腫瘤立體定向消融放療聯(lián)合免疫治療的研究進(jìn)展①

趙 剛 涂甲丁 卜嘉蕊 王然玉 張書涵

（吉林大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，國家衛(wèi)生健康委員會(huì)放射生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長春 130021）

1 立體定向消融放療的概念

立體定向消融放療（stereotactic ablative radiotherapy，SABR）又稱體部立體定向放射治療（stereotactic body radiation therapy，SBRT）、立體定向放射外科（stereotactic radiosurgery，SRS）等［1］，本文以下統(tǒng)稱SABR。SABR 是一種有效的大分割、短療程的非侵入性消融治療。SABR 與常規(guī)分割放療（每日劑量1.8～2.5 Gy）或大分割放療（每日劑量3～6 Gy，常用于臨終姑息治療）不同，SABR 是在復(fù)雜影像引導(dǎo)技術(shù)的支持下對腫瘤靶點(diǎn)進(jìn)行每日可高達(dá)8～30 Gy消融劑量的治療，分割次數(shù)也大大減少（1～5次）［2-3］。由于其良好的局部控制和耐受性，SABR 目前在許多癌癥的治療中發(fā)揮非常重要的作用，如頭頸部癌癥、非小細(xì)胞肺癌、肝癌、胰腺癌和腦瘤［3-4］。

2 SABR與腫瘤免疫的關(guān)系

傳統(tǒng)的放射生物學(xué)理論主要側(cè)重于射線作用于細(xì)胞DNA，引起雙鏈斷裂、單鏈斷裂等損傷，最后導(dǎo)致有絲分裂災(zāi)難和細(xì)胞凋亡［5］?，F(xiàn)在有大量證據(jù)表明，SABR 也具有強(qiáng)大的免疫調(diào)節(jié)作用，協(xié)調(diào)了一系列細(xì)胞和分子的改變，最終增強(qiáng)了全身抗腫瘤免疫反應(yīng)。腫瘤細(xì)胞通常都進(jìn)化出了防止細(xì)胞死亡被識(shí)別為免疫原性的策略，而SABR 恰恰增強(qiáng)了腫瘤的免疫原性，從而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生免疫原性細(xì)胞死亡（immunogenic cell death，ICD），這種ICD 是通過腫瘤細(xì)胞凋亡和壞死的細(xì)胞碎片產(chǎn)生的腫瘤相關(guān)抗原（tumour-associated antigens，TAAs）大量釋放介導(dǎo)的［6-7］。這些凋亡或壞死的腫瘤細(xì)胞也釋放大量的“促炎危險(xiǎn)信號”和“損傷相關(guān)模式分子（damage associated molecular patterns，DAMP）”，如：熱休克蛋白、高遷移率族蛋白（high-mobility group protein B1，HMGB1）［8-9］。DAMP 和“促炎危險(xiǎn)信號分子”通過與樹突狀細(xì)胞（dendritic cells，DCs）表面Toll 樣受體（Toll-like receptor，TLR）結(jié)合，增強(qiáng)DCs的抗原遞呈作用，將TAAs 更迅速準(zhǔn)確地傳遞給腫瘤特異性細(xì)胞毒性T 淋巴細(xì)胞（cytotoxic T lymphocytes，CTL）［10-11］。以HMGB1為例，HMGB1是一種組蛋白-染色質(zhì)結(jié)合蛋白，是一種重要的ICD 標(biāo)志物，SABR 引起腫瘤細(xì)胞發(fā)生ICD 后，HMGB1 被大量釋放，釋放出來的HMGB1與DCs表面的TLR4和TLR9結(jié)合，進(jìn)而激活髓樣細(xì)胞分化初級反應(yīng)蛋白（myeloid differentiation primary response protein 88，MyD88）信號通路和NF-κB 信號通路，最后導(dǎo)致DCs成熟、主要組織相容性復(fù)合體（major histocompatiblity complex，MHC）分子上調(diào)、共刺激分子表達(dá)上調(diào)，所有這些改變都有利于DCs 將腫瘤細(xì)胞遞呈至CTL，從而實(shí)現(xiàn)對腫瘤細(xì)胞的特異性殺滅［12］。SABR 還進(jìn)一步增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的鈣網(wǎng)織蛋白（calreticulin，CRT）移位到腫瘤細(xì)胞膜表面，這種細(xì)胞膜表面移位的CRT 進(jìn)一步增強(qiáng)了CTL 對腫瘤的識(shí)別和殺傷作用［13］。研究證實(shí)，這種CRT 移位是SABR 誘導(dǎo)腫瘤ICD 的重要環(huán)節(jié)［14］。最后，SABR 還上調(diào)正常組織和腫瘤組織表面的MHC-1 表達(dá)，從而增加抗原遞呈，促進(jìn)了CTL 對腫瘤的殺滅作用［15］。以上所有的SABR 作用誘發(fā)了機(jī)體的抗原特異性、適應(yīng)性免疫反應(yīng)，相當(dāng)于原位疫苗接種的效果，有利于機(jī)體免疫系統(tǒng)迅速準(zhǔn)確地清除局部腫瘤。

