放疗联合免疫治疗在不可切除局部晚期及晚期肺癌中的应用进展*

刘青，蒲丹，吴强，李燕

610041成都，四川大学华西医院 肿瘤中心放疗科(刘青、李燕)，肺癌中心(蒲丹、吴强、李燕)

肺癌是我国发生率及死亡率排名第一的肿瘤[1]。大多数患者就诊时已失去手术机会，治疗多以化疗联合放疗等综合治疗为主，治疗疗效有限。尽管确诊为早期的肺癌患者可通过手术等方式行根治性治疗，但仍有10%～30%的患者发生复发或远处转移[2]。并且驱动基因阴性的局部晚期和转移性肺癌的治疗进展有限，直到免疫治疗的加入，尤其免疫检查点抑制剂(immune checkpoint inhibitors,ICIs)的应用，改变了肺癌治疗的格局。多项临床研究已证实免疫治疗单药及联合应用能够使不同类型的肺癌患者获益[3-5]。自2018年起，我国国家药品监督管理局批准了多个免疫治疗药物应用于肺癌临床治疗的各个阶段。放疗作为一种经典的治疗方法，是肺癌患者尤其是不能手术患者的主要治疗手段之一。当免疫治疗研究开展越来越深入的同时，研究者们也逐步重视放疗对全身免疫及免疫治疗疗效的影响[6-8]，放疗联合免疫治疗已成为目前的研究热点之一。本文就不可切除驱动基因阴性的局部晚期和转移性肺癌患者放疗联合免疫治疗的研究进展进行综述，以期为晚期肺癌患者放疗联合免疫治疗的方式选择提供参考依据。

1 放疗及免疫治疗的协同作用机制

第1例显示放疗联合免疫治疗益处的报告来自于一名晚期黑色素瘤患者，该患者在使用伊匹木单抗进行临床试验时出现疾病进展，姑息放疗转移灶后，发现非放疗靶向的肿瘤也有缩小[9]。这种放疗除对受照部位的肿瘤产生局部治疗效果外，对远处未经治疗的肿瘤也会产生消退作用，称作放疗的远隔效应[10]。很长一段时间内这种效应的原因未能找到，临床前研究中首次将远隔效应的确切机制与免疫细胞联系起来[6]，随后在病例观察[9,11-12]中也进一步证实这种效应机制可能与放疗激活全身免疫相关。

1.1 放疗增加肿瘤抗原呈递

首先，放疗促进蛋白质降解导致细胞内肽库增加，诱导主要组织相容性复合体I(major histocompatibility complex I,MHC-I)表达并增强肿瘤抗原呈递[13]。其次，放疗通过诱发免疫原性细胞死亡(immunogenic cell death,ICD)和免疫原性因子的释放，触发内源性损伤相关分子模式(damage associated molecular patterns,DAMP)的释放，DAMP包括钙网蛋白、高迁移率族蛋白B1(high mobility group box 1 protein,HMGB1)和三磷酸腺苷，HMGB1等分子促进肿瘤抗原呈递和T细胞的摄取[14-15]。最后，放疗降低了肿瘤细胞表面CD47表达，促进树突状细胞对这些细胞的吞噬作用，增强肿瘤细胞的摄取和抗原呈递[16]。

1.2 放疗具有免疫佐剂作用

放疗的免疫佐剂作用指放疗本身可能不具免疫原性,但同ICIs同时或序贯使用，能增强免疫反应或改变免疫反应类型。放疗诱导的DNA损伤和微核DNA胞浆渗漏通过环磷酸鸟苷-腺苷合成酶(cGAS)/STING途径激活固有和适应性免疫反应，并上调I型干扰素的表达[17]，进而激活固有免疫。cGAS/STING通路在肿瘤细胞中激活能够诱导肿瘤细胞死亡，而STING通路和I型干扰素(interferon，IFN)信号转导对于Batf3系树突状细胞将肿瘤抗原交叉传递给CD8+T细胞是必要的[18]。除了cGAS-STING途径外，ICD、DAMP和细胞因子的释放都可以增强佐剂性，诱导促抗癌免疫亚群的迁移，减少免疫抑制细胞，增强对癌细胞杀伤的反应。

1.3 免疫治疗增敏放疗机制

免疫治疗可以通过使肿瘤血管正常化来调节肿瘤微环境，从而增强肿瘤对放疗的敏感性。研究表明，癌症免疫疗法以 T 细胞依赖性方式诱导肿瘤血管正常化，当用抗细胞毒 T 淋巴细胞相关抗原4(cytotoxic T - lymphocyte antigen 4,CTLA4) 或抗程序性死亡受体1(programmed cell death protein 1,PD-1)抗体治疗小鼠乳腺和结肠肿瘤模型时，敏感的肿瘤模型表现出明显的生长抑制、血管灌注增加和瘤内缺氧减少，并且发现免疫疗法通过促进CD8+T细胞聚集和分泌IFN-γ以增加血管灌注，使肿瘤脉管系统正常化，而肿瘤血管正常化的程度与其治疗效果密切相关[19]。另一项研究确定了免疫刺激途径和血管正常化相关基因之间的相关性，研究发现1型T辅助细胞参与了肿瘤血管系统的正常化，通过免疫检查点阻断促进CD4+T细胞分泌IFN-γ，促进血管正常化并减少缺氧[20]。基于这些证据，免疫检查点阻断的肿瘤血管正常化作用不仅创造了一个反馈回路来重新编程肿瘤免疫微环境、增强免疫治疗的功效，而且可能使肿瘤对放疗敏感。

