放疗联合免疫治疗在非小细胞肺癌中的研究进展

李思玲 商凯 黄鸿翔 陈丽

南昌大学第一附属医院肿瘤医学中心（南昌 330000）

肺癌是世界上第二大常见且死亡率居首位的癌症[1]。其中非小细胞肺癌（non⁃small cell lung cancer，NSCLC）约占肺癌的80%～85%，多数患者在初诊时已是晚期，总体预后差[2]。免疫检查点抑制剂（immune checkpoint inhibitors，ICIs）的发展为肿瘤患者带来革命性的变化，但ICIs单药治疗NSCLC患者的有效应答率仅为20%左右，受益患者有限[3]。近年来，研究发现放疗可通过提高肿瘤免疫原性、优化肿瘤免疫微环境等途径激活抗肿瘤免疫[4-5]。这一发现在PACIFIC试验中获得成功验证[6-7]，传统放化疗后巩固免疫治疗成为局部晚期不可切除NSCLC患者的治疗标准，也开创了该类患者治疗的新纪元。继PACIFIC结果公布之后，放疗联合免疫治疗（combined radiotherapy and immunotherapy，IRT）已是现阶段免疫联合治疗领域中的研究焦点，一系列强化联合治疗方案的临床试验正在进行中。然而研究中组合方案各不相同，研究结果喜忧参半，迄今为止不同分期的NSCLC尚无最优联合方案定论。为今后IRT模式的研究开展和更好的临床应用，本文总结了IRT治疗模式的潜在协同作用机制，回顾了迄今为止该领域中的临床研究，并对相关研究热点问题进行综述。

1 放疗联合免疫治疗的协同作用机制

1.1 放疗增强抗肿瘤免疫反应

1.1.1 诱导免疫原性死亡大量研究[8-9]发现放疗除可直接局部杀伤肿瘤外，还具免疫调节作用。放疗作为“原位疫苗”激活宿主抗肿瘤免疫，使肿瘤细胞发生免疫原性死亡（immunogenic cell death，ICD）[10]。放疗引起的细胞死亡导致损伤相关分子模式（danger associated molecular patterns，DAMPs）和肿瘤相关抗原（tumor associated antigens，TAAs）释放。DAMPs包含钙网蛋白、三磷酸腺苷（adenos⁃ine triphosphate，ATP）和高迁移率族蛋白B1（high⁃mobility group box 1，HMGB1），三者共同促进抗原呈递细胞（antigen⁃presenting cells，APCs）的招募和成熟，引发效应T细胞在引流淋巴结的交叉呈递和启动[5]。此外，肿瘤细胞释放TAAs，其中dsDNA激活细胞质核酸传感器，并通过环GMP⁃AMP合成酶-干扰素诱导基因（cyclic GMP⁃AMP synthase⁃stimulator of interferon genes，cGAS⁃STING）轴诱导Ⅰ型干扰素（type 1 interferon，T1IFN）表达，在树突状细胞激活和效应T细胞启动中发挥重要作用[11]。

1.1.2 产生远隔效应早在1953年有学者在接受放疗的患者中观察到由免疫介导的罕见全身相互作用现象，即远隔效应，定义为在局部照射后远离照射野的转移性肿瘤出现消退的现象[12]。远隔效应的罕见性表明其内在机制复杂，目前尚未完全阐明，可能与放疗所致的免疫激活有关[4]。TUBIN等认为其罕见性在于辐射诱导的免疫激活效应不足以抵抗其对免疫系统的抑制作用，如PD⁃L1表达增加，淋巴细胞减少以及诱导免疫抑制性细胞聚集等。然而TUBIN等[5]表明免疫抑制又是一个“弹性”过程，有望在联合治疗中得以调整。可见，远隔效应的发生在IRT模式的应用中至关重要。

1.1.3 优化肿瘤免疫微环境一方面放疗诱导肿瘤细胞上主要组织相容性复合体Ⅰ（major histo⁃compatibility complex⁃Ⅰ，MHC⁃I）、“死亡受体”（如FAS/CD95）的表达增加，拓宽T细胞受体（T cell receptor，TCR）库，进而提高免疫系统识别并杀伤肿瘤细胞的能力[4-5，13]。另一方面放疗上调血管内皮细胞细胞间黏附分子（intercellular adhesion mol⁃ecules，I⁃CAMS）等黏附分子表达并提高肿瘤微环境中趋化因子CXCL10和CXCL16的水平，以促进效应 T 细胞向肿瘤部位募集[11，14]。

