粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子联合放疗研究进展*

粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（granulocytemacrophage colony-stimulating factor，GM-CSF）是1977年由肺组织分离所得的造血细胞因子，主要由免疫细胞、上皮细胞、纤维母细胞及一些肿瘤细胞产生［1］。其作为一种造血生长因子，可以调节造血祖细胞的增殖分化，并可促进如树突状细胞、巨噬细胞等抗原呈递细胞（antigen presenting cell，APC）的增殖与分化，增强肿瘤相关抗原的有效处理及表达，加强机体抗肿瘤免疫效应，从而达到抗肿瘤的作用。放疗作为治疗肿瘤的有效手段，其中产生的免疫反应是放疗过程中不可缺少的组成部分。有研究表明，GM-CSF联合放疗对肿瘤有着更好的杀灭作用，并可产生免疫旁观者效应，本文主要对GM-CSF及GM-CSF联合放疗的疗效、安全性及其研究进展予以综述。

1 GM-CSF的研究进展

GM-CSF是一种23 kDa的单链糖蛋白，通过与骨髓细胞表面的异质二聚体受体结合从而激活多个信号转导通路来行使关键功能，如调控细胞存活、增殖与功能活化等［1-2］。GM-CSF作为重要的与自身免疫相关的调控因子可促进粒-单系造血祖细胞增生、分化及成熟，常应用于白血病的治疗，化疗及干细胞移植后造血功能的恢复并可以诱导全身抗肿瘤免疫反应。GM-CSF作为抗肿瘤药物和免疫佐剂具有较好的疗效和较轻的不良反应。Liu等［3］研究报道，注射GM-CSF的乳腺癌小鼠肿瘤体积较对照组（单纯静脉注入PBS组）明显缩小且荷瘤小鼠存活时间也显著延长。GM-CSF基因治疗在肺癌、肾细胞癌、膀胱癌、黑色素瘤及恶性血液病中具有显著的抗肿瘤和免疫调节作用。RaziSoofiyani等［4］曾将鼠源GM-CSF质粒转染小鼠纤维肉瘤WEHI-164肿瘤细胞并将转染细胞皮下注入小鼠体内进行研究，发现GM-CSF组的肿瘤体积较无GM-CSF质粒转染组明显缩小，而且通过免疫组织化学染色发现Ki-67表达在GM-CSF组减少。

然而，GM-CSF在肿瘤治疗中的疗效也有一定的限制。首先，虽然GM-CSF可以有效提高患者体内APC的活性与增殖水平，但是激活机体自身抗肿瘤免疫反应仍需要体内大量肿瘤抗原释放才能被APC识别并结合，从而呈递给T细胞。其次，肿瘤细胞通过“免疫逃逸”可以下调肿瘤抗原的表达以此减少APC对抗原的识别，此外肿瘤细胞减少其表面的MHC分子表达从而也可达到避开免疫监视的目的［5］。因此，单用GM-CSF对肿瘤的治疗效果仍有不足，需要进一步研究探讨。

2 放疗对免疫系统的影响

放疗是治疗肿瘤的主要手段之一，放射线导致肿瘤细胞DNA损伤是其主要的作用方式。除此之外，放疗对肿瘤微环境的影响会增强DC的抗原提呈能力。有研究表明，放疗可以引起肿瘤局部产生IFN-β，进而提高肿瘤浸润性树突状细胞的功能［6］。有研究对黑色素瘤小鼠使用单次局部高剂量照射后研究发现，小鼠体内肿瘤特异性CD8+T细胞较对照组聚集增多，而且在结肠癌和肺癌小鼠中也同样发生了类似的现象［7-8］。常规分割放疗同样也可以激活免疫反应，提示放疗在对激活抗肿瘤免疫方面起到了积极的作用［7-8］。而且，放疗可以增加巨噬细胞的细胞毒性活性，在小鼠肿瘤模型研究中，全身应用低剂量放疗增加了巨噬细胞中TLR4/MD2和CD14的表达，从而使包括IL-12和IL-18在内的抗肿瘤活性细胞因子含量升高，提示放疗增强了巨噬细胞的抗肿瘤作用［9］。

