需要更進(jìn)一步的研究。
1.3.2 特有免疫細(xì)胞成分及其功能 腦轉(zhuǎn)移灶中占大多數(shù)的巨噬細(xì)胞也被稱為腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(tumorassociated macrophages,TAMs),約為腫瘤體積的30%[18]。TAMs 和腦內(nèi)腫瘤細(xì)胞之間具有雙向調(diào)節(jié)作用:一方面,腫瘤細(xì)胞釋放多種細(xì)胞因子將TAMs 招募到微環(huán)境中;另一方面,TAMs 提供促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的細(xì)胞因子[19-20]。中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)還存在著其他“特化的”巨噬細(xì)胞,如腦血管旁巨噬細(xì)胞、腦膜巨噬細(xì)胞、脈絡(luò)膜巨噬細(xì)胞等。這些細(xì)胞的定位和轉(zhuǎn)錄組學(xué)特征和外周巨噬細(xì)胞存在差異,由于其位于血管-中樞神經(jīng)系統(tǒng)交界,因此可能協(xié)助腫瘤細(xì)胞外滲至腦實(shí)質(zhì)。
腦轉(zhuǎn)移瘤內(nèi)的樹突狀細(xì)胞具有強(qiáng)大的抗原遞呈能力,可將腫瘤抗原呈遞給T 細(xì)胞,從而引起抗腫瘤免疫反應(yīng),而腫瘤細(xì)胞釋放到微環(huán)境中的因子,如活性氧(reactive oxygen species,ROS)或損傷相關(guān)分子模式(damage-associated molecular patterns,DAMPs),可進(jìn)一步增強(qiáng)上述過程[21]。
星形膠質(zhì)細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)特有的細(xì)胞,既往認(rèn)為其在清除腫瘤細(xì)胞維護(hù)腦內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定中具有重要作用。研究顯示,原發(fā)腫瘤與骨、肺等其他常見繼發(fā)轉(zhuǎn)移部位相比,在已形成的腦轉(zhuǎn)移灶中,抑癌基因PTEN 的表達(dá)明顯下調(diào),同時(shí)來自星形膠質(zhì)細(xì)胞的外泌體中的miRNA 能夠抑制腦轉(zhuǎn)移細(xì)胞內(nèi)PTEN 的表達(dá),從而增強(qiáng)PI3K 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)[22]。另外,腫瘤細(xì)胞也可與星形膠質(zhì)細(xì)胞建立縫隙連接,向星形膠質(zhì)細(xì)胞輸送鈣和環(huán)狀鳥苷酸腺苷酸(cyclic GMP-AMP,cGAMP)導(dǎo)致多種細(xì)胞因子釋放,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖[23]。腫瘤細(xì)胞還可通過和神經(jīng)突觸形成“假三聯(lián)結(jié)構(gòu)”促進(jìn)自身的生長(zhǎng)[24]。
小膠質(zhì)細(xì)胞作為一種腦內(nèi)駐留的、參與固有免疫的“哨兵”細(xì)胞,與星形膠質(zhì)細(xì)胞等一起維持腦內(nèi)微環(huán)境的穩(wěn)態(tài)。作為腦內(nèi)能夠隨時(shí)感應(yīng)任何變化并且快速做出應(yīng)答的細(xì)胞,小膠質(zhì)細(xì)胞在腦損傷或感染時(shí)的腦保護(hù)方面發(fā)揮重要作用。然而,在腫瘤細(xì)胞進(jìn)入腦內(nèi)并定植的過程中,小膠質(zhì)細(xì)胞并不能“精準(zhǔn)”識(shí)別腫瘤細(xì)胞并且清除,相反,還會(huì)分泌一些細(xì)胞因子如集落刺激因子來招募外周的單核細(xì)胞,并與這些細(xì)胞一起形成促腫瘤生長(zhǎng)的環(huán)境,而腫瘤細(xì)胞也會(huì)表達(dá)CCL2(CC-chemokine ligand 2,CCL2)等趨化因子,使得小膠質(zhì)細(xì)胞進(jìn)入腦轉(zhuǎn)移瘤內(nèi)[25]。
綜上所述,了解腦轉(zhuǎn)移瘤微環(huán)境的特殊性,可幫助理解腦轉(zhuǎn)移灶腫瘤細(xì)胞及免疫細(xì)胞間相互作用機(jī)制,也可深入了解原發(fā)灶和腦轉(zhuǎn)移灶之間的內(nèi)在聯(lián)系,從而尋找系統(tǒng)性治療和局部治療的最佳序貫或聯(lián)合方式,進(jìn)一步提升患者的臨床療效。
