恶性肿瘤免疫治疗疗效影像学评估现状

胡岚萍，邱大胜

0 引言

随着肿瘤精准治疗研究的逐步深入，越来越多免疫治疗方法被应用于临床实践。免疫治疗应答模式与传统细胞毒性治疗不同，可能会表现出延迟反应、假性进展或超进展等，这些新型治疗反应模式对已建立的基于成像的反应评估标准，如实体瘤疗效评价标准（response evaluation criteria in solid tumors,RECIST）提出了挑战。由此，实体瘤免疫疗效评价标准（immune response evaluation criteria in solid tumors,iRECIST）、免疫相关反应标准（immune related response criteria,irRC）等应运而生。除了基于CT和MRI成像的形态学信息评价标准外，基于PET/CT代谢参数的综合评估标准的提出和发展，使得肿瘤免疫治疗的疗效评估更加完善。

1 肿瘤免疫治疗定义及背景

与外科手术、放疗、化疗等不同，肿瘤免疫治疗依赖于患者自身免疫系统来识别并杀伤肿瘤细胞。近几年，针对恶性肿瘤的免疫治疗方法取得了突破性进展[1]，尤其以免疫检查点抑制剂的临床研究最成熟，应用也很广泛，可应用于非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer,NSCLC）、黑色素瘤和淋巴瘤等[2-4]多种恶性肿瘤的临床治疗。

1.1 免疫检查点抑制剂（immune checkpoint inhibitors,ICIs）

免疫检查点是指存在于免疫系统中能够有效调节组织免疫反应持续时间和幅度的大量抑制通路，一系列小分子蛋白包括程序性死亡受体1（programmed death 1,PD-1）和细胞毒性T淋巴细胞抗原4（cytotoxic T-lymphocyte antigen-4,CTLA-4）在其中起着至关重要的作用。CTLA-4是T细胞上的一种跨膜受体，主要调节T细胞激活早期阶段的反应幅度，在T细胞激活时被招募到质膜上，与树突状细胞和其他抗原提呈细胞表达的B7-1、B7-2结合后，向T细胞传递抑制信号，进而抑制进一步的激活和扩张，控制免疫反应进程，减少慢性自身免疫性炎性反应[5]。与CTLA-4不同，PD-1主要作用是在炎性反应时限制外周组织的T细胞活性，限制自身免疫。当T细胞被激活时，PD-1诱导表达，与其配体PD-L1/PD-L2结合后，通过招募磷酸酶SHP-2，抑制下游PI3K-AKT信号通路的表达，从而起到抑制T细胞活性的作用[6]。大部分免疫检查点是由配体-受体相互作用启动，容易被抗体阻断或被重组形式的配体或受体调节，肿瘤细胞上往往过表达能够调节T细胞效应功能的抑制性配体和受体而减弱T细胞对其杀伤能力，这也是肿瘤在发生发展过程中产生免疫耐受的重要原因之一。免疫检查点抑制剂通过与肿瘤细胞上相应的配体或T细胞上的受体结合来增强T细胞活性从而杀伤肿瘤细胞[7]。目前临床上应用的ICIs主要有CTLA-4抑制剂、PD-1/PD-L1抑制剂两类。

1.2 其他免疫治疗

1.2.1 肿瘤疫苗 肿瘤疫苗治疗的原理是将肿瘤抗原以表达肿瘤抗原的基因、肿瘤相关蛋白或多肽的形式导入到患者体内，激活患者的免疫系统，诱导特异性体液免疫和细胞免疫，从而加强机体的抗癌能力。肿瘤疫苗包括预防性和治疗性两种类型。近年来，预防性疫苗在预防病毒相关性肿瘤方面取得了较大成功，如HBV和HPV疫苗，能够在一定程度上预防肿瘤的形成、复发及转移。治疗性肿瘤疫苗研发成果也在不断涌现，Wang等[8]报道了一种针对原发肿瘤切除后的侵袭性三阴性乳腺癌新型凝胶疫苗。在肿瘤原发部位附近注射新型疫苗，26天后，生物发光成像显示凝胶疫苗治疗组小鼠肿瘤复发率几乎为0，而未治疗组的肿瘤信号随时间增加，肿瘤复发率高。为测试持续的免疫记忆，注射癌细胞再次攻击小鼠，先前接受新型疫苗治疗的小鼠40天存活率达到100%，而未治疗组为0。