3 放疗联合GM-CSF治疗抗肿瘤免疫机制

GM-CSF作为细胞生长因子在促进树突状细胞（dendritic cell，DC）、巨噬细胞增殖和聚集中占据关键地位，而且放疗也同样可以对机体免疫产生积极的影响，GM-CSF与放疗相结合的治疗方式已经成为当前研究的热点之一。GM-CSF与放疗均会对肿瘤患者的免疫微环境带来影响，然而二者的结合是否可以发挥较强的抗肿瘤作用以及是如何协同增强抗肿瘤免疫作用，还亟待进一步研究。放疗在治疗过程中除了直接杀伤肿瘤细胞外，同时还可以促进肿瘤抗原进入肿瘤微环境内，从而促使APC将其呈递给T细胞并激活机体抗肿瘤免疫。因此，肿瘤患者在接受放疗后，再使用GM-CSF进行治疗可以极大地促进患者体内肿瘤抗原呈递的发生，从而引发抗肿瘤免疫反应［10］。

肿瘤细胞表面MHC-1分子表达低下会促使“免疫逃逸”的发生从而导致肿瘤细胞躲避机体免疫系统的识别。而放疗可以通过促进IFN-γ细胞因子上调MHC表达，从而使肿瘤细胞被免疫细胞识别［11］，联合GM-CSF治疗可以进一步提高APC识别并呈递肿瘤抗原的能力。而且肿瘤细胞DNA被放射线破坏后会产生HMGB1和ATP，而HMGB1可通过TLR4信号通路诱导APC成熟，此外经放疗诱导增殖的APC更易激活CD8+T细胞的功能［5］。有研究显示，放疗后肿瘤中巨噬细胞浸润明显增加［12-13］。同样，GM-CSF可以通过刺激DC增殖并增加其表面MHC表达，从而增强机体肿瘤抗原呈递能力［14］，GM-CSF也可以通过提高MHC及协同刺激分子的表达，从而增强巨噬细胞的抗原呈递能力。因此，在放疗将肿瘤细胞破坏释放抗原后再联合GM-CS成为增强抗肿瘤免疫的方法之一。

众所周知，CD8+T细胞产生的细胞毒性作用在杀灭肿瘤细胞的过程中发挥重要作用。有研究表明，GM-CSF可以提高细胞毒性T细胞的活力并加速INF-γ的产生从而促进肿瘤消退［15］。Liu等［3］的研究发现，注射GM-CSF后的乳腺癌小鼠肿瘤组织及外周血中CD8+T细胞以及IFN-γ、TNF-α、IL-12和IL-12等细胞因子含量明显高于对照组（PBS组）。多项研究同样报道了放疗也可以促进肿瘤局部大量CD8+T细胞浸润，而且有研究发现经放疗后肿瘤细胞更易被细胞毒性T细胞消灭［16］。Deng等［17］研究发现，肿瘤患者在放疗的同时提高体内GM-CSF水平含量，可有效激活细胞毒性T细胞的活性。有研究证明，放疗联合GM-CSF在治疗小鼠脑胶质瘤后肿瘤中的CD8+T细胞浸润明显，表明放疗联合GM-CSF后机体对肿瘤细胞具有更好的处理能力［18］。

4 放疗联合GM-CSF的临床研究

在大量的临床试验中，GM-CSF联合放疗均展现出提高患者生存时间和增强患者体内抗肿瘤免疫的效果。同样，Golden等［19］研究发现，41例转移性实体瘤患者，包括肺癌、乳腺癌、胸腺癌在放疗（35 Gy/10 f）2周后，再接受2周GM-CSF（125 μg/m2）的治疗。局部放疗联合GM-CSF在30%患者中引起旁观者效应，而且这部分患者的生存情况也显著优于未发生者（P＜0.05）。Shi等［20］在通过局部放疗联合GM-CSF治疗胰腺癌的案例中发现，在对患者胰腺病灶行放疗（45 Gy/15 f）期间接受2周的GM-CSF（125 μg/m2）治疗后，发现胰腺肿瘤较前明显缩小。除此之外，放疗照射野之外的转移病灶同样有显著的减小。在放疗过程中提高GM-CSF的浓度，在很多肿瘤的研究中同样表现出了良好的临床受益。

