非小細胞肺癌新輔助免疫治療進展及影像學療效評價挑戰(zhàn)

劉 穎 ，張宇威 ，葉兆祥

1.天津醫(yī)科大學腫瘤醫(yī)院放射科，國家腫瘤臨床醫(yī)學研究中心，天津 300060；

2.天津市“腫瘤防治”重點實驗室，天津 300060；

3.天津市惡性腫瘤臨床醫(yī)學研究中心，天津 300060

肺癌作為全球范圍內發(fā)病率和死亡率均位居前列的惡性腫瘤，其患病數在逐年上升。在中國，2020年肺癌新發(fā)病例約81.6萬人，因肺癌死亡病例約71.5萬人，肺癌發(fā)病率和死亡率均位居癌癥首位［1］。非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）是肺癌的主要病理學類型，約占肺癌的85%［2］。探索最優(yōu)的綜合治療模式是肺癌治療永恒的主題，盡管近20年來肺癌個體化、精準化診治的實踐使部分患者的預后獲得改善，但晚期肺癌患者5年總生存（overall survival，OS）率仍不理想［3］。隨著以程序性死亡［蛋白］-1（programmed cell death-1，PD-1）/程序性死亡［蛋白］配體-1（programmed cell death ligand-1，PD-L1）抗體為代表的免疫檢查點抑制劑（immune-checkpoint inhibitor，ICI）作為驅動基因陰性的局部晚期和轉移性NSCLC治療選擇，被寫入美國國立綜合癌癥網絡（National Comprehensive Cancer Network，NCCN）及歐洲腫瘤內科學會（European Society for Medical Oncology，ESMO）指南［4-5］，免疫治療作為晚期肺癌一線和/或后線治療方案開啟了肺癌治療的新格局。多項臨床試驗［6-8］證實ICI顯著延長晚期NSCLC患者的無進展生存期（progressionfree survival，PFS）和OS期，鼓舞了研究者們［9］探索ICI在可切除NSCLC新輔助治療中的應用。本文將對新輔助免疫治療在可切除NSCLC的初步研究結果和臨床應用中存在的決策困惑——特別是療效評價和預測方面所面臨的挑戰(zhàn)進行述評。

1 新輔助免疫治療優(yōu)勢

新輔助治療指在患者接受手術之前進行的治療，目的在于縮瘤降期提高R0切除率，清除微轉移灶，降低復發(fā)風險，從而延長無病生存期（disease-free survival，DFS）和OS期［10-11］。肺癌的傳統(tǒng)新輔助治療以化療為主，一項meta分析［12］發(fā)現，在ⅠB～ⅢA期的NSCLC患者中，新輔助化療相比單純手術可在一定程度上改善生存，5年OS率提高約5%，但藥物靈敏度、用藥周期等因素導致術后病理學檢查證實的腫瘤退縮程度不盡如人意，達主要病理學緩解（major pathological response，MPR）的患者比例為19%～22%，進一步達病理學完全緩解（pathologic complete response，pCR）的患者比例更低，僅0%～8%。此外，以鉑類藥物為基礎的化療藥物在殺傷腫瘤細胞的同時，也不可避免地對非腫瘤細胞產生損傷，同時化療帶來的3級或以上毒性反應的發(fā)生率超過60%［13-14］。因此，新輔助化療給可切除NSCLC患者帶來的獲益有限。

ICI的出現突破了新輔助治療這一瓶頸。ICI通過阻斷T細胞上表達的抑制性受體及相關配體的相互作用，調節(jié)機體正常的免疫細胞活性，發(fā)揮殺傷腫瘤細胞的作用。目前，臨床應用較廣泛的ICI包括細胞毒性T淋巴細胞相關抗原4（cytotoxic T lymphocyte associated antigen-4，CTLA-4）抑制劑和PD-1/PD-L1抑制劑等。新輔助免疫治療與術后輔助免疫治療相比具有獨特的優(yōu)勢［11，15-19］：初治患者能更好地耐受系統(tǒng)性的抗腫瘤T細胞反應以及其他抗腫瘤藥物，術前誘導的系統(tǒng)性免疫反應可發(fā)揮持續(xù)的抗腫瘤效能，使機體產生長期免疫記憶以預防腫瘤復發(fā)；腫瘤切除前的較大腫瘤負荷可最大化激活機體的抗腫瘤效應，同時其血管和淋巴管道完整性能保證藥物更好地到達病灶；此外，新輔助治療后腫瘤的病理學療效評價結果可為患者后續(xù)輔助治療方案的選擇提供依據［20］。

