低劑量放療聯(lián)合免疫治療在惡性腫瘤綜合治療中的研究進(jìn)展

崔羽，楊露，杜雪，譚榜憲

川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院腫瘤科，四川 南充 637000

腫瘤在發(fā)生發(fā)展過程中與免疫系統(tǒng)交互作用，機(jī)體可以通過免疫監(jiān)視等[1]多種途徑消除腫瘤細(xì)胞或抑制其增殖，但由于免疫逃逸機(jī)制的存在，仍難以阻止腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。免疫系統(tǒng)和腫瘤細(xì)胞的交互作用可以概括為免疫清除、免疫平衡、免疫逃逸3個(gè)主要階段[2]，這其中除了有傳統(tǒng)免疫細(xì)胞如巨噬細(xì)胞[3]、中性粒細(xì)胞[4]等的參與，一些細(xì)胞因子如白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-35[5]也參與了腫瘤進(jìn)展的調(diào)控。而放療可以通過促進(jìn)M1型巨噬細(xì)胞的極化等多種途徑促進(jìn)機(jī)體免疫系統(tǒng)的抗腫瘤效應(yīng)，使抗腫瘤效應(yīng)超過原有的免疫抑制效應(yīng)。近年來，關(guān)于放療聯(lián)合免疫治療的基礎(chǔ)研究和臨床試驗(yàn)越來越多，大量研究表明，放療與免疫治療聯(lián)合應(yīng)用起到了良好的治療效果。放療作為一種局部治療方式，對(duì)于病變廣泛及有遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移病例仍需結(jié)合全身治療手段[6]。Lhuillier等[7]和Formenti等[8]的研究表明，放療可激活機(jī)體免疫系統(tǒng)，增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的抗原性，使免疫原性突變暴露于免疫系統(tǒng)。放療和免疫治療的結(jié)合具有局部抗腫瘤和全身抗腫瘤效應(yīng)的潛力，可能帶來意想不到的效果[9-12]。然而，即使中等放療劑量也可能有害于周圍正常組織，可能會(huì)導(dǎo)致免疫抑制、腫瘤復(fù)發(fā)和（或）誘導(dǎo)繼發(fā)性腫瘤[13-16]。在低劑量照射（短時(shí)間內(nèi)吸收≤0.1 Gy或長(zhǎng)時(shí)間暴露期間≤0.1 mGy/min劑量率）后，此類并發(fā)癥極少發(fā)生。并且低劑量照射或長(zhǎng)期照射具有抗腫瘤活性，顯著抑制自發(fā)性或誘發(fā)性腫瘤的生長(zhǎng)和（或）發(fā)展[17]。為此，研究人員通過流行病學(xué)以及動(dòng)物研究發(fā)現(xiàn)，接受低劑量放療可抑制或延緩原發(fā)腫瘤[18]，臨床中也發(fā)現(xiàn)了低劑量放療的抗腫瘤作用[19]。在35例復(fù)發(fā)及對(duì)化療有耐藥性的非霍奇金淋巴瘤（non-Hodgkin lymphoma，NHL）患者中，小劑量全身照射（0.10～0.25 Gy，每周2次，總劑量為1.5～2.0 Gy）聯(lián)合大面積病灶的累及野放療的完全緩解率為29%，2年無進(jìn)展生存率為32%，中位無進(jìn)展生存期為12個(gè)月，2年生存率為42%，中位總生存期為17個(gè)月。有學(xué)者對(duì)比了低劑量放療聯(lián)合免疫治療、單純放療、單純免疫治療，發(fā)現(xiàn)低劑量放療聯(lián)合免疫治療的綜合治療能極大地提高腫瘤的控制率[20]。本文就低劑量放療聯(lián)合免疫治療對(duì)惡性腫瘤的綜合治療機(jī)制展開綜述。

1 低劑量放療增強(qiáng)免疫相關(guān)細(xì)胞活性

1.1 低劑量放療增強(qiáng) T細(xì)胞浸潤(rùn)

研究發(fā)現(xiàn)，在給小鼠接種肉瘤細(xì)胞6 h前，予以X線照射0.075 Gy，能顯著降低成瘤率，且腫瘤浸潤(rùn)淋巴細(xì)胞（tumor infiltrating lymphocyte，TIL）明顯增多[21]。同樣的也有研究通過對(duì)比對(duì)照組（未進(jìn)行低劑量放療）和試驗(yàn)組（進(jìn)行1 Gy×2次放療）發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行低劑量放療的小鼠引流淋巴結(jié)內(nèi)的CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞明顯高于對(duì)照組[22]。放療可以通過腫瘤內(nèi)的血管內(nèi)皮細(xì)胞上調(diào)血管細(xì)胞黏 附 分 子 -1（vascular cell adhesion molecule-1，VCAM-1）和細(xì)胞間黏附分子-1（intercellular cell adhesion molecule-1，ICAM-1）等黏附分子的表達(dá)，并誘導(dǎo)T細(xì)胞趨化因子的表達(dá)，從而促進(jìn)T細(xì)胞黏附和滲入腫瘤微環(huán)境[23]。