1.2 ICIs对放疗的增敏作用

1.2.1 重塑肿瘤血管放疗导致乏氧环境，肿瘤细胞缺氧可通过各种直接或间接机制降低放射敏感性，如导致对辐射有强抵抗力的CD133+癌症干细胞的增加、抑制肿瘤细胞S期DNA的复制和促进原癌基因的表达等[15]。造成的乏氧环境还可诱导骨髓来源的抑制性细胞（myeloid⁃derived sup⁃pressor cells，MDSCs）及M2型巨噬细胞等免疫抑制细胞聚集和转化生长因子⁃β（transforming growth factor beta，TGF⁃β）等抑制性细胞因子产生，发挥免疫抑制作用[16]。TIAN等在使用ICIs的患者中发现Ⅰ型辅助T细胞并伴随血管正常化的特征，表明ICIs可通过激活免疫途径使血管正常化，从而改善肿瘤细胞氧和，增加放疗敏感性[17]。

1.2.2 逆转抑制性免疫微环境在免疫效应后期，放疗易导致肿瘤细胞表面程序性死亡受体配体⁃1（programmed death⁃ligand 1，PD⁃L1）表达增加，促进免疫逃逸。然而研究显示ICIs识别并阻断PD⁃L1 与程序性死亡受体⁃1（programmed death⁃1，PD⁃1）结合，使效应T细胞活化并释放肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF），进而介导消除肿瘤微环境中的 MDSCs[18]。GONG 等[19]通过小鼠模型发现上调的PD⁃L1还涉及上皮-间充质转化过程以诱导辐射抵抗，而ICIs通过促进CD8+T细胞浸润和减少MDSCs等途径增加协同抗肿瘤反应，为联合治疗提供强有力的理论基础。

1.2.3 促进远隔效应发生ICIs在减弱放射抗性的同时还能促进远隔效应发生。临床证据表明，IRT较单纯放疗更易出现远隔效应，THEELEN等[20]将PEMBRO⁃RT和MDACC的试验数据汇总后发现，IRT组远隔部位的缓解率（abscopal response rate，ARR）高达41.7%。在探索ICIs联合放疗的一项Ⅱ期研究结果显示，出现远隔效应的患者体内T1IFN水平显著升高，且与疗效呈正相关，进一步支持ICIs促进远隔效应发生的假说[4]。

综上，放疗可以增强抗肿瘤免疫，ICIs能提高放疗敏感性、减弱放射抗性并促进远隔效应发生，理论上，二者联合能产生更强的抗肿瘤反应。IRT模式的益处已被许多临床前试验所证实[9，21]，但最佳的组合方案尚无定论，还需进一步临床评估。

2 放疗联合免疫治疗在NSCLC中的临床研究

大量临床研究通过一系列的研究设计以评估放疗、ICIs的不同组合效益，部分已报道结果（表1）。本文依据不同分期研究对象分别展开叙述。

2.1 放疗联合ICIs治疗早期NSCLC临床中仅少数患者可手术切除，针对医学上无法手术或拒绝手术的早期T1⁃3NSCLC患者，体部立体定向放疗（stereotactic body radiation therapy，SBRT）是该类患者的标准治疗[22]，但复发率高。基于IRT的潜在协同效应，HALLQVIST等开展了Ⅱ期ASTEROID试验[23]，为评估在SBRT后使用Durvalumab对Ⅰ期NSCLC患者预后的影响。最新的毒性报告显示联合治疗安全性良好，试验终点疾病进展时间（time to progression，TTP）仍在随访中。

表1 NSCLC放疗联合免疫治疗的临床研究Tab.1 Clinical studies of radiotherapy combined with immunotherapy for NSCLC

对于可手术切除的T3、T4非N2的NSCLC患者，术后病理完全缓解率（pathological complete responses，PCR）仅40%，术后辅助化疗后5年生存率也仅为50%，低于完全病理切除的生存率60%～ 70%[24]。DICKHOFF 等[24]设计的一项单臂Ⅱ期INCREASE研究试图通过在诱导放化疗后加入短程免疫疗法以提高此类患者的术后PCR率，目前研究正在进行中。在此之前，一项单中心、Ⅱ期研究共招募60例可切除的Ⅰ⁃ⅢA期NSCLC患者，随机接受新辅助Durvalumab单药或Durvalumab联合SBRT治疗，结果提示两组患者术后主要病理缓解率（major pathological response，MPR）差异显著，分别为6.7%和53.3%（P＜0.000 1），展现IRT模式对早期NSCLC的临床益处[25]。