2 新輔助免疫治療在可切除NSCLC的應用現狀

肺癌新輔助免疫治療主要有3種模式：單免疫藥治療、雙聯免疫藥治療和免疫治療聯合化療。2018年，Forde等［21］公布了全球首個新輔助免疫治療單臂臨床試驗CheckMate-159（NCT02259621）結果，展示了新輔助免疫治療的巨大潛力。該試驗招募了Ⅰ～ⅢA期NSCLC患者，于術前接受2個周期的nivolumab治療，2 1例患者中有2 0例達到R 0切除，患者對nivolumab耐受性良好，5例患者出現治療相關不良事件（treatment-related adverse event，TRAE），其中僅1例為3級不良反應，未出現手術延遲；患者MPR率為45.0%（9例），其中2例達pCR，8例（40.0%）實現了腫瘤降期，18個月無復發(fā)生存率為73.0%。國內開展的信迪利單抗單藥新輔助治療ⅠA～ⅢB期NSCLC患者的研究（ChiCTR-OIC-17013726）［22］初步數據顯示，40例入組患者中4例出現3級及以上TRAE，未出現手術延遲；37例患者接受根治性手術，15例（40.5%）達到MPR，其中6例（16.2%）原發(fā)腫瘤達pCR，3例（8.1%）淋巴結達pCR；鱗癌患者病理學緩解率優(yōu)于腺癌（MPR分別為48.4%和0.0%）；病理學緩解與腫瘤標準攝取值（standard uptake value，SUV）降低顯著相關（Pearson系數為0.86，P＜0.000 01）。該項研究結果數據與前述CheckMate-159近似。Ⅱ期多中心研究LCMC3（NCT02927301）［23］公布的最新研究結果顯示，納入的181例未經治療的ⅠB～ⅢB期可切除NSCLC患者接受2個周期atezolizumab新輔助治療后159例行手術治療，其中145例（91.2%）患者達到R0切除，無表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）/間變性淋巴瘤激酶（anaplastic lymphoma kinase，ALK）基因突變的144例患者中30例（20.8%）獲得MPR，其中10例（6.9%）達pCR。Ⅰ/Ⅱ期患者的1年OS率為92%，DFS率為85%；Ⅲ期患者1年OS率為95%，DFS率為85%。MPR與PD-L1狀態(tài)相關，PD-L1 腫瘤細胞陽性比例（tumor proportion score，TPS）＜1%的患者有16%達到MPR，TPS≥1%的患者有29%達到MPR（P=0.117）。PD-L1 TPS＜50%的患者有14%的患者達到MPR，TPS≥50%的患者有37%達到MPR（P=0.009）。

Ⅱ期臨床試驗NEOSTAR（NCT03158129）研究［24］探討了新輔助免疫單藥對比雙聯免疫藥物治療的療效，該項目共招募44例Ⅰ～ⅢA期NSCLC患者，隨機分入nivolumab單藥組（n=23）或nivolumab聯合ipilimumab組（n=21），39例患者進一步行手術治療（其中2例接受額外的系統(tǒng)治療后切除），單藥組與雙藥聯合組MPR率分別為23.8%（5/21）和50.0%（8/16），前者pCR率為9.5%，后者pCR率達37.5%；與nivolumab單藥治療相比，nivolumab聯合ipilimumab治療后切除的腫瘤標本含有較少的存活腫瘤細胞（P=0.033）；兩組3～5級TRAE的發(fā)生率分別為13%和10%。上述結果提示雙免聯合用藥療效優(yōu)于單藥治療，然而值得注意的是，雙免聯合新輔助免疫治療延遲/取消手術的患者比例顯著增加。

免疫治療聯合化療是學者們圍繞新輔助免疫治療探索的一個新方向，推測新輔助免疫治療和化療之間可能存在一定的協(xié)同作用。化療可以刺激腫瘤細胞突變并產生新表位，從而激活抗腫瘤免疫反應，提高腫瘤對ICI的靈敏度［25-26］。既往研究［27］證實，含鉑藥物不僅能誘導腫瘤細胞凋亡，還通過抑制信號轉導及轉錄激活因子（signal transducer and activator of transcription，STAT）途徑降低PD-L2的表達，增強腫瘤與免疫細胞之間的相互作用；化療還可以通過增加樹突狀細胞和效應T細胞的增殖，使腫瘤血管正常化，重建免疫微環(huán)境。在開放多中心單臂Ⅱ期臨床試驗NADIM研究［28］中，采用PD-1單抗（nivolumab）與含鉑雙藥化療（卡鉑和紫杉醇）方案聯用，納入的46例ⅢA期NSCLC患者中41例患者接受了根治性手術切除（R0切除），術后患者的pCR率達63.4%（26/41），MPR率高達82.9%（34/41），24個月的PFS率為77.1%。