有研究在通过比较72例肺癌患者，包括鳞癌32例、腺癌28例及小细胞癌9例放疗前后血浆中GM-CSF含量对生存情况的影响中发现，在放疗后血浆中GM-CSF含量升高的患者生存期明显延长（P＜0.05）［21］。有研究在54例食管癌患者的放疗疗效分析中也同样发现，血浆中GM-CSF水平为肿瘤患者的独立预后影响因素［17］。有研究对头颈部鳞癌的研究中同样得出了类似的结论［22］。

5 存在的问题

5.1 GM-CSF治疗的不良反应

虽然GM-CSF在治疗恶性肿瘤上具有独特的疗效，然而也有部分研究报道GM-CSF可能会削弱机体的免疫能力，从而对肿瘤患者产生负性影响［23］。Par⁃miani等［24］回顾性分析应用GM-CSF作为辅助治疗，导致患者出现免疫抑制而非出现免疫促进作用，并强调其剂量对机体免疫具有一定的影响。诸多研究均显示，持续过量的GM-CSF会对机体产生免疫抑制作用。有研究提示，在肿瘤分泌GM-CSF剂量高低对肿瘤生长影响的动物实验中显示高表达GM-CSF组肿瘤生长明显快于对照组，而低表达GM-CSF组肿瘤生长要慢于对照组，表明肿瘤生长情况与瘤内GMCSF水平高低有关［25］。有研究表明，在高剂量应用GM-CSF后，骨髓来源的抑制性细胞（myeloid-de⁃rived suppressor cells，MDSC）在患者体内的水平增高［26］。在对小鼠胰腺癌模型的研究中发现，在局部使用GM-CSF抗体或敲除GM-CSF基因表达后移植瘤生长减慢及肿瘤中浸润的MDSC减少［27-28］。可能是因为肿瘤产生的GM-CSF作用于MDSC的前体细胞c-Kit+，从而诱导其向MDSC转化并聚集［29］。较高的GM-CSF也会导致外周血中中性粒细胞与淋巴细胞比值（neutrophil to lymphocyte ratio，NLR）升高。而Bambury等［30］研究发现，胶质瘤治疗前NLR的升高与肿瘤快速进展和较短的生存时间密切相关。因此，GM-CSF对人体抗肿瘤的有效性及安全性仍需进一步研究。

5.2放疗对机体免疫的负性影响

不同的放疗剂量对患者免疫功能存在不同的影响。有研究表明，相比于超分割治疗（＜1.8 Gy/f），高剂量分割放疗（6 Gy/5 f，8 Gy/3 f）更能激起患者的旁观者效应［31］。然而也有研究显示，高剂量放疗后肿瘤会对免疫微环境造成影响，从而发生多重免疫耐受［32］。

CD4+CD25+Treg细胞（调节性T细胞）在外周血的CD4+T细胞中占5%～10%，而且其对抗肿瘤免疫反应有抑制性的作用。Foxp3是CD4+CD25+Treg细胞的特异性转录因子，过度表达Foxp3的T细胞会表现为CD4+CD25+Treg细胞表型和免疫抑制功能。Qu等［33］研究表明，低剂量的全身放疗可以显著提高CD4+CD25+Treg细胞在外周血中的比例，而且CD4+CD25+Treg细胞对放疗的抵抗性也强于其他T细胞。此外，在部分研究中也发现，放疗会导致免疫原性细胞的损伤。Apetoh等［34］研究发现，采用放射线照射过的小鼠接种肿瘤细胞后，其肿瘤增长明显快于未照射组。因此，放疗抑制抗肿瘤免疫的作用还有待于进一步确认。

6 小结

GM-CSF在肿瘤治疗方面已经得到了越来越多的关注，而且其与放化疗相结合的治疗效果也被诸多动物实验及临床试验所证明，为攻克肿瘤这一难题带来了新的希望。但是，GM-CSF与放化疗的具体结合模式仍有待于进一步的研究。虽然GM-CSF联合放化疗仍然存在较多问题，随着相关研究的大量开展，上述难题一定会被克服。

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