SABR 除了對腫瘤細(xì)胞和免疫細(xì)胞的直接作用外，還對腫瘤微環(huán)境造成影響。通常情況下，腫瘤組織總是處于一種免疫抑制的微環(huán)境中，形成這種免疫抑制，甚至“免疫沙漠（immune desert）”狀態(tài)的原因是多方面的。某些腫瘤缺乏產(chǎn)生有效抗原遞呈所必需的炎癥介質(zhì)，導(dǎo)致CTL 無法向腫瘤周圍靠近，腫瘤的脈管系統(tǒng)也形成了一道天然屏障，阻止T細(xì)胞向腫瘤組織浸潤，而SABR 恰恰逆轉(zhuǎn)了這種免疫抑制狀態(tài)［16］。研究證實(shí)SABR 誘導(dǎo)照射局部的炎癥性趨化因子高表達(dá)，如：趨化因子10（C-X-C motif chemokine 10，CXCL10）和CXCL6，從而導(dǎo)致CD4 和CD8陽性T淋巴細(xì)胞向腫瘤灶聚集［17-18］。SABR也與腫瘤血管相互作用，上調(diào)腫瘤局部血管的黏附分子，如血管細(xì)胞黏附分子1（vascular cell adhesion protein 1，VCAM-1）和細(xì)胞間黏附分子-1（intracellular adhesion protein 1，ICAM-1），這些黏附分子均為促進(jìn)白細(xì)胞局部浸潤的關(guān)鍵因子，SABR 還誘導(dǎo)微血管損傷，有利于免疫細(xì)胞在腫瘤的局部浸潤［19］。SABR 還對腫瘤微環(huán)境中的巨噬細(xì)胞產(chǎn)生影響。巨噬細(xì)胞分布廣泛，在先天免疫過程中發(fā)揮重要作用。巨噬細(xì)胞可分為不同亞型，通常分為M1 型和M2 型，M1 型屬于促炎型，M2 型屬于抗炎型，M2 型也是腫瘤微環(huán)境中誘發(fā)免疫抑制的重要因素。研究顯示，SABR 能夠誘導(dǎo)腫瘤微環(huán)境中的M2 型巨噬細(xì)胞向M1 型轉(zhuǎn)化，從而解除腫瘤的免疫抑制狀態(tài)［20］。綜上，SABR 促進(jìn)抗腫瘤的CTLs 向腫瘤微環(huán)境聚集和浸潤，抑制了腫瘤逃逸作用，增強(qiáng)了局部免疫介導(dǎo)的抗腫瘤作用。