2022年初更新的NCCN指南已將新輔助免疫治療納入NSCLC圍手術期治療方案［29］。需要指出的是，盡管前期探索性臨床試驗公布的研究數據已充分證實了新輔助免疫治療的安全性和有效性，但上述研究大多數為Ⅱ期研究，具有小樣本、非隨機對照等局限性，無法完全反映療法在真實世界的應用效果，且目前的數據顯示新輔助免疫治療的總體療效差異較大，如何識別新輔助免疫治療的潛在獲益人群是臨床面臨的巨大挑戰(zhàn)。

3 新輔助免疫治療效果的影像學評價

影像學檢查是肺癌患者免疫治療效果評價的客觀依據。免疫治療與傳統(tǒng)治療相比，具有特殊的腫瘤反應模式，如假性進展、超進展、延遲反應等［30］。實體瘤療效評價標準工作組及其免疫治療委員會于2017年制定了針對免疫治療的實體腫瘤免疫療效評價標準（immune response evaluation criteria in solid tumor，iRECIST）［31］，提出了待證實的疾病進展（unconfirmed progressive disease，iUPD）和已證實的疾病進展（confirmed progressive disease，iCPD）兩個新的概念，但該評價標準仍然以單徑測量為核心，通過計算腫瘤變化率來評價療效，且具有明顯的滯后性，無法實現前瞻性預測患者免疫治療響應程度。NSCLC新輔助免疫治療的先鋒研究CheckMate-159［21］即觀察到接受免疫治療患者影像學表現與其病理學改變不一致的問題：手術患者的客觀緩解率（objective response rate，ORR）僅為10%，但MPR率達到45%；而術前復查計算機體層成像（computed tomography，CT）顯示腫瘤明顯增大的患者中，1例達MPR，1例達pCR，前者的鏡下標本觀察到大量淋巴細胞和巨噬細胞浸潤。NEOSTAR研究［24］中達到MPR的患者在影像學RECIST評價完全緩解（complete response，CR）與部分緩解（partial response，PR）之和所占比例僅為69%。NSCLC新輔助治療專家共識［32］也指出，41%～45%的NSCLC新輔助治療患者病理學響應與影像學評價結果不符。上述不一致的原因可能與藥物作用機制有關：對化療和靶向治療藥物而言，用藥后瘤床的病理學改變以壞死為主，同時伴有部分炎性浸潤、間質形成及纖維化［33］；而新輔助免疫治療在上述治療后病理學改變的基礎上，免疫介導的腫瘤消退區(qū)域內出現大量淋巴細胞與巨噬細胞，以及三級淋巴結構形成等特殊病理學征象［34-35］。常規(guī)影像學檢查方法可通過病灶徑線及CT值測量提示腫瘤床大小變化和壞死區(qū)域的存在，但難以評價其他病理學改變。

正電子發(fā)射體層成像（positron emission tomography，PET）/CT利用不同細胞對18F-FDG攝取的差異區(qū)分上述組織成分，能夠提供比常規(guī)CT更多的信息，但活躍的免疫細胞亦對18F-FDG攝取較高，盡管信迪利單抗新輔助治療的Ⅰb期臨床研究報道SUV的下降與病理學響應有關［36］，但新輔助治療后誘導的炎癥反應可導致假陽性結果［37］，且真實世界中患者承擔兩次PET/CT檢查費用負擔較重，限制了該成果的臨床轉化。此外，Cascone等［38］在NEOSTAR研究中還觀察到“淋巴結耀斑”（nodal immune flare，NIF）現象，即新輔助免疫治療后影像學檢查中呈現18F-FDG異常高攝取的淋巴結，病理學檢查結果卻不存在腫瘤浸潤，而是炎性非干酪性肉芽腫樣改變。NIF陽性和NIF陰性患者的腫瘤大小及其最大SUV（SUVmax）在治療前后差異無統(tǒng)計學意義，因此影像學指標無法判斷NIF是否存在；為進一步驗證ICI治療后腫瘤免疫浸潤構成是否與NIF發(fā)生有關，后續(xù)進行了免疫相關指標研究，結果顯示，NIF陽性患者淋巴結的微環(huán)境呈炎癥狀態(tài)且富含巨噬細胞、樹突狀細胞、Th1細胞等多種細胞，并可能參與功能性免疫反應通路以及免疫抑制程度的降低過程。以上結果表明，對于可切除NSCLC患者新輔助免疫治療后出現徑線增大的淋巴結，單純憑借SUVmax升高無法判定真性進展。