1.2.2 过继免疫细胞治疗 过继免疫细胞治疗原理是从患者体内获得的肿瘤浸润淋巴细胞、杀伤性淋巴细胞和自然杀伤细胞等进行体外改造、增殖或活化，使之具有抗肿瘤活性，再回输至患者体内发挥作用。主要包括肿瘤浸润淋巴细胞治疗、细胞毒性T细胞治疗、树突状细胞诱导的杀伤细胞治疗、经基因修饰的T细胞受体治疗及嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）治疗等[9]。其中，CAR-T疗法是一种新型精准靶向治疗方法，通过不断地优化改良，在临床肿瘤治疗上取得了良好效果。人体正常T细胞受体仅限于识别通过主要组织相容性复合体（MHC）呈递的抗原片段，而CAR由可识别肿瘤相关抗原的单链可变区和T细胞内活化基序通过铰链结构相连而成，使得T细胞能够靶向识别表达特定抗原的肿瘤细胞，与抗原结合后，CAR诱导T细胞活化、增殖并释放细胞因子，进而针对相应的肿瘤细胞发挥细胞毒性作用[10]。目前，CAR-T细胞疗法已被批准用于多种血液肿瘤，如复发或难治性弥漫性大B细胞淋巴瘤、B细胞急性淋巴母细胞性白血病等。

1.3 免疫治疗中的假性进展与超进展

假性进展是指在接受免疫治疗期间，由于淋巴细胞浸润、水肿和坏死，出现肿瘤体积增大的现象或者产生新病灶，但并不是真正肿瘤细胞增殖。其原因可能与免疫炎性反应和延迟应答有关。在一项应用ipilimumab单药治疗晚期黑色素瘤的研究中，疗效评价为进展后行穿刺活检，病理提示局部免疫细胞浸润和坏死证实了这一现象[11]。假性进展在不同的实体肿瘤之间发生率有所不同，到目前为止报道的假性进展发生率基本上低于10%，其中以黑色素瘤和NSCLC发生率较高[12]。显然，基于单纯形态信息成像方法难以对假性进展与真正的肿瘤细胞增殖进行有效鉴别与判断，免疫相关实体瘤疗效评价标准（immune-related response evaluation criteria in solid tumors,irRECIST）所建议的时间窗（4周）也不足以评判。此外，由于免疫炎性反应也可使18F-FDG摄取增高，基于PET/CT代谢参数的综合评估标准在判定假性进展方面也存在一定的局限性。

超进展是患者在接受以PD-1/PD-L1抑制剂为代表的免疫治疗后，病情迅速恶化、肿瘤细胞快速增殖或肿瘤负荷快速增加的现象。其发生的原因尚未明确，可能与分子生物因素和临床因素有关。超进展的发生率为4%～29%[12]，这与临床上评价超进展的标准不一致有关。目前较为广泛认可的评估条件如：从治疗后首次评估即定为疾病进展（progression disease,PD），到治疗失败之间的时间小于2月；肿瘤负荷较基线增加50%以上；肿瘤生长速度提高2倍以上。Champiant等[13]研究结果表明，超进展的发生与所接受治疗的药物以及患者的年龄相关，在接受抗PD-1/PD-L1药物治疗的患者中发生率达9.2%，年龄大于65岁的患者发生率达19.4%。此外，也有研究表明，患者接受免疫治疗后出现超进展可能与其伴EGFR突变、MDM2/MDM4扩增有一定联系，但其机制尚不明确[14]。

临床上报道的假性进展和超进展发生率并不高，现行评价标准出现的困扰仅出现在少数临床情况。但是，假性进展患者若因此贸然中断治疗，便会降低免疫治疗疗效，从而减少从中获益或失去最佳治疗时间；超进展的发生往往伴随着总生存期的急剧下降[12]。因此，准确及时地识别假性进展与超进展十分重要。

1.4 延迟反应

延迟反应是指免疫治疗后，经过一段时间的部分缓解、病情稳定甚至PD后，才达到病灶缩小或完全缓解。这与免疫细胞的浸润和特异性免疫反应有关。与传统的治疗方法不同，肿瘤免疫治疗作用于自身免疫系统，免疫应答水平逐渐升高的过程需要数周甚至数月时间。以PD-1抑制剂为代表的免疫治疗起效时间一般为2～3月，因此，建议在该时间段进行影像学检查，以提高肿瘤免疫治疗评估的准确性。对延迟反应的准确评估有利于免疫治疗持续时间的确定。

1.5 免疫相关不良反应（immune-related adverse events,IrAEs）

ICIs抑制免疫检查点对T细胞的负性调控作用可能使部分患者自身免疫过度，过度激活的免疫系统攻击人体正常组织和器官[15]，从而发生免疫相关不良事件。虽然大部分IrAEs是可监测和管理的，但也可能导致患者停用药物，甚至发生致死性事件[16]。IrAEs累及范围可达全身，其中皮肤、甲状腺、结肠、肝脏等是最常受累的器官。