除了這種局部殺滅作用，SABR 對腫瘤還有一種“遠(yuǎn)端效應(yīng)（abscopal effect）”，主要表現(xiàn)為局部照射后遠(yuǎn)處非照射野腫瘤的消退［21-23］。目前，廣義遠(yuǎn)端效應(yīng)是指局部放療后，在距照射區(qū)一定距離的非照射區(qū)產(chǎn)生的全身性效應(yīng)，包括轉(zhuǎn)移瘤效應(yīng)和正常組織損傷兩種形式。前者指腫瘤局部照射后導(dǎo)致遠(yuǎn)處腫瘤的消退。在臨床中，肝細(xì)胞癌、乳腺癌、甲狀腺癌、淋巴瘤、宮頸癌和黑色素瘤等其他轉(zhuǎn)移性實(shí)體腫瘤類型均可發(fā)生遠(yuǎn)端效應(yīng)［24］。但單獨(dú)放療引起的遠(yuǎn)端效應(yīng)較為罕見，且大部分遠(yuǎn)端效應(yīng)主要發(fā)生在腎細(xì)胞癌、黑色素瘤和淋巴瘤等免疫原性腫瘤中［25］。值得一提的是，轉(zhuǎn)移瘤多在放療后幾個(gè)月消退，表明腫瘤消退不是單一事件的結(jié)果，而是在一段時(shí)間內(nèi)接受持續(xù)不斷的攻擊所致。目前認(rèn)為這種作用主要是通過免疫介導(dǎo)的不同細(xì)胞殺傷機(jī)制清除腫瘤的結(jié)果［26］。此外，正常組織損傷包括誘導(dǎo)正常組織中的基因不穩(wěn)定性、細(xì)胞死亡和致癌轉(zhuǎn)化［27］。對正常組織毒性機(jī)制的研究表明，免疫反應(yīng)，尤其是炎癥反應(yīng)，在電離輻射暴露誘導(dǎo)的早期和晚期副作用中起關(guān)鍵作用［28］。

3 與SABR 聯(lián)合應(yīng)用的腫瘤免疫治療的研究進(jìn)展

單獨(dú)應(yīng)用SABR，其誘導(dǎo)的ICD和遠(yuǎn)端效應(yīng)都很少發(fā)生。這是因?yàn)槟[瘤一般處于一種免疫抑制的微環(huán)境中，且腫瘤周圍往往淋巴細(xì)胞浸潤不充分，免疫細(xì)胞很難發(fā)揮作用［29］。這就要求SABR 與一些免疫調(diào)節(jié)制劑聯(lián)合應(yīng)用，這些免疫調(diào)節(jié)制劑按照其機(jī)制主要可分為兩大類：第一類是激活抗原遞呈細(xì)胞（antigen presenting cells，APCs）；第二類是清除T細(xì)胞抑制信號［30］。分述如下：

首先是激活A(yù)PC 的免疫調(diào)節(jié)制劑。TLRs 激動(dòng)劑和CD40 單克隆抗體（monoclonal antibody，mAb）屬于這一類調(diào)節(jié)劑。CD40 mAb 能夠刺激DCs 的抗原遞呈作用和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，CD40 mAb 已經(jīng)在一些腫瘤治療的臨床前動(dòng)物模型和早期臨床試驗(yàn)中得到應(yīng)用［31-32］。在一項(xiàng)B 細(xì)胞淋巴瘤小鼠實(shí)驗(yàn)中，CD40 mAb 聯(lián)合5 Gy 全身照射，收到了良好的抗瘤效果，作者分析這種聯(lián)合的效果可能來源于全身照射，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡，并釋放TAAs，同時(shí)腫瘤生長速度放緩，而CD40 mAb 的應(yīng)用使TAAs 更迅速準(zhǔn)確地傳遞給CTL，從而發(fā)揮CTL 的腫瘤殺傷作用［33］。TLR是一個(gè)廣泛表達(dá)于造血細(xì)胞上的模式識(shí)別受體家族，包括APC、單核細(xì)胞和B 細(xì)胞，TLR 能夠識(shí)別DAMPs，觸發(fā)先天免疫，并促進(jìn)適應(yīng)性免疫的發(fā)展。人類TLR 家族有10 個(gè)亞型（TLR1～TLR10）［34］。人和鼠的不同DC 細(xì)胞亞類表面表達(dá)不同的TLRs 亞型［35］。TLRs 激動(dòng)劑聯(lián)合SABR，在臨床前動(dòng)物模型中收到了良好的抗瘤效果［36-37］；更令人鼓舞的是，在B 細(xì)胞淋巴瘤患者的臨床研究中，TLRs 激動(dòng)劑聯(lián)合放療，也觀察到了遠(yuǎn)端效應(yīng)［38］。TLRs激動(dòng)劑的作用是激活TLRs下游的MyD88信號通路，導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄因子NF-κB 入核，從而促進(jìn)DCs 成熟，上調(diào)MHC分子和共刺激分子表達(dá)。

