肺癌晚期免疫综合治疗的研究进展

张诗博，赵蔚，徐世东

哈尔滨医科大学附属肿瘤医院胸外科，哈尔滨 150000

肺癌是目前致死率最高的肿瘤之一，在肺癌早期局部治疗的患者中，5年生存率低于55%，而3年远处转移率为20%～40%；在有远处转移或Ⅲ期的患者中，其5年生存率不足25%[1-3]。目前无基因突变非小细胞肺癌的内科治疗，以铂类作为背景用药的标准一线化疗方案为主要方式，但这种化疗方案的有效率仅为15%～30%[4-5]。经过一线化疗后病情进展，使用以紫杉醇类为基础的二线化疗方案的有效率也不超过25%[6]。有研究表明在非小细胞肺癌晚期，免疫治疗效果优于目前二线化疗方案效果和程序性死亡受体配体1（programmed cell death 1 ligand 1，PDCD1LG1，也称PD-L1）高表达患者的一线治疗效果[7]。

随着肺癌研究的进展以及免疫治疗技术的持续进步，免疫治疗成为继手术、化疗、放疗以外的主要治疗方式。而放射治疗作为晚期肺癌局部治疗的首选，可以极大地改善因肿瘤引起的局部症状，并可以激发免疫系统对肿瘤的攻击，而低剂量的化疗可以促进免疫治疗的效果。因此，将三者的优势结合可以起到协同效应，本文针对肺癌免疫综合治疗在肺癌晚期治疗中的作用综述如下。

1 免疫治疗的应用

1.1 免疫治疗的机制

免疫治疗是一种加强免疫系统对肿瘤识别和杀伤能力的抗癌方式。最近有充分的证据表明，免疫治疗提供了一种很有前途的方法用于治疗多种恶性肿瘤，特别是实体瘤，如晚期黑色素瘤、非小细胞肺癌以及血液系统恶性肿瘤。目前多个正在进行的临床试验在研究如何更好地利用这种治疗方式以使肺癌的治疗标准化从而达到更好的治疗效果[8-9]。

简单来讲，免疫治疗是在抗原呈递细胞（antigen-presenting cell）的作用下，激活CD4+T细胞和募集CD8+T细胞对肿瘤细胞进行攻击，但是肿瘤微环境中的非肿瘤免疫细胞和一些肿瘤细胞可以作为抑制免疫系统的角色使肿瘤细胞逃避免疫系统的监视和攻击。其中一种方式就是通过为避免正常组织受到免疫系统攻击的检查点通路，达到抑制T细胞活化的目的。而这也为免疫治疗提供了思路，通过抑制检查点通路表达或结合，解除抑制T细胞活化的因素，成为目前最有前景的治疗方式[10]。

1.2 免疫治疗效果与PD-1/PD-L1的关系

有研究显示，接受标准的一线化疗方案后的非鳞状非小细胞肺癌晚期患者，应用程序性死亡受体 1（programmed cell death 1，PDCD1，也称 PD-1）单克隆抗体Nivolumab的中位总生存期为12.2个月，应用标准二线化疗方案（多西他赛）的患者中位总生存期为9.4个月；而在鳞状非小细胞肺癌患者中，应用PD-1单克隆抗体Nivolumab的中位总生存期为9.2个月，而应用二线化疗方案（多西他赛）患者的中位总生存期为6个月。在此研究中总客观缓解率为19%，PD-L1表达高于1%的患者缓解率可高达38%，中位生存时间为17.7个月；而PD-L1表达低于1%的患者中位生存时间为9个月[11-12]。因此PD-L1拮抗药的治疗效果与PD-L1的表达有着直接关系。超过50%的非小细胞肺癌患者会出现远处转移并接受化疗，还有约18%的患者会达到Ⅲb期并无法彻底切除，这些患者会行放化疗联合根治术[13]，而免疫治疗可以明显地延长这部分患者的总生存期[14]。

1.3 其他免疫治疗方式

除上述方式以外，还有一些其他免疫治疗的方式，比如过继疗法，是将体内的效应T细胞进行提取，通过编辑使其可以识别相关的肿瘤抗原，并进行体外扩增后回输患者体内来激发对肿瘤细胞的杀伤作用[15]。但是由于肿瘤的免疫耐受和免疫逃逸机制，效果往往不佳，因此本篇文章将着重阐述检查点抑制剂与放化疗之间的关系。

