放射治疗联合免疫检查点抑制剂与远隔效应

郑林鹏 张露萍 许子寒 杨峤 陈明镜 孙建国

放射治疗是临床上治疗恶性肿瘤的常用手段，约70%的恶性肿瘤患者治疗中的某一阶段均需做放射治疗。1953年，Mole等[1]发现照射局部组织可以在远离照射的相同或者不同组织中引发生物响应，提出了“远隔效应”的概念，但几十年间进步缓慢，仅见于一些个案报道，这种效应显得“可遇而不可求”，并无成规律的系统性研究结果。

近几年来随着免疫治疗的飞速发展，免疫检查点抑制剂如细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4(cytotoxic T lymphocyte associated antigen-4, CTLA-4)，程序性死亡受体1(programmed death 1, PD-1)，程序性死亡配体1(programmed death ligand-1, PD-L1)单克隆抗体的发展给肿瘤免疫治疗带来了彻底的改革，开启了肿瘤治疗的新篇章[2]。放疗联合免疫治疗可以产生让人惊喜的远隔效应，从而使远隔效应的研究再次成为研究热点，相关报道越来越频繁，使局部治疗变成一种系统治疗有了更为清晰的前景。比如，Van de Walle等[3]报道1例肾癌颈部及肺转移患者，照射原发灶数月后转移灶也有明显缩小。Postow[4]和Stamell等[5]分别报道黑色素瘤病例在接受放疗后远处转移灶明显的缩小。Michot等[6]报道1例霍奇金淋巴瘤患者接受派姆单抗和放射治疗后出现远隔效应。然而，并不是每个接受放射治疗联合免疫治疗的病例都能产生远隔效应，放射治疗联合免疫治疗仍存在许多尚未解决的问题，本文就相关热点问题进行综述。

一、放射治疗诱导远隔效应的免疫学机理

1. 放射治疗的原位疫苗效应： 有学者认为远隔效应的产生可能与放疗诱发产生原位疫苗有关[7-10]。局部放疗引起肿瘤细胞死亡，通过“免疫原性细胞死亡”释放免疫源性因子，随后触发一批内源性损伤相关的分子模型分子(damage associated molecular patterns, DAMPs)的释放,包括：钙网蛋白，高迁移率组蛋白B1、ATP。他们触发树突状细胞(dendritic cells, DC)，增加抗原提呈给T细胞[11-12]。

2. 放射治疗重构肿瘤免疫微环境： 研究发现，远隔效应还与放疗重构肿瘤微环境有关[7, 10, 13-14]。放疗可使肿瘤微环境有益于效应T细胞的募集和功能作用。可以诱使趋化因子参与效应T细胞的补充，有效的使肿瘤变为“炎性”组织，而易被T细胞攻击。放疗可能对肿瘤微环境中的基质细胞和肿瘤细胞本身产生直接的促炎作用，从而促进建立一个可接受的免疫介导的肿瘤排斥的微环境[15]。

二、放射剂量和分割方式

1. 单次高剂量放疗可以诱导远隔效应： Sharabi等[16]报道单次高剂量的放疗可以增加肿瘤相关抗原的抗原提呈和T细胞识别。Filatenkov等[17]报道了一个CT26和MC38结肠癌小鼠模型的研究，表明高剂量单次放疗(30Gy)可以使非照射病灶获得完全缓解，其原因是放疗增加CD8+T细胞及减少肿瘤间质中的MDSCs。高剂量的局部放疗后通过交叉提呈CD8+DC细胞和IFN-γ来提高CD8+T细胞肿瘤浸润。但Schaue[18]等的研究报道却与之相反的，其认为单次剂量照射后肿瘤的控制和肿瘤效应T细胞随着剂量的增加而增加，在最高剂量照射时的时候升高的效应T细胞可被升高的调节性T细胞提呈所抵消，7.5Gy/次可以获得最好的肿瘤控制和肿瘤免疫力以及维持低强度的调节性T细胞数量。