2.2 放疗联合ICIs治疗局部晚期NSCLC大约1/3的患者被诊断为Ⅲ期NSCLC，多数患者无法手术切除，在传统放化疗后5年的生存率仅为15%[6]。一项随机、Ⅲ期PACIFIC的研究成果使局部晚期NSCLC的治疗模式发生历史性的转变，该研究比较了放化疗后接受Durvalumab或安慰剂巩固治疗1年的疗效差异，结果示Durvalumab组（n=473）患者中位无进展生存（progression⁃free survival，PFS）较安慰剂组（n=236）长达11个月（16.8个月vs.5.6个月，P＜ 0.001），中位总生存期（overall survival，OS）也优于安慰剂组（47.5个月vs.29.1个月）。截至2021年1月11日，两组5年OS、PFS率分别为42.9%vs.33.4%和33.1%vs.19.0%，体现IRT模式持久的临床获益[6-7]。基于上述研究结果，PACIF⁃IC方案被确立为该人群的标准治疗。继PACIFIC之后，LUN14⁃179试验对Pembrolizumab展开研究并得出类似的结论[26]。

值得注意的是，PACIFIC研究中患者仅接受同步放化疗，而对于同步放化疗实施困难的患者，在序贯放化疗后巩固免疫治疗能否获益尚未可知。最近的一项随机、双盲、Ⅲ期临床试验GEMSTONE⁃301研究[27]，对完成同步或序贯放化疗无进展的局部晚期NSCLC患者随机进行Sugemalimab或安慰剂巩固治疗，截止2021年3月8日，Sugemalimab组（n=255）中位PFS明显长于安慰剂组（n=126）（9.0个月vs.5.8个月，P=0.002 6），当然该药联合放疗的有效性还需进一步随访验证。另外，NICO⁃LAS试验评估了标准同步放化疗中同时添加Niv⁃olumab的疗效和安全性，研究[28]结果示1年PFS率为53.7%，未达到主要终点，但在数值上仍高于历史数据。可见，在ICIs联合放化疗的研究领域中，PACIFIC治疗模式在不可切除的局部晚期NSCLC患者中应用存在限制（如不耐受同步放化疗或在放化疗期间进展的人群），因此序贯放化疗与ICIs联合、ICIs与放化疗同时治疗的方案将是未来的研究趋势。

2.3 放疗联合ICIs治疗转移性NSCLC多数患者在就诊时已出现远处转移，其中对于驱动基因阳性患者，靶向药物显著延长患者生存，但阴性患者无法从中获益[29]。ICIs的出现使此类患者生存有了转机，但受益患者有限。2017年一项针对Ⅰ期研究 KEYNOTE⁃001 的二次分析中[3]，SHAVERDIAN等评价了晚期NSCLC在Pembrolizumab治疗前进行任何放疗对临床结果的影响，研究发现与未经放疗的患者（n=55）相比，有放疗史的患者（n=42）获得更长的中位PFS（4.4个月vs.2.1个月，P=0.019）和OS（10.7个月vs.5.3个月，P=0.026）。

随后发布的Ⅱ期PEMBRO⁃RT研究[8]中，THE⁃ELEN等在晚期NSCLC患者中比较了SBRT联合Pembrolizumab与Pembrolizumab单药治疗的临床效益，共纳入76例患者，试验数据提示在12周时联合治疗组的客观缓解率（objective response rate，ORR）较对照组翻了一番（36%vs.18%，P=0.07）。同样的还有MDACC研究[30]，研究中有72例患者接受治疗并纳入疗效分析，其中免疫联合组的PFS优于单药免疫组（9.1个月vs.5.1个月，P=0.52）。两项研究均提示IRT模式改善患者预后，但差异无统计学意义，极可能受到样本量限制。THEEL⁃EN等[20]将这两项研究数据进行汇总分析后发现，远距控制率（abscopal disease control rate，ACR）、ARR、中位PFS和OS在统计学上均显示出联合治疗优势。同时，数个更大样本量的Ⅲ期研究正在进行中，结果令人期待。最近发布的一项关于IRT模式治疗晚期NSCLC患者疗效的Meta分析[10]亦显示，与单独使用ICIs或放疗相比，IRT将显著提高患者1年和3年的OS率，风险比（risk ratio，RR）分别为 0.75（95%CI：0.64 ～ 0.88；P=0.000 3）和0.85（95%CI：0.78 ～ 0.93；P=0.000 6）。

针对寡转移患者，BAUML等[31]开展了一项单臂Ⅱ期临床研究，在LAT治疗（定义为手术或立体定向放疗）4～12周后接受Pembrolizumab治疗，结果显示中位PFS为19.1个月，显著高于历史数据的6.6个月。理论上，由于血脑屏障的存在，免疫调节作用减弱，使脑转移患者治疗富有挑战性。然而YANG等[13]综合19项回顾性队列研究，共包括15 000多例NSCLC患者的数据进行Meta分析，最终显示脑部放疗联合ICIs治疗也可产生协同效应，提高患者OS且毒性可耐受。