其次是清除T 細(xì)胞抑制信號類的免疫調(diào)節(jié)劑。CTLA-4（CTL antigen 4）是表達(dá)于T 細(xì)胞表面的關(guān)鍵抑制類信號分子，能夠與DC 或其他APCs 細(xì)胞表面B7 家族的CD80 或CD86 配體結(jié)合，從而抑制T 細(xì)胞激活［39］。研究顯示，封閉CTLA-4 可增強(qiáng)SABR 的原位疫苗接種效果，有利于CTL 局部清除腫瘤，并增強(qiáng)免疫記憶，防止腫瘤復(fù)發(fā)［40-41］。放療聯(lián)合ipilimumab，一種專用于封閉CTLA-4 的單克隆抗體，已經(jīng)過美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準(zhǔn)上市用于治療轉(zhuǎn)移性黑色素瘤，收到了良好的療效［42］。程序性死亡受體1（programmed cell death protein 1，PD-1）是另一類表達(dá)于T 細(xì)胞表面的關(guān)鍵抑制類信號分子。很多腫瘤細(xì)胞表面表達(dá)PD-1 的配體，包括PDL1 和PD-L2，從而逃避機(jī)體的免疫攻擊。美國FDA已經(jīng)批準(zhǔn)多款針對PD-1 或PD-L1、PD-L2 的中和抗體類藥物用于治療各種PD-1 陽性腫瘤，在此不贅述。研究表明，放療后PD-1/PD-L1 表達(dá)均上調(diào)，這可能是誘發(fā)腫瘤放療抵抗的因素之一，因此在放療同時(shí)應(yīng)用PD-1/PD-L1 中和抗體就顯得更有必要［43］。進(jìn)一步研究顯示，SABR 與PD-1 或PD-L1 中和抗體和CTLA-4 中和抗體聯(lián)合應(yīng)用，其作用優(yōu)于任何一種或兩種單獨(dú)應(yīng)用的效果，其可能的機(jī)制是這三種療法互為補(bǔ)充，發(fā)揮了相互促進(jìn)的協(xié)同作用［44］。屬于清除T 細(xì)胞抑制信號類的免疫調(diào)節(jié)劑還包括抗CD137的mAb、抗OX-40的抗體、IL-2、吲哚胺2，3加雙氧酶1（indoleamine 2，3 dioxygenase 1，IDO1）抑制劑和TGF-β 中和抗體等，可喜的是，這些免疫調(diào)節(jié)劑與放療聯(lián)合應(yīng)用抗腫瘤的試驗(yàn)都在進(jìn)行中，其中很多收到了良好的療效［45-53］。