2. 大剂量分割放疗可以诱导远隔效应： Dewan等[19]将TSA鼠乳腺癌细胞种植到同基因小鼠，一个定义为原发灶，两天后再远离照射部位种植 “第二灶”，然后分为20Gy×1F，8Gy×3F，6Gy×5F，及不放疗，联合或不联合CTLA-4单抗，共八组。结果只有放疗联合CTLA-4单抗组出现了远隔效应。放射野外的“第二灶”在8Gy×3F联合CTLA-4单抗组得到了完全退缩。8Gy×3F联合CTLA-4单抗组较6Gy×5F联合CTLA-4单抗组及20Gy×1F联合CTLA-4单抗组更易引起远隔效应。单次高剂量放疗可以促进交叉提呈抗原，但在控制“体积大”的肿瘤，如放射野外的肿瘤就不如分割放疗。也就是说在产生远隔效应上分割放疗比单次大剂量放疗更好。Hiniker等[20]报道伊匹单抗联合放疗(54Gy/3F)治疗晚期黑色素瘤患者，观察到原发灶和转移灶都得到了完全缓解，证明大剂量分割放疗可以诱导远隔效应。

常规剂量放疗也可能诱导远隔效应，Okuma等[21]报道1例右肝细胞癌右下肺叶单个转移灶，单个纵膈淋巴结转移，采用60.75Gy/27F照射，肺上病灶并不在放射野内，但随后观察到病灶有明显缩小。

截止目前，多数报道和专家观点认为高剂量放疗是诱导远隔效应的重要手段，但尚未定论何种剂量及何种分割方式能够恒定的引起“远隔效应”。这可能与不同肿瘤细胞对放射线的敏感性，放射灶的差异及其他联合治疗对放疗的影响等有关，我们期待能有更多的研究对此作出解答。

三、放疗和免疫治疗如何联合才能实现1+1≥2？

T细胞反应调控的研究阐明了免疫检查点机制，同时有不少研究正在探讨放疗联合不同免疫检查点抑制剂的作用。免疫检查点抑制剂主要有：CTLA-4单克隆抗体， PD-1单克隆抗体， PD-L1单克隆抗体[22]。伊匹单抗是CTLA-4的单克隆抗体，它能传递一个抑制信号给T细胞，通过在CTLs的启动阶段作用来限制免疫诱导。因此，应用CTLA-4单抗会引起T细胞活化的增加[23]。PD-1是一种抑制细胞表面受体，表达于活化的T细胞、B细胞、天然杀伤细胞、单核细胞和树突状细胞。当PD-1与其配体PD-L1或PD-L2结合在肿瘤细胞上时，在肿瘤微环境中表达PD-1的T细胞的效应器功能就会被抑制。PD-1/PD-L1免疫检查点抑制剂可以使T细胞维持对肿瘤细胞的杀灭功能，克服T细胞衰竭[23-25]。Deng等[26]报道高剂量放疗(12-20Gy×1F)后PD-L1升高，所以PD-L1单抗可以增加放疗疗效，可以通过提高T细胞来源的肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor, TNF)，降低MDSCs抑制T细胞的局部积累。

如何选择放疗联合免疫治疗的时机才能使得两者实现1+1≥2的效果，目前研究报道较多的是放疗联合CTLA-4单抗治疗。研究显示放疗和CTLA-4单抗同步进行，或者放疗开始后立即进行CTLA-4单抗治疗，由于放射线产生新生肿瘤抗原，打破先前就存在外周血中的免疫平衡，从而可增强免疫治疗的抗肿瘤反应[27]。Dewan等[19]用三种不同放疗方式联合或者不联合CTLA-4单抗治疗乳腺癌小鼠模型，发现放疗同步CTLA-4单抗治疗，特别是8Gy×3F同步联合CTLA-4单抗组，原发和远位肿瘤均得到了完全退缩，而先放疗然后再行CTLA-4单抗治疗，则疗效欠佳。Golden等[28]报道了1例放疗(30Gy/5F)开始后立即联合伊匹单抗(3 mg/Kg)治疗晚期非小细胞肺癌的病例，放射野及放射野外的病灶都得到了明显缩小。然而，Xie等[29]却认为放疗在检查点抑制剂免疫治疗开始后或者同时治疗比先放疗再免疫治疗效果好，其原因是免疫检查点抑制剂可以刺激抗原提呈细胞和效应T细胞，使得这些细胞做好立体定向放射治疗后肿瘤抗原释放的准备；同时，免疫检查点抑制剂可改变肿瘤微环境，从而放大立体定向放射治疗的治疗效应。