4 新輔助免疫治療效果預測

新輔助免疫治療的臨床實踐中，學者們一直致力于探索和挖掘精準預測新輔助免疫治療反應的標志物。目前批準臨床應用的ICI伴隨診斷生物標志物包括基于組織切片的PD-L1表達與基于腫瘤基因組測序的腫瘤突變負荷（tumor mutational burden，TMB）。術后輔助免疫治療IMpower010研究［39］數據提示，DFS和PD-L1表達水平之間存在一定程度的相關性。然而，新輔助免疫治療中卻出現了相互矛盾的結果：NEOSTAR研究中［24］PD-L1表達與MPR率顯著相關，但在其他多個研究中PD-L1表達陰性患者亦可能達到MPR，PD-L1表達與MPR率并無相關性［21，28，40-42］。2020年6月高組織腫瘤突變負荷（tTMB-H）被美國食品藥品監(jiān)督管理局（Food and Drug Administration，FDA）批準作為泛實體瘤免疫治療伴隨診斷生物標志物。理論上腫瘤細胞基因突變導致的新抗原表達越多，其被免疫細胞識別的可能性越高。Checkmate-159研究［21］即支持上述假設，發(fā)現達到MPR的患者相對腫瘤突變負荷更高，然而部分研究［23，42］提示較高的TMB并不意味著患者一定能夠從ICI治療中獲益。術前穿刺標本在保證常規(guī)病理學檢查所需組織量的情況下，可能存在腫瘤細胞含量不足的情況導致無法進行測序及相應大規(guī)模測序組套（Panel）；不同瘤種和不同PD-1/PD-L1單抗TMB預測值差異較大，不同檢測平臺和檢測基因數將會影響TMB結果；因此在一定程度上限制了其在新輔助治療中的推廣應用?！赌[瘤突變負荷應用于肺癌免疫治療的專家共識》［43］暫不推薦TMB用于預測免疫新輔助治療效果。

近年來新興的計算機視覺與人工智能技術推動了開發(fā)基于圖像的生物標志物用于疾病預后分層的相關研究。目前，影像組學及深度學習技術已成功應用于預測多種腫瘤新輔助治療后腫瘤病理學響應［44-49］。Khorrami等［50］回顧并分析90例Ⅲ期術前行新輔助放化療的NSCLC患者，分別從肺內病灶及病灶向外周擴展15 mm形成的瘤周區(qū)域提取1 542個影像組學特征，最終篩選出4個影像組學特征和1個臨床特征構建多元邏輯回歸分類器，可很好地預測MPR［訓練集中曲線下面積（area under curve，AUC）=0.90，測試集中AUC=0.86］；多變量Cox回歸生成的影像組學風險評分與OS和DFS顯著相關。上述結果表明，基于基線CT圖像的肺腫瘤內部和瘤周的紋理特征可以預測新輔助放化療后病理學響應程度，并預估患者OS和DFS。NSCLC免疫治療領域，利用影像組學或深度學習分析NSCLC患者PET/CT、CT圖像以精準預測藥物作用下的腫瘤表型演進特性的研究，證實了基于醫(yī)學影像的智能決策模型用于預測接受ICI治療患者預后的可行性［51-53］；有研究［54-56］發(fā)現，肺癌腫瘤CT圖像的人工智能分析能夠在一定程度上重建腫瘤驅動基因突變、PD-L1表達及TMB等特征。盡管目前尚未見基于影像的人工智能方法預測新輔助免疫治療效果的研究報道，但前述研究結果為影像生物標志物用于新輔助免疫治療前臨床決策奠定了基礎。

5 總結及展望

新輔助免疫治療在可切除NSCLC的臨床試驗中顯示出良好的安全性和耐受性，并為NSCLC患者帶來更高的疾病緩解率。新輔助免疫治療后再分期對臨床決策至關重要，誤判可能會導致手術時間延遲，甚至造成部分患者喪失手術治療機會，但現有的療效評價方法及預測手段尚無法實現精準化個體化的判斷。CT是肺癌療效評價最常用的影像學檢查方法，但短期內多次隨訪仍需考慮輻射問題；磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）可以很好地解決這一問題，且目前胸部高分辨率掃描技術可清晰地顯示肺結節(jié)，MRI功能成像技術如體素內不相干運動（intravoxel incoherent motion，IVIM）、動態(tài)增強MRI（dynamic contrast-enhanced MRI，DCEMRI）已嘗試應用于進展期NSCLC化療效果評估［57］、肺良惡性結節(jié)的鑒別［58］。未來基于CT及MRI圖像的影像人工智能分析可深入挖掘影像組學特征中反映腫瘤組織對藥物響應特性的信息，并通過影像學和病理學檢查結果對照研究揭示療效相關的影像病理組學基礎，輔助臨床醫(yī)師篩選出新輔助免疫治療的高獲益人群，實現肺癌精準治療。