1.2 低劑量放療增強(qiáng)自然殺傷（natural killer，NK）細(xì)胞的活性和功能

通過對(duì)比控制組（未進(jìn)行低劑量放療）和試驗(yàn)組（進(jìn)行1 Gy×2次放療）發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行低劑量放療的小鼠TIL中NK細(xì)胞的比例高于控制組[22]。低劑量放療能刺激NK細(xì)胞增殖[24]，抑制其凋亡[25]，促進(jìn)NK細(xì)胞的細(xì)胞毒性功能[26]。NK細(xì)胞活性增加還可能與低劑量放療誘導(dǎo)谷胱甘肽的產(chǎn)生增加及IL-2、IL-12、γ干擾素（interferon-γ，IFN-γ）和腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）的分泌增加有關(guān)[27-28]。

1.3 低劑量放療增強(qiáng)樹突狀細(xì)胞（dendritic cell，DC）的活性

低劑量放療通過激活共濟(jì)失調(diào)毛細(xì)血管擴(kuò)張突變蛋白（ataxia-telangiectasia mutated，ATM）/核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）通路促進(jìn)DC產(chǎn)生IL-12和促進(jìn)DC的體外和體內(nèi)遷移，從而增強(qiáng)DC的T細(xì)胞刺激活性和體外抗腫瘤作用[29-30]。

1.4 低劑量放療促進(jìn) B淋巴細(xì)胞增殖

有研究發(fā)現(xiàn)，低劑量放療能提高細(xì)胞周期蛋白E和細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶2（cyclin dependent kinase 2，CDK2）的水平以及升高Ikaros蛋白（含鋅指的轉(zhuǎn)錄因子家族成員）的磷酸化水平來增強(qiáng)B淋巴母細(xì)胞的增殖[31]。低劑量放療還可以通過激活NF-κB和誘導(dǎo)細(xì)胞分化分子CD23的表達(dá)來調(diào)節(jié)B細(xì)胞分化[32]。

2 低劑量放療將免疫反應(yīng)向有利于抗腫瘤表型的方向轉(zhuǎn)移

2.1 低劑量放療強(qiáng)化腫瘤弱勢(shì)抗原表位的免疫學(xué)效應(yīng)

低劑量放療可以通過降低體內(nèi)CD4+CD25+叉頭框蛋白P3（forkhead box P3，F(xiàn)OXP3）+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞亞群，并產(chǎn)生記憶樣T細(xì)胞，使體內(nèi)淋巴細(xì)胞對(duì)腫瘤抗原的應(yīng)答閾降低，免疫反應(yīng)增強(qiáng)，誘導(dǎo)以Th1細(xì)胞為主的細(xì)胞免疫應(yīng)答，通過腫瘤弱勢(shì)抗原表位優(yōu)勢(shì)化發(fā)揮抗腫瘤效應(yīng)[33]。

2.2 低劑量放療促進(jìn)M 1型巨噬細(xì)胞的極化

巨噬細(xì)胞發(fā)揮著兩面派的作用[34]，一方面M2型巨噬細(xì)胞（也稱為腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞）促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)、血管生成、侵襲和轉(zhuǎn)移[35-37]，另一方面M1型巨噬細(xì)胞可激活Th1細(xì)胞并增強(qiáng)T淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)，以增強(qiáng)免疫反應(yīng)[38]。通過對(duì)比進(jìn)行低劑量放療和未經(jīng)照射的實(shí)驗(yàn)小鼠的腫瘤微環(huán)境發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過低劑量放療的小鼠其M1型巨噬細(xì)胞的比例明顯高于未經(jīng)照射的小鼠[22]，其機(jī)制與低劑量放療可以誘導(dǎo)一氧化氮合酶產(chǎn)生從而導(dǎo)致M2型巨噬細(xì)胞極化為M1型巨噬細(xì)胞有關(guān)[39]。