皮肤不良反应在使用抗PD-1/PD-L1药物治疗患者中最常见[17]。30%～40%的患者会出现皮肤不良反应，大多数表现为轻度皮疹、瘙痒和水疱等，极少数会出现严重的表皮坏死松解症[18]。免疫相关性结肠炎、肝炎等消化系统不良反应也是免疫治疗中常见的不良反应。免疫性结肠炎在所有IrAEs中死亡率最高，主要表现为腹泻、水样便，其次是腹部不适和消化道出血[19]；免疫性肝损伤通常表现为无症状的转氨酶水平升高，但也有发热、乏力甚至暴发性肝炎和死亡的报道[20]。免疫相关内分泌腺体功能受损最常累及甲状腺、垂体和肾上腺。大多数病例无症状，只能观察到生化改变，但也有危及患者生命安全的情况出现[21]。此外，也曾有患者在使用抗PD-1/PD-L1药物后，发展为1型糖尿病的报道[22]。

2 恶性肿瘤影像学评估现状

近年来，随着肿瘤免疫治疗在临床实践中应用越来越广泛，其疗效评估标准也在不断改进。WHO标准将疗效反应分为完全缓解（complete remission,CR）、部分缓解（partial remission,PR）、病情稳定（stable disease,SD）以及疾病进展（partial disease,PD），之后陆续提出的一系列实体瘤免疫治疗疗效评估标准多以此为基础，针对各个评估指标的内容，如可测量病灶、靶病灶数目、肿瘤负荷、新发病灶及PD的确认等方面进行修订和完善。Unterrainer等[23]分别就基于形态学信息及基于代谢参数的免疫疗效综合评价标准作了详细比较。

2.1 基于形态学信息的免疫疗效评价标准

在免疫治疗出现之前，细胞毒性药物化疗是晚期实体肿瘤的主要治疗方法，1999年美国ASCO会议上提出的RECIST标准为其疗效评估标准，这一标准采用单径测量取代WHO标准的双径测量方法，之后进一步修订为RECIST1.1标准。原发肿瘤的缩小或无新病灶出现被认为是治疗有效的表现。一旦出现原发肿瘤增大或发现新病灶时，将被评定为PD。显然，由于免疫治疗的特殊反应模式，在临床上完全套用RECIST标准并不能充分、精准地反映免疫治疗的真实临床疗效，而造成一些错误的判断，部分患者可能因此而放弃免疫治疗，错失肿瘤治疗最佳时机。因此，一系列针对假性进展和延迟反应等免疫治疗新型反应模式的评价标准得以提出。

2.1.1 免疫相关疗效标准（irRC）及实体瘤免疫相关疗效评价（irRECIST）2009年，研究学者提出irRC标准，该标准首次引入肿瘤负荷（tumor burden,TB）作为评估内容之一，对于首次发现的新发病灶，不立即视为PD，将其中体积≥5 mm×5 mm者归为可测量新病灶，余则归为不可测量新病灶，可测量者计入总肿瘤负荷（total tumor burden,TTB）与基线对比进行疗效评估，不可测量新病灶没有评价意义；再次评价时间至少间隔4周，连续两次TTB增加超过25%者才被定义为PD。尽管irRC标准较前标准有所改进，但双径测量法依然存在夸大肿瘤的实际变化程度以及重复性不高的不足，特别是当病灶变化较小时，更易产生误判而将患者评定为PD。因此，irRC标准并未在临床实践中广泛应用。2014年，研究者在欧洲癌症协会大会上提出了irRECIST标准。该标准采用单径测量法，将靶病灶长径总和作为TB、TTB，并认为非靶病灶和新病灶均具有一定价值。但irRECIST标准并未对非靶病灶及新病灶的具体价值所在给出明确说明[24]。实际上，与irRC标准相比，irRECIST标准并无明显突破，在临床实践中也较少应用。

2.1.2 实体肿瘤免疫疗效评价标准（i R ECIST）免疫治疗疗效评估标准的不统一给临床研究带来极大不便。2017年，RECIST工作小组提出iRECIST标准[24]，为免疫治疗相关的临床研究提供一致的参考标准。iRECIST标准主要在PD的定义标准上进行了修改，新增待证实的疾病进展（unconfirmed progressive disease,iUPD）这一疗效反应概念，将按照RECIST标准首次判定为PD的患者定义为iUPD，待4～8周后再次评估，若靶病灶、新靶病灶增大长径总和≥5 mm，则被认定为免疫明确进展（immune confirmed progressive disease,iCPD）。如果病灶变化较小而未达到免疫完全缓解（immune complete response,iCR）、免疫部分缓解（immune partial response,iPR）、免疫稳定（immune stable disease,iSD）则继续评定为iUPD。反之，若病灶变化达到iCR、iPR、iSD则需将缩小后的肿瘤负荷定为基线。iRECIST标准在一定程度上可减少患者因假性进展而无法继续从免疫治疗中获益的情况出现，并特别指出免疫治疗过程中疗效评估不能仅依靠影像学表现，还需要结合患者的临床症状。