虽然，放疗联合免疫检查点的时序问题还存在争议，但是放疗联合免疫检查点抑制剂的疗效确实有目共睹的，但放疗是否可以联合几种免疫检查点抑制剂，Twyman-Saint Victor等[30]的研究表明敲除PD-L1的老鼠不仅对放疗联合CTLA-4单抗敏感，并且在放疗联合CTLA-4单抗和PD-L1单抗时出现很强大的抗肿瘤免疫反应。这可能是CTLA-4单抗显著抑制调节性T细胞，增加了CD8+T细胞，而致CD8+T/Treg比值升高。联合PD-L1抗体可以扭转T细胞耗竭来减少CD8+T/Treg比值下降，而后增加T细胞寡克隆增殖，同时放疗增加了瘤内T细胞受体库的多样性。Kim等[31]等在多形性胶质母细胞瘤C57BL/6小鼠模型的研究中发现，联合多种免疫检查点抑制剂可带来更好的治疗效应，T细胞免疫球蛋白粘蛋白分子-3(T cell immunoglobulin domain and mucin domain protein-3, TIM-3)是另一种负向免疫检查点，anti-TIM-3+SRS组和 anti-TIM-3+anti-PD-1组比单用anti-TIM-3组可明显改善生存时间，而anti-TIM-3+anti-PD-1+SRS组的小鼠全部存活，显著优于其他组。LaPlant[32]等报道了1例24岁透明细胞癌患者，有骨、淋巴结及肺多处转移，骶尾部有大肿块，采用伊匹单抗1mg/kg联合纳武单抗3 mg/kg三周一次，共四次，而后用纳武单抗两周一次维持；两个周期免疫治疗后行剂量雕刻立体定向放射治疗，放疗结束后一周继续免疫治疗。6个月后停用纳武单抗，剂量雕刻立体定向放射治疗两月后肿块开始逐渐缩小，疼痛明显缓解，半年复查肿块明显减小，一年内肺部及其他转移灶未发现明显结节，骶尾部肿块无进展。

这些研究显示，放疗联合多种免疫治疗可以增加抗肿瘤免疫反应，但关于anti-TIM-3的研究比较少，究竟联合几种免疫检查点抑制剂是最佳搭配，其使用顺序如何，都需要更多的基础及临床研究来证实。

四、放疗联合免疫治疗的不良反应

Twyman-Saint Victor等[30]报道在伊匹单抗联合放疗治疗晚期黑色素瘤的研究中，肺部和骨转移病灶接受8Gy×2/3F，肝和皮下病灶6Gy×2/3F，结果显示18%的患者产生了远隔效应，联合放疗组与单纯伊匹单抗治疗组相比并未明显增加毒性反应。在一个Ⅰ/Ⅱ期转移性去势抵抗前列腺癌的试验中，伊匹单抗联合放疗组也未增加毒副反应[33]。在一些回顾性研究中，不论放疗方式和放疗部位如何，放疗联合anti-CTLA-4治疗的有效性和安全性都得到了证实[34-37]。

放疗联合PD-1抑制剂治疗也有文献报道。Ahmed等[38]回顾性分析了两个纳武单抗的前瞻性试验，黑色素瘤患者接受脑转移灶立体定向放射治疗后，半年之内接受纳武单抗治疗，患者都未出现治疗相关的神经毒性和头皮反应，并且这些患者的脑外转移灶也得到明显控制，OS明显延长。但Lu等[39]报道3例晚期恶性肿瘤患者，先给予放射治疗，再行PD-1单抗治疗，4周期PD-1单抗治疗后，却出现了未放疗区域的放射性肺炎。Alomari等[40]报道了2例先接受脑转移灶立体定向放射治疗的患者随后再接受PD-1单抗治疗，表现出神经症状，病灶也相应增大合并脑水肿，手术治疗显示病理标本没有找到肿瘤细胞，但存在明显的炎症改变。

放射线诱导PD-L1表达上调，可能是发生炎性改变的原因之一[39],在影像学上显示为肿瘤增大，并不一定是肿瘤进展，而可能是炎性细胞浸润的假性进展[40]。临床上，需要警惕放射治疗联合免疫检查点抑制剂所带来的强烈炎症反应并积极处理。

随着放疗技术的发展，IMRT,SBRT，IGRT等可以做到更精确、更高剂量的照射病灶靶区而避免损伤正常组织。放疗联合免疫治疗可使局部病灶及远隔病灶都得到控制，显示出极好的应用前景，有望使放疗这局部治疗手段成为系统治疗的重要途径。目前，放疗的剂量、分割方式，放疗的时机及放疗和免疫治疗之间的相互作用，放疗联合免疫治疗的毒副反应等问题，尚需要更多的基础研究和临床试验来解答，相信不久的将来，放射治疗联合免疫治疗将会得到越来越广泛的应用。

参 考 文 献

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