2 放疗在肺癌晚期治疗中的应用

2.1 放疗的局部作用

姑息性放疗对非小细胞肺癌晚期患者的治疗有着重要作用。虽然非小细胞肺癌晚期是一种全身性疾病，但是对于影响患者生活质量的局部肿瘤，患者有时需要相比于系统性治疗更为迅速和可靠的治疗方式。放射性治疗可以极大地缓解患者的不适，尤其在中枢系统转移灶治疗方面，很多药物无法通过血脑屏障，因此在非小细胞肺癌晚期全身治疗的同时进行放疗是非常有必要的措施。

2.2 放疗对于免疫系统的作用

有研究认为经过放射治疗后，崩解的肿瘤细胞可以释放和暴露新的抗原，这些新的抗原可以改变肿瘤细胞所存在的微环境和全身免疫反应[16]。因此存在利用放射治疗来释放肿瘤新的抗原来激活局部及全身免疫系统的可能，并协同检查点抑制剂，在肿瘤免疫治疗中起到激发作用从而获得更好的治疗效果，这种放疗的远隔作用在此前的一些研究中也被观察到[17]。目前多项临床前研究显示放疗对免疫系统的正向作用，在原位恶性胶质瘤模型中，联合应用立体定向放射治疗和检查点抑制剂，总生存率可以提高50%[18]。Sharabi等[19]在乳腺癌或黑色素瘤小鼠模型中应用抗PD-1联合放疗，增加了T细胞对于肿瘤细胞的渗透和淋巴结中树突细胞对于抗原的呈递。有越来越多的研究表明，放疗可以通过直接上调肿瘤相关抗原，增加MHCⅠ类分子在细胞表面的表达量，增加CD8+T细胞的数量，来增强免疫治疗的效果[20-21]。除了MHCⅠ类受体在表面的表达，放疗也可能通过激活树突状细胞和增加抗原交叉呈递刺激免疫系统[22]。

3 免疫疲劳

上述研究显示，PD-1/PD-L1拮抗药可以通过解除肿瘤细胞的免疫不应答机制激活免疫系统，而局部的放疗可以通过破坏肿瘤组织并使崩解的肿瘤细胞释放新的抗原来进一步激活免疫系统，从而达到很好的治疗效果。但即使解除免疫逃逸机制，并使T细胞充分接触抗原之中，依旧有部分患者无法在此治疗过程中有效激活免疫系统，这种现象称为免疫疲劳，而解决免疫疲劳的问题对于临床的价值是巨大的。

3.1 免疫疲劳机制

曾经有研究显示，CD8+T细胞在活化转为效应细胞时，表型和功能的变化是通过DNA的甲基化完成的[23]，于是为了研究效应T细胞功能的调整是否也通过某种基因甲基化修饰完成，且这种基因修饰与免疫疲劳有关，研究人员设计了一个快速实验，对小鼠中的野生型和发生突变无法甲基化修饰的突变型CD8+T细胞进行研究，发现在慢性炎症过程中野生型的效应CD8+T细胞在数量和功能上均比突变型的CD8+T细胞有着明显的衰竭。而为了研究这种特性是否可以在充分暴露于抗原的环境中延续，研究人员在2个月后对这些小鼠体内的野生型和突变型CD8+T细胞进行研究，发现野生型的CD8+T细胞在慢性炎症过程中，分泌干扰素和白细胞介素-2的能力明显受到损伤，而变异型却无明显改变。随后，通过另一项实验测定野生型和突变型CD8+T细胞中基因的甲基化程度，发现野生型的甲基化程度要高。为了验证在肿瘤环境中是否会出现CD8+T细胞的甲基化，研究人员用慢性成瘤的小鼠模型（Tramp-C2）进行上述实验，得到了相似结论[24]。因此，认为无法进行甲基化修饰的CD8+T细胞更不容易发生衰竭，而这种效应T细胞衰竭的过程存在与T细胞活化过程不同的甲基化途径。

3.2 PD-1拮抗疗法无法改变疲劳相关基因的甲基化并可遗传

上述的T细胞免疫疲劳存在于慢性炎症或长期的抗原刺激之中，也包括体内肺癌组织长期刺激的微环境之中，DNA的甲基化在免疫疲劳中起到了关键的作用，那么通过使用PD-1/PD-L1拮抗药是否可以解除肿瘤细胞的免疫耐受，从而激活T细胞活性成为关注的热点。

研究人员将PD-1/PD-L1拮抗药用于长期受到感染刺激的野生型CD8+T细胞小鼠，并不断检测免疫疲劳相关基因的甲基化程度，结果显示这种治疗方式增加了小鼠中GP-33和多克隆CD44hiPD-1+CD8+T细胞的数量，但是增加数量的同时，上述T细胞的甲基化状态却无任何改变[24]。也就是说免疫疲劳相关的基因甲基化是一种非常稳定的状态，并可遗传多代，同时PD-1/PD-L1拮抗药无法消除这种基因的甲基化状态。