2.2 基于代谢参数的免疫疗效综合评价标准

1999年，欧洲癌症治疗研究组织首次提出基于PET代谢参数的肿瘤免疫治疗疗效评估标准。EORTC标准通过测定标准摄取值（standard uptake value,SUV）的变化来评估治疗反应，感兴趣区为基线图像的肿瘤最大体积，但该标准并未设置可供参考本底，对于可测量靶病灶的大小和数量也未作明确定义，而且通过测定SUV的变化进行评估存在重复性不高、变异大的不足[25]。之后，研究者基于EORTC标准提出了实体肿瘤PET/CT疗效评估标准（PET response criteria in solid tumors,PERCIST）。这一标准应用SUL峰值（the peak of SUL,SULpeak）代替SUV，以肝脏或血池作为本底进行评价，并对靶病灶进行了明确定义[25]。2017年，Cho等[26]在20例ICIs治疗黑色素瘤患者中，前瞻性地比较不同的免疫疗效评估标准以寻找形态学和代谢参数评价标准之间的最佳互补组合，然后将该组合转换为新的标准，即PET/CT早期（治疗第21～28天）ICIs治疗疗效评估标准（PET/CT criteria for early prediction of response to ICI therapy,PEPRIT）。伴随着针对免疫治疗的iRECIST标准出现，以PERCIST标准为基础的 PET/CT实体瘤免疫治疗疗效评价标准（immune PET response criteria in solid tumors,iPERCIST）[27]也随即被提出，这一标准将PERCIST标准初次评定为代谢相关进展者定义为待确定代谢进展，并需在4～8周内再次评估。该标准现已成为PET/CT评估NSCLC、黑色素瘤等大多数实体肿瘤免疫治疗疗效的主要标准。

PET/CT在评估免疫治疗疗效以及预测预后等方面较以单纯解剖信息为基础的传统影像更具优势。在某些恶性肿瘤的ICIs治疗早期（第3～4周），如NSCLC、黑色素瘤等，PET/CT可发现病灶有明显的代谢改变[26,28]。Cho等[26]针对晚期黑色素瘤患者ICIs疗效评估的研究表明，接受ICIs治疗3～4周后被irRC标准评定为SD的患者，18F-FDG摄取超过基线值15.5%以上仍提示临床获益。Anwar等[29]的研究结果显示，在接受ipilimumab治疗3月后被RECIST1.1标准评定为PD的晚期黑色素瘤患者中，PET/CT发现大于4个新病灶提示治疗失败；可见，基于代谢参数的免疫疗效评价标准较传统影像学评价能够更准确地预测患者的预后。

3 不足及展望

在目前的临床实践中，免疫治疗疗效评估仍以RECIST1.1标准为主，尽管iRECIST、irRECIST和irRC标准代表着对传统WHO和RECIST标准的持续改进，但仍未能彻底解决免疫治疗过程中假性进展、超进展、延迟反应等特殊应答模式所带来的问题。虽然以PET/CT为基础的评价标准较传统影像学评价方法在捕捉延迟反应方面更加敏感[30]，但这些标准大多来自于小样本量的回顾性研究，严谨度较低，仍需要大样本量的前瞻性研究来加以验证。近年来，免疫治疗疗效评估标准进一步完善的同时，肿瘤免疫治疗影像学评估的新兴研究领域也在不断涌现。目前已有新的直接针对免疫检查点途径的放射性示踪剂出现，能够通过如89Zr或64Cu等标记的单克隆抗体无创性评估CTLA-4、PD-1、PD-L1细胞表达状态[31-32]，但目前仍处于研究阶段，尚未在临床中普及应用，需进行更深入的研究并进一步验证，以确保其功能的完善性及准确性。影像组学也可用于评估免疫治疗疗效，与传统影像学评价方式相比，图像的纹理分析有可能发现肉眼无法识别的肿瘤特征，从而得到图像衍生的生物标志物[33-34]，是一项很有潜在价值的评估方法。肿瘤免疫治疗不断发展，只有相关疗效评价指标随之进一步发展完善，才能更精准、更快速地筛选出适合免疫治疗的人群，为患者带来更多获益。