2.3 低劑量放療促進(jìn)中性粒細(xì)胞向有利于腫瘤控制的方向轉(zhuǎn)變

中性粒細(xì)胞在腫瘤控制中同樣充當(dāng)著雙面角色[40-41]。低劑量放療能夠使轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）基因表達(dá)下調(diào)[42]，也能促進(jìn)IFN-γ和TNF-α的mRNA表達(dá)增強(qiáng)[43]，從而促進(jìn)中性粒細(xì)胞向有利于腫瘤控制的類型（N1型）轉(zhuǎn)變。

3 低劑量放療改變免疫相關(guān)細(xì)胞因子活性

3.1 低劑量放療降低TGF- β水平

通過對(duì)實(shí)驗(yàn)小鼠低劑量放療（1 Gy×2次）后24 h的TIL進(jìn)行Molecular NanoString分析顯示，受到低劑量放療的小鼠TGF-β1基因表達(dá)顯著下調(diào)（P=0.0007）[22]。TGF-β是成纖維細(xì)胞和纖維細(xì)胞的有效激活劑[29,40,44]，也是關(guān)鍵的腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞（cancer-associated fibroblast，CAF）分泌因子，在促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移中起重要作用。

3.2 低劑量放療改變細(xì)胞因子活性

低劑量放療增加有活性的IFN-γ、TNF-α、IL-1β、IL-2、粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子（granulocytemacrophage colony stimulating factor，GM-CSF），并降低IL-10的產(chǎn)生[45-47]。正如Hashimoto等[48]在1999年報(bào)道的，注射同種異體肝癌細(xì)胞的大鼠在使用0.2 Gy的γ射線低劑量全身照射后其肺和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移率明顯降低，并伴有CD8+淋巴細(xì)胞進(jìn)入脾臟和腫瘤部位，IFN-γ和TNF-α的mRNA表達(dá)上調(diào)，TGF-β的mRNA表達(dá)下調(diào)；在這些組織中未檢測(cè)到抑制抗腫瘤Th1反應(yīng)的Th2型細(xì)胞因子IL-4、IL-6、IL-10 mRNA。研究證實(shí)，低劑量放療（75 mGy、12.5 mGy/min）在第 12天、第 16天和第20天顯著誘導(dǎo)Th1細(xì)胞因子IL-1β、IL-2、IFN-γ和TNF-α上調(diào)，并下調(diào)IL-10的表達(dá)[46]。低劑量放療促進(jìn)脾臟免疫細(xì)胞增殖，這可能是其增強(qiáng)某些細(xì)胞因子活性的原因；而高劑量放療不僅抑制脾臟免疫細(xì)胞增殖，還可抑制IL-1β等細(xì)胞因子的活性。

3.3 低劑量放療增加某些趨化因子的數(shù)量

趨化因子可調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞的遷移、分化和激活，一些趨化因子可募集免疫細(xì)胞（如細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞、NK細(xì)胞、NKT細(xì)胞和巨噬細(xì)胞），并誘導(dǎo)Th1極化[49]，從而抑制腫瘤。有研究證實(shí)，在2 Gy局部照射的小鼠腫瘤中發(fā)現(xiàn)了與T細(xì)胞吸引有關(guān)的趨化因子[如趨化因子9、趨化因子10、趨化因子11、C-C基序趨化因子4（C-C motif chemokine 4，CCL4）和C-C基序趨化因子5（C-C motif chemokine 5，CCL5）]分泌增加[20]，這可能也是低劑量放療增強(qiáng)免疫相關(guān)細(xì)胞活性的機(jī)制。

4 低劑量放療影響基因表達(dá)協(xié)同免疫治療

研究人員通過N-亞硝基二乙胺（N-nitroso diethylamine，NDEA）誘發(fā)小鼠肝細(xì)胞肝癌，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不管與未經(jīng)任何治療的小鼠相比，還是與經(jīng)低劑量放療或康普瑞汀磷酸二鈉（combretastatin A-4 disodium phosphate，CA-4DP）單獨(dú)治療的小鼠相比，低劑量放療和CA-4DP聯(lián)合治療在所有時(shí)間段均顯著抑制Rho相關(guān)卷曲螺旋形成蛋白激酶1（Rho associated coiled-coil containing protein kinase 1，ROCK1）和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的基因表達(dá)[50]。VEGF通過增加調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（regulatory T cell，Treg）和腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞和（或）單核細(xì)胞的數(shù)量并增強(qiáng)其抑制功能來創(chuàng)造促腫瘤微環(huán)境[51-52]，從而在腫瘤血管生成、腫瘤轉(zhuǎn)移以及免疫抑制方面發(fā)揮作用。因此，低劑量放療這種抑制VEGF基因表達(dá)的效果也能增強(qiáng)免疫系統(tǒng)的功能。同樣的，低劑量放療還能上調(diào)活化T細(xì)胞的典型基因、編碼T細(xì)胞趨化因子基因、抗原呈遞相關(guān)基因的表達(dá)[20]，這可能也是低劑量放療促進(jìn)T細(xì)胞浸潤(rùn)的機(jī)制之一。