3.3 低剂量化疗对免疫疲劳的解除作用

T细胞的基因甲基化与免疫疲劳有着重要的关系，那么如果可以抑制这种甲基化，是否可以使用药物抑制甲基化而使疲劳的T细胞再生，成为一种猜想。研究者们将常用的DNA去甲基化药物地西他滨用于长期受病毒感染的野生型小鼠，并联合应用PD-1拮抗药，这些小鼠外周血中病毒特异性CD8+T细胞数量的纵向分析显示，较单独使用上述任一种药物，联合用药后GP-33特异性细胞增加更显著[24]。

这项研究对于肿瘤免疫疗法有着重要的意义，目前抑制甲基化药物和PD-1拮抗药均已在美国上市，在上述实验结果的基础上，有望将它们联合应用于提高T细胞活性，虽然还需在人体进行最终的试验，但这将是未来极为有希望的新方向。

4 联合应用存在的机遇与挑战

对于非小细胞肺癌晚期的患者，尤其出现脑转移的患者，由于一些药物无法通过血脑屏障和肿瘤细胞出现耐药等原因，放疗成为重要的局部治疗方式；但是晚期肺癌作为全身性疾病，如果可以调动免疫系统从全身层面进行治疗，并通过低剂量地西他滨解除免疫疲劳现象，那么其产生的协同作用可能会进一步提高治疗的效果，并减少相应并发症的发生。同时也需要看到放化疗联合免疫治疗的风险，如常见的不良反应包括皮疹、甲状腺和垂体功能障碍、结肠炎、肾炎、肝炎[14]，同时有重度肺炎的相关报道[25]，这可能是由于联合了放射治疗，叠加毒性或身体的负荷所致，这也引起了人们的关注。正在进行的一项立体放射治疗联合Ipilimumab治疗的转移性实体肿瘤患者的治疗Ⅰ期研究中，无患者发展为严重肺炎；还有一项转移性黑色素瘤患者的Ⅰ期研究显示，在接受放射治疗联合Ipilimumab治疗的22例患者中，10例肺部有放射损伤，但是在研究期间（使用Ipilimumab后的30 d内出现）未观察到与治疗相关的4级以上的免疫毒性损伤[26-27]。而化疗主要的不良反应为抑制骨髓造血功能和降低白细胞，这与免疫治疗的方向是相悖的，但是在免疫综合治疗过程中，并非使用标准化疗方案，而是运用低剂量化疗手段解除免疫疲劳状态从而提高疗效，但目前无进一步相关报道，剂量和安全性有待进一步证明。

5 小结与展望

免疫治疗的迅猛发展对于现有治疗方式的补充有着重要的作用，联合放疗对于肺癌晚期患者的全身治疗和局部治疗有着巨大的潜在好处，在理想的情形下，高剂量的放射可以减少局部进展发生率，同时其远隔效应联合免疫治疗可以改善肺癌的远处转移率，而免疫疲劳机制的发现及地西他滨的应用将有助于人们更好地应用免疫疗法。但肺癌晚期患者预后不佳依然是目前医学界的难题，因此如何改善全身复发率和延长生存期至关重要，这也是目前面临的巨大挑战。

在解决以上问题后，需要完善评估疗效的体系，针对免疫治疗带来的延迟性结果可能需要发现一些更有针对性和有效的评价指标或体系，如循环肿瘤DNA等以评估治疗的有效性。虽然目前对免疫治疗联合放疗的方法有诸多顾虑和需要探索之处，但是这种治疗方式可以从局部和全身两个层面对病灶进行治疗并降低肺癌的复发率，因此有着巨大的前景和希望。

[1]Siegel RL,Miller KD,Jemal A.Cancer statistics,2017[J].CACancer J Clin,2017,67(1):7-30.

[2]Goldstraw P,Chansky K,Crowley J,et al.The IASLC lung cancer staging project:proposals for revision of the TNM stage groupings in the forthcoming(eighth)edition of the TNM classification for lung cancer[J].J Thorac Oncol,2016,11(1):39-51.

[3]Howlader N,Noone A,Krapcho M,et al.SEER cancer statistics review,1975-2010,national cancer institute[M].MD:Bethesda,2013.

[4]Schiller JH,Harrington D,Belani CP,et al.Comparison of four chemotherapy regimens for advanced non-small-cell lung cancer[J].N Engl J Med,2002,346(2):92-98.

[5]Weiss JM,Stinchcombe TE.Second-line therapy for advanced NSCLC[J].Oncologist,2013,18(8):947-953.