3 放疗联合免疫治疗的相关研究热点问题

3.1 联合治疗时序在IRT模式中，因治疗时间间隔不同可分为同步IRT和序贯IRT，然而目前关于同步治疗的定义也无明确标准。从机制上，理想的时间间隔应将放疗诱导的免疫致敏与ICIs诱导的免疫激活相结合[16]。KOTECHA 等[32]将 ICIs±5个半衰期内进行放疗定义为同步IRT。部分学者认为放疗和ICIs治疗的时间间隔越近，获益越明显[11，14]。但也有不同观点，BESTVINA 等[33]近期的一项Ⅰ期临床试验结果显示联合时机不同的两组ORR、疾病控制率（disease control rate，DCR）差异无统计学意义（P=0.24）。可见，IRT的最佳时间间隔仍需大量前瞻性随机对照研究进行验证。研究者还发现联合效果与两者实施顺序也有关，放疗前接受ICIs治疗似乎较放疗后ICIs治疗更难体现获益[11，16]，也有数据表明在放疗之前使用细胞毒T淋巴细胞相关抗原4（cytotoxic T lymphocyte⁃associated antigen⁃4，CTLA⁃4）抑制剂更有效[34]。该问题仍有争议，且不同ICIs尚有不同定论。

3.2 照射剂量与分割方式针对照射剂量及分割方式问题，至今未得出关于最佳剂量选择的明确结论。有研究发现放疗可能存在剂量阈值限制，低于阈值不利于免疫刺激，而高放疗剂量（＞10 Gy）则能诱导DNA核酸酶⁃3，端修复外切酶1（three prime repair exonuclease 1，TREX1）上调，使胞质dsDNA降解，阻止STING途径的激活来减弱其免疫原性[21]。目前公认的是SBRT或低分割放射治疗（hypofractionated radiation therapy，HFRT）较常规放疗具有更高的免疫原性[5，14]。此外，SBRT 还具有对周围正常组织的辐射明显减弱、治疗周期短的特点，因此能最大限度的保护局部免疫细胞[5]。GENG等[11]搜集20项临床试验进行Meta分析，在亚组分析中发现SBRT较常规放疗联合ICIs疗效更佳，进一步支持上述观点。但也有研究报道不同结论，SCHOENFELD等[35]对ICIs治疗后进展的晚期NSCLC患者进行双免疫治疗（durvalumab、tremelimumab）或双免疫联合放疗（低剂量或低分割放疗），遗憾的是，在中期分析时治疗组间疗效无差异。还有学者发现远处额外的低剂量照射可增强HFRT联合ICIs后远隔效应的发生，值得进一步研究探索[9]。

3.3 照射部位与免疫药物选择2021年Front Im⁃munol杂志发布的一项回顾性研究[36]，观察了IRT模式中不同照射部位对晚期NSCLC患者短期疗效的影响，结果示脑部照射相对于肺、骨等有更高的ORR（48.65%vs.41.94%vs.17.07%），且与其他器官相比，脑部照射的免疫激活效果及患者预后最佳。由于证据有限，目前尚无放射最佳部位定论，但较为统一的观点是照射淋巴结时将降低放射对免疫的促进效益[14，16]。然而上述研究中部分患者接受了胸部淋巴结及转移性淋巴结的照射，其对试验结果的影响也未可知，有待专门的研究分析。CHEN等[37]针对免疫药物选择问题，回顾分析了抗CTLA⁃4和抗PD⁃1治疗队列的疗效差异，研究发现抗PD⁃1队列的整体反应率和PFS在统计学上均优于抗CTLA⁃4队列。但该研究存在局限，结论有待证实。综上所述，IRT模式具有诸多不确定因素，目前无法明确最佳组合方案，亟需大量前瞻性研究深入探索。

4 总结与展望

免疫治疗时代下，免疫联合治疗必然是未来发展趋势，放疗的免疫调节作用及ICIs对放疗的增敏作用，为IRT模式的临床应用提供重要理论基础。该模式在临床前、临床研究中都展现出令人鼓舞的治疗优势。近期的临床试验表明，ICIs联合SBRT治疗肺癌的前景乐观，可视为未来研究重点。对于最佳组合方案，当前尚无明确共识，如何优化确定这种协同联合方案可能还需很长一段时间的试验总结。此外，基于抗血管生成药物和放疗、ICIs三者的相互作用[18]，未来针对转移性NSCLC的研究方向将不局限于免疫联合ICIs单药，也可在其他免疫联合治疗的基础上通过放疗的免疫调节作用来进行相应探索，如由ICIs、抗血管生成治疗、化疗等组合的三联甚至四联疗法以及上述两种不同剂量照射方式的联合（HFRT和低剂量放疗）等新兴领域。