5 低劑量放療阻斷免疫抑制關(guān)鍵途徑

5.1 細(xì)胞毒性 T淋巴細(xì)胞相關(guān)蛋白 4（cytotoxic T-lymphocyte associated protein 4，CTLA 4）

CTLA4主要表達(dá)于活化的CD4+、CD8+T細(xì)胞，也表達(dá)于Treg細(xì)胞表面，并在Treg的免疫抑制功能中發(fā)揮不可或缺的作用[53]。CTLA4與B7分子結(jié)合后誘導(dǎo)T細(xì)胞無反應(yīng)性，參與免疫反應(yīng)的負(fù)調(diào)節(jié)。低劑量放療能上調(diào)T細(xì)胞上CD28的表達(dá)并下調(diào)CTLA4的表達(dá)[54]，同時(shí)抑制IL-10的產(chǎn)生，同樣也能下調(diào)Treg細(xì)胞表面CTLA4的表達(dá)[55]，從而導(dǎo)致免疫增強(qiáng)。

5.2 Treg

Treg抑制自身和非自身抗原的異常/過度免疫反應(yīng)，以維持免疫穩(wěn)態(tài)。在腫瘤免疫中，Treg細(xì)胞通過抑制抗腫瘤免疫參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展。低劑量放療顯著降低Treg的數(shù)量和比例[56]，并降低Treg細(xì)胞表面CTLA4的表達(dá)[55]，從而減少Treg細(xì)胞對(duì)腫瘤免疫的抑制作用。

6 低劑量放療增強(qiáng)抗程序性死亡受體 1（programmed cell death 1，PDCD 1，也稱PD- 1）或抗程序性死亡受體配體 1（programmed cell death 1 ligand 1，PDCD 1LG 1，也稱PD-L 1）單克隆抗體的免疫作用

PD-1通過結(jié)合T細(xì)胞表面PD-L1調(diào)節(jié)T細(xì)胞的活性，誘導(dǎo)抗原特異性T細(xì)胞的凋亡并抑制Treg的凋亡，在促進(jìn)腫瘤免疫逃逸方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。低劑量放療能增強(qiáng)T細(xì)胞的浸潤(rùn)[21]，也能通過增強(qiáng)DC的活性加強(qiáng)腫瘤抗原呈遞[29-30]，而在此時(shí)聯(lián)合抗PD-1或抗PD-L1單克隆抗體治療可減少特異性T細(xì)胞的凋亡，進(jìn)一步加強(qiáng)T淋巴細(xì)胞的抗腫瘤效果，從而改善局部腫瘤控制、長(zhǎng)期生存，預(yù)防腫瘤復(fù)發(fā)[57]。

7 小結(jié)與展望

放療聯(lián)合免疫治療給腫瘤治療帶來了新的希望，放療和免疫治療的結(jié)合具有局部抗腫瘤和全身抗腫瘤效應(yīng)的潛力。有研究證明，低劑量放療比中高劑量放療對(duì)正常組織的危害更小，繼發(fā)性腫瘤的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)也更低。但目前的問題是：①低劑量放療聯(lián)合免疫治療可以通過多種錯(cuò)綜復(fù)雜的機(jī)制促進(jìn)機(jī)體的抗腫瘤效果，但各種機(jī)制之間的相互影響尚未明確，同時(shí)低劑量放療聯(lián)合免疫治療用于臨床的安全性還需要進(jìn)一步驗(yàn)證。②低劑量放療除了通過免疫系統(tǒng)發(fā)揮抗腫瘤作用外，通過其他機(jī)制（抑制腫瘤轉(zhuǎn)移、誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡、改善腫瘤細(xì)胞的乏氧狀態(tài)等）也能很好地發(fā)揮抗腫瘤效果，如何更好地聯(lián)合其他治療發(fā)揮更佳的效果也是需要關(guān)注的問題。③低劑量放療聯(lián)合免疫治療理論上能發(fā)揮很好的抗腫瘤效果，但目前尚未大規(guī)模應(yīng)用于臨床，還需更多臨床證據(jù)證明低劑量放療聯(lián)合免疫治療的理論優(yōu)勢(shì)，為患者帶來生存獲益。