[6]Garon EB,Ciuleanu TE,Arrieta O,et al.Ramucirumab plus docetaxel versus placebo plus docetaxel for secondline treatment of stage IV non-small-cell lung cancer after disease progression on platinum-based therapy(REVEL):a multicentre,double-blind,randomised phase 3 trial[J].Lancet,2014,384(9944):665-673.

[7]Fehrenbacher L,Spira A,Ballinger M,et al.Atezolizumab versus docetaxel for patients with previously treated nonsmall-cell lung cancer(POPLAR):a multicentre,open-label,phase 2 randomised controlled trial[J].Lancet,2016,387(10030):1837-1846.

[8]Maude SL,Frey N,Shaw PA,et al.Chimeric antigen receptor T cells for sustained remissions in leukemia[J].N Engl J Med,2014,371(16):1507-1517.

[9]Postow MA,Chesney J,Pavlick AC,et al.Nivolumab and ipilimumab versus ipilimumab in untreated melanoma[J].N Engl J Med,2015,372(21):2006-2017.

[10]Pardoll DM.The blockade of immune checkpoints in cancer immunotherapy[J].Nat Rev Cancer,2012,12(4):252-264.

[11]Maude SL,Frey N,Shaw PA,et al.Chimeric antigen receptor T cells for sustained remissions in leukemia[J].N Engl J Med,2014,371(16):1507-1517.

[12]Porter DL,Hwang WT,Frey NV,et al.Chimeric antigen receptor T cells persist and induce sustained remissions in relapsed refractory chronic lymphocytic leukemia[J].Sci Transl Med,2015,7(303):303ra139.

[13]Wisnivesky JP,Yankelevitz D,Henschke CI.Stage of lung cancer in relation to its size:part 2.Evidence[J].Chest,2005,127(4):1136-1139.

[14]Garon EB,Rizvi NA,Hui R,et al.Pembrolizumab for the treatment of non-small-cell lung cancer[J].N Engl J Med,2015,372(21):2018-2028.

[15]Restifo NP,Dudley ME,Rosenberg SA.Adoptive immunotherapy for cancer:harnessing the T cell response[J].Nat Rev Immunol,2012,12(4):269-281.

[16]Kroemer G,Galluzzi L,Kepp O,et al.Immunogenic cell death in cancer therapy[J].Annu Rev Immunol,2013,31(1):51.

[17]Postow MA,Callahan MK,Barker CA,et al.Immunologic correlates of the abscopal effect in a patient with melanoma[J].N Engl J Med,2012,366(10):925-931.

[18]Belcaid Z,Phallen JA,Zeng J,et al.Focal radiation therapy combined with 4-1BB activation and CTLA-4 blockade yields long-term survival and a protective antigen-specific memory response in a murine glioma model[J].PLoS One,2014,9(7):e101764.

[19]Sharabi AB,Nirschl CJ,Kochel CM,et al.Stereotactic radiation therapy augments antigen-specific PD-1-mediated antitumor immune responses via cross-presentation of tumor antigen[J].Cancer Immunol Res,2015,3(4):345-355.

[20]Zeng J,See AP,Phallen J,et al.Anti-PD-1 blockade and stereotactic radiation produce long-term survival in mice with intracranial gliomas[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,2013,86(2):343-349.

[21]Burnette B,Fu YX,Weichselbaum RR.The confluence of radiotherapy and immunotherapy[J].Front Oncol,2012,2:143.

[22]Sharabi AB,Lim M,DeWeese TL,et al.Radiation and checkpoint blockade immunotherapy:radiosensitisation and potential mechanisms of synergy[J].Lancet Oncol,2015,16(13):e498-509.

[23]Scharer CD,Barwick BG,Youngblood BA,et al.Global DNA methylation remodeling accompanies CD8 T cell effector function[J].J Immunol,2013,191(6):3419-3429.

[24]Ghoneim HE,Fan Y,Moustaki A,et al.De novo epigenetic programs inhibit PD-1 blockade-mediated T cell rejuvenation[J].Cell,2017,170(1):142-157;e19.

[25]Reibnitz D,Wu AJ,Barker CA,et al.Safety of combining immune checkpoint inhibition and thoracic radiation therapy[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,2016,96(2):S156.

[26]Tang C,Welsh JW,de Groot P,et al.Ipilimumab with stereotactic ablative radiation therapy:phase I results and immunologic correlates from peripheral T cells[J].Clin Cancer Res,2017,23(6):1388-1396.

[27]Twyman-Saint VC,Rech AJ,Maity A,et al.Radiation and dual checkpoint blockade activate non-redundant immune mechanisms in cancer[J].Nature,2015,520(7547):373-377.