前瞻性臨床研究通常將有癥狀和(或)接受過激素治療的NSCLC 腦轉(zhuǎn)移患者排除在外[26-27],僅在一些研究中有經(jīng)治和無癥狀腦轉(zhuǎn)移患者的亞組數(shù)據(jù)。Keynote-024 研究顯示,有腦轉(zhuǎn)移的患者疾病進(jìn)展風(fēng)險(xiǎn)下降45%,無腦轉(zhuǎn)移患者PFS 風(fēng)險(xiǎn)下降50%,提示腦轉(zhuǎn)移患者也可從ICIs 單藥治療中獲益[28]。而在一項(xiàng)帕博利珠單抗用于黑色素瘤及NSCLC 腦轉(zhuǎn)移患者的Ⅱ期臨床研究中,NSCLC 腦轉(zhuǎn)移患者的應(yīng)答率達(dá)33%[29]。更新的數(shù)據(jù)顯示,NSCLC 隊(duì)列中納入了42例基線腦轉(zhuǎn)移患者,37 例患者PD-L1≥1%,其中11 例(29.7%)腦內(nèi)病灶出現(xiàn)應(yīng)答,其中7 例達(dá)到部分緩解,4 例達(dá)到完全緩解。這一隊(duì)列患者的2年總生存(overall survival,OS)率為34%,超過既往NSCLC 腦轉(zhuǎn)移患者的2年OS 率(14.3%)[30]。OAK 研究數(shù)據(jù)再一次證明了該結(jié)論[31]。此外,一項(xiàng)納入歐洲6 個(gè)中心1 052 例患者的回顧性研究顯示,有腦轉(zhuǎn)移和無腦轉(zhuǎn)移的患者總體客觀反應(yīng)率(objective response rate,ORR)分別為20.6% 和22.7%,顱內(nèi)ORR 為27.3%,顱內(nèi)疾病控制率(disease control rate,DCR)為60.3%[32]。這提示ICIs 對(duì)于NSCLC 腦轉(zhuǎn)移患者的顱內(nèi)ORR 和顱外大致相當(dāng),說明免疫單藥治療不僅可使此類患者獲益,而且腦內(nèi)病灶與原發(fā)病灶均可獲益。
CheckMate-227 研究中,納武利尤單抗聯(lián)合伊匹木單抗一線治療轉(zhuǎn)移性NSCLC 能持續(xù)改善患者的OS 及PFS。與單獨(dú)化療相比,納武單抗聯(lián)合伊匹木單抗在不考慮PD-L1 表達(dá)狀態(tài)的情況下,為TMB≥10 mut/mb 的NSCLC 患者帶來獲益[33]。CheckMate-204 評(píng)估了納武利尤單抗聯(lián)合伊匹木單抗對(duì)有癥狀及無癥狀黑色素瘤腦轉(zhuǎn)移患者的療效,其中無癥狀的顱內(nèi)和顱外6 個(gè)月PFS 為分別為63%和72%,有癥狀的患者顱內(nèi)和顱外6 個(gè)月PFS 分別為19%和29%[34],數(shù)據(jù)表明,無論有癥狀還是無癥狀的腦轉(zhuǎn)移患者,顱內(nèi)病灶均能對(duì)雙免疫治療產(chǎn)生應(yīng)答,但有癥狀患者顱內(nèi)6 個(gè)月PFS 率(無論顱內(nèi)還是顱外)明顯低于無癥狀患者,原因可能與隨訪時(shí)間及激素的應(yīng)用有關(guān)。
臨床前研究顯示,ICIs 聯(lián)合化療對(duì)腫瘤細(xì)胞有協(xié)同殺傷作用,化療可促使腫瘤細(xì)胞死亡進(jìn)而增強(qiáng)免疫系統(tǒng)對(duì)腫瘤細(xì)胞的識(shí)別能力,還可以減少免疫抑制的腫瘤微環(huán)境[35]。Keynote-189 研究的免疫治療聯(lián)合化療組中,有腦轉(zhuǎn)移患者比無腦轉(zhuǎn)移患者的死亡風(fēng)險(xiǎn)分別下降64%和58%,而疾病進(jìn)展風(fēng)險(xiǎn)分別下降58%和47%[36]。更新的結(jié)果顯示,基線有肝或腦轉(zhuǎn)移患者的臨床結(jié)局與整組類似,在肝(n=115)或腦(n=108)轉(zhuǎn)移患者亞組中,免疫聯(lián)合化療組與安慰劑組均觀察到OS 獲益,其中有腦轉(zhuǎn)移的患者死亡風(fēng)險(xiǎn)下降59%,而無腦轉(zhuǎn)移患者死亡風(fēng)險(xiǎn)下降41%[37]。提示相對(duì)于無腦轉(zhuǎn)移患者,有腦轉(zhuǎn)移的患者更能從聯(lián)合治療中獲益,但由于腦轉(zhuǎn)移患者入組數(shù)僅108 例,且排除了有癥狀及接受過激素治療的患者,仍需前瞻性研究加以驗(yàn)證。