4 尋找最佳的SABR 與免疫治療的組合方式

大量臨床前動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)表明，SABR與免疫調(diào)節(jié)劑聯(lián)合應(yīng)用前景廣闊。在這兩類免疫調(diào)節(jié)劑中（激活A(yù)PC 的免疫調(diào)節(jié)劑和清除T 細(xì)胞抑制信號類的免疫調(diào)節(jié)劑），激活A(yù)PC 的免疫調(diào)節(jié)劑在與SABR 的聯(lián)合應(yīng)用中顯得更為關(guān)鍵，因?yàn)槌墒斓腁PC 可能在腫瘤微環(huán)境中發(fā)揮有益的多重功效，與SABR 或/和刺激T細(xì)胞的藥物發(fā)生多重抗腫瘤的協(xié)同作用。因此，免疫調(diào)節(jié)劑與SABR 究竟應(yīng)該如何聯(lián)合應(yīng)用顯得更為重要。例如：應(yīng)該先用藥還是先照射，還是給藥的同時(shí)給予照射？SABR 后腫瘤釋放TAA和/或DAMP在人體的動(dòng)力學(xué)尚不明確，相關(guān)的體內(nèi)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明，SABR 后腫瘤細(xì)胞在8 h 內(nèi)發(fā)生死亡，24 h 達(dá)到峰值，這種輻射引起的腫瘤細(xì)胞死亡會(huì)持續(xù)至少7 d［54-55］。研究表明，照射18 h 后Ⅰ類MHC 開始增加，這種增加趨勢會(huì)持續(xù)到照射后的第10 天［56］。激活A(yù)PC 的免疫調(diào)節(jié)劑TLR 激動(dòng)劑和小分子的CD40 激動(dòng)劑半衰期均較短，48～72 h 內(nèi)生物活性基本消失［57］。因此，這類藥物的給藥時(shí)間需非常精確地計(jì)劃，以配合腫瘤抗原釋放的峰值［58］。相對來說，CD40抗體和其他一些大分子類藥物半衰期更長，生物活性持續(xù)時(shí)間更久，SABR 和給藥時(shí)機(jī)的配合可以更寬松一些［33］。第二類免疫調(diào)節(jié)劑即清除T 細(xì)胞抑制信號類調(diào)節(jié)劑，按照其作用機(jī)制推測，應(yīng)該遵循先給藥后照射或給藥和照射同時(shí)進(jìn)行的順序，因?yàn)橄冉o藥解除了T 細(xì)胞抑制信號，隨后照射誘發(fā)的原位疫苗接種效果產(chǎn)生的大量TAA 或DAMP 經(jīng)APC 遞呈給被激活的T細(xì)胞，從而達(dá)到殺滅腫瘤的效果。當(dāng)然，該領(lǐng)域還需要更多更詳實(shí)的動(dòng)物和臨床試驗(yàn)結(jié)果的支持，也需要更客觀的觀測終點(diǎn)指標(biāo)［30］。另外，SABR 的照射劑量和分割次數(shù)也對療效至關(guān)重要。研究證實(shí)，大劑量照射才能發(fā)揮良好的原位疫苗接種效果，7.5～15.0 Gy 劑量范圍內(nèi)效果最佳。而分兩次照射，每次7.5 Gy，控瘤效果最佳，T 細(xì)胞介導(dǎo)的腫瘤殺傷作用最佳，Treg細(xì)胞比例最低［59］。當(dāng)然，這個(gè)劑量也不是黃金標(biāo)準(zhǔn)，各組照射劑量和照射次數(shù)與用藥的組合都在測試中，針對不同的免疫調(diào)節(jié)劑，照射劑量和次數(shù)也需進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，以達(dá)到最佳的抗瘤效果。需要特別強(qiáng)調(diào)的是，照射劑量和次數(shù)與腫瘤的部位、大小、類型、腫瘤周圍正常組織對照射的耐受程度等因素均密切相關(guān)。在SABR 治療的納入標(biāo)準(zhǔn)中，患者的轉(zhuǎn)移灶不能超過5個(gè)，而能夠同時(shí)進(jìn)行SABR 治療的部位不能超過3 處。另外，既然SABR 照射的作用是產(chǎn)生原位疫苗接種的效果，那么是否可以出于安全考慮，照射野不必覆蓋整個(gè)腫瘤，局部照射是否就能產(chǎn)生同類效果，這一領(lǐng)域還需要深入探索［30］。

5 小結(jié)與展望

無論是放療引起機(jī)體的抗腫瘤免疫反應(yīng)，還是放療與免疫調(diào)節(jié)劑聯(lián)合應(yīng)用都不是嶄新的概念，相關(guān)研究已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行多年。近年來，隨著科學(xué)界對T 細(xì)胞在抗腫瘤免疫中的深刻認(rèn)識(shí)，特別是免疫檢測點(diǎn)抑制劑和嵌合抗原受體T 細(xì)胞免疫療法（chimeric antigen receptor T-cell immunotherapy，CAR-T）在臨床應(yīng)用中取得巨大成功，SABR 與免疫檢測點(diǎn)抑制劑聯(lián)合應(yīng)用受到越來越多的重視。SABR相當(dāng)于原位疫苗接種，誘發(fā)腫瘤釋放大量的TAA 和DAMP，免疫檢測點(diǎn)抑制劑能夠清除T 細(xì)胞抑制類信號，從而激活T 細(xì)胞更高效地發(fā)揮抗腫瘤作用。此外，SABR 與免疫檢測點(diǎn)抑制劑的聯(lián)合應(yīng)用，幾乎都會(huì)誘發(fā)抗腫瘤的遠(yuǎn)端效應(yīng)，對照射野外的轉(zhuǎn)移瘤也發(fā)揮良好的療效。因此，SABR 與免疫調(diào)節(jié)劑聯(lián)合應(yīng)用的研究方興未艾。但這種聯(lián)合治療也同樣面臨諸多挑戰(zhàn)，例如究竟該如何聯(lián)合，如何挑選適應(yīng)癥，如何準(zhǔn)確迅速地評價(jià)療效等，這些方面還缺乏國際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)。因此，這方面的基礎(chǔ)和臨床研究的進(jìn)一步深入，將有利于早日制定針對不同腫瘤的SARB和免疫治療聯(lián)合應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化治療方案。