既往認(rèn)為抗血管生成藥物主要用于抑制腫瘤血管生成。近年來發(fā)現(xiàn),抗血管生成藥物同時(shí)也具有免疫調(diào)節(jié)的作用,包括抗原呈遞以及T 細(xì)胞激活,甚至抑制VEGF 后導(dǎo)致腫瘤內(nèi)T 細(xì)胞浸潤增加[38]。IMpower150 研究結(jié)果證實(shí),阿替利珠單抗聯(lián)合貝伐珠單抗、紫杉醇、卡鉑四藥方案(ABCP)較無阿替利珠的對(duì)照組(BCP)有延遲發(fā)生腦轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)[39],但阿替利珠單抗聯(lián)合紫杉醇卡鉑組(ACP)新發(fā)腦轉(zhuǎn)移的發(fā)生率較高。該研究提示抗血管藥物聯(lián)合免疫治療在腦轉(zhuǎn)移患者中可能有一定的應(yīng)用前景。
與免疫聯(lián)合化療類似,放療也可和免疫治療起到協(xié)同作用。Ahmed 等[40]回顧性分析了NSCLC 腦轉(zhuǎn)移患者免疫治療前、中、后接受放療對(duì)腦轉(zhuǎn)移療效的影響,結(jié)果表明在抗PD-1/PD-L1 治療期間或之前接受放療的患者,腦內(nèi)病灶6 個(gè)月疾病控制率為57%,而在免疫治療之后接受立體定向放射(stereotactic radiosurgery,SRS)治療的患者,6 個(gè)月的腦內(nèi)病灶DCR 為0。有研究[41]則發(fā)現(xiàn),局部放療聯(lián)合免疫治療可使NSCLC 腦轉(zhuǎn)移患者5年P(guān)FS 率達(dá)8%。提示放療可增強(qiáng)免疫治療療效。但以上研究樣本量偏少,降低了結(jié)論的可信度,如Ahmed 等[40]的研究中,免疫治療之后接受SRS 治療的患者,6 個(gè)月腦內(nèi)DCR 為0,本研究中免疫治療對(duì)于腦內(nèi)病灶無明顯效果,然而不同研究之間存在差異,可能與不同的研究設(shè)計(jì)及樣本量有關(guān)。
腦腫瘤獨(dú)立遞歸分級(jí)(recursive partitioning analysis,RPA)、腦轉(zhuǎn)移瘤基本分級(jí)(basic score for brain metastases,BSBM)和診斷特異評(píng)估預(yù)后分級(jí)(diagnosis-specific graded prognostic assessment,DSGPA)以及Lung-molGPA 模型[42]是應(yīng)用于腦轉(zhuǎn)移的預(yù)后分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)模型。Lung-molGPA 用于有驅(qū)動(dòng)基因突變的患者中,而在驅(qū)動(dòng)基因陰性NSCLC 腦轉(zhuǎn)移患者中應(yīng)用較廣泛且較準(zhǔn)確的預(yù)后分級(jí)工具是DS-GPA。NSCLC 腦轉(zhuǎn)移DS-GPA 包括年齡、Karnofsky 評(píng)分、顱外轉(zhuǎn)移、腦轉(zhuǎn)移數(shù)目。一項(xiàng)納入歐洲6 個(gè)中心的回顧性分析顯示,DS-GPA 評(píng)分在1.5~2.5 分的患者較評(píng)分在0~1 分之間的疾病進(jìn)展風(fēng)險(xiǎn)以及死亡風(fēng)險(xiǎn)分別降低45% 和52%[32]。DSGPA 在預(yù)后評(píng)估方面不僅方便實(shí)施,而且準(zhǔn)確度較高,但目前仍缺乏將其應(yīng)用于肺癌腦轉(zhuǎn)移免疫治療的評(píng)價(jià)中,未來可探索DS-GPA 作為篩選以上人群接受免疫治療優(yōu)勢(shì)人群的工具。
ICIs 在腫瘤治療領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展,晚期驅(qū)動(dòng)基因陰性NSCLC 腦轉(zhuǎn)移患者的治療也因此展現(xiàn)了新希望。免疫微環(huán)境是影響ICIs 療效的重要因素,探索肺癌腦轉(zhuǎn)移灶免疫微環(huán)境對(duì)進(jìn)一步提高療效和預(yù)后具有重要意義,針對(duì)腦轉(zhuǎn)移灶免疫微環(huán)境的研究尚需進(jìn)一步拓展,期待新的臨床研究以及新的免疫聯(lián)合治療模式對(duì)這部分人群患者臨床結(jié)局的進(jìn)一步提升。