适当的时机、剂量和组合可能对放射疗法与免疫疗法的成功结合至关重要。多项临床前研究表明，放疗及免疫治疗同步使用，或放疗后实施免疫治疗能够产生协同抗肿瘤效应[7,21]。而在另一项临床前研究发现，抗CTLA4抗体和抗OX40激动剂抗体相对应的放疗最佳时机不同。在给予荷瘤小鼠放疗后使用抗OX40激动剂抗体能够达到最佳治疗效果，相反，给予荷瘤小鼠抗CTLA4抗体治疗后实施放射治疗能够达到最佳治疗效果，后者的原因可能是由于放疗会导致调节性T细胞耗竭，这表明最佳治疗顺序可能特定于免疫疗法的类型[22]。PACIFIC研究[23]和临床数据回顾性分析[24]表明，与放疗后较晚开展免疫治疗相比，同时给予或在放疗后立即开展免疫治疗，患者的预后似乎更好。从机制上讲，免疫疗法的潜在放射增敏功能只有在与放疗同时或在放疗之前施用时才有效，那么两者联合的最佳协同效应的方式是否能通过交替免疫疗法和放射疗法来实现，需要进一步的研究。

2 放疗联合免疫治疗的临床进展

KEYNOTE-001研究结果二次分析时发现放疗与无进展生存期(progression-free survival,PFS)和总生存期(overall survival,OS)的显著改善相关[25]。在接受帕博利珠单抗治疗的97位非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)患者中，有42例(43%)在第一周期帕博利珠单抗治疗前曾接受过用于治疗NSCLC的放射治疗，38例(39%)接受了头部放疗，24例(25%)接受了胸部放疗。分析数据后发现，与既往未接受过放疗的患者相比，既往接受过放疗的患者使用帕博利珠单抗的PFS和OS更长(中位OS分别为10.7个月与5.3个月)，且安全性可接受。受KEYNOTE-001研究结果的启发，放射治疗联合免疫治疗的临床研究不断涌现。

2.1 局部晚期NSCLC

对于Ⅲ期不可切除的NSCLC患者既往标准治疗是同步放化疗，但疗效有限。PACIFIC研究旨在对比Ⅲ期不可切除NSCLC同步放化疗后行度伐利尤单抗巩固治疗与行安慰剂治疗的疗效[23,26-27]，结果显示，放化疗联合免疫治疗组对于联合安慰剂组显著增加中位PFS(17.2个月vs5.6个月，P<0.001)和OS(47.5个月vs29.1个月，P=0.0025)，5年OS率分别为42.9%和33.4%，中位OS期分别为47.5个月和29.1个月，5年PFS率分别为33.1%和19%。PACIFIC研究对于不可切除Ⅲ期NSCLC患者的治疗而言是一个突破性的进展。基于PACIFIC研究成果，多个同步放化疗联合PD-1单抗巩固治疗Ⅲ期不可切除NSCLC的临床研究陆续开展，取得了不错的疗效。例如在I期单臂研究LUN 14-179中[28]，不可手术Ⅲ期NSCLC患者同步放化疗后巩固帕博利珠单抗治疗，目前报道从治疗到发生远处转移或死亡时间为30.7个月，中位PFS为18.7个月，中位OS为35.8个月，与单独放化疗的历史对照相比，同步放化疗后帕博利珠单抗巩固治疗可改善疾病转移或死亡时间、PFS和OS。

免疫治疗逐渐前移，进入同步放化疗阶段。Ⅱ期DETERRED研究[29]评估了阿替利珠单抗联合同步放化疗治疗局部晚期NSCLC的安全性和疗效，研究分为两组，一组(n=10)同步放化疗后序贯化疗+阿替利珠单抗两个周期+阿替利珠单抗维持治疗1年，另一组(n=30)为同步放化疗联合阿替利珠单抗序贯化疗联合阿替利珠单抗治疗，后续巩固和维持治疗与第一组相同。结果显示，序贯免疫组中位PFS为18.6个月，中位OS为22.8个月，同步免疫组中位PFS为13.2个月，中位OS尚未达到，两组安全性基本一致。另一项Ⅱ期KEYNOTE-799研究[30]评估了帕博利珠单抗联合同步放化疗治疗Ⅲ期不可切除NSCLC的安全性和疗效，研究分为队列A(鳞癌+非鳞癌)及队列B(仅非鳞癌)，队列A的患者接受1个周期(3周方案)的化疗(紫杉醇+卡铂)和帕博利珠单抗免疫治疗，然后是每周化疗持续6周和2个周期的免疫治疗加放疗；队列B的患者3个周期(3周方案)化疗(顺铂+培美曲塞)和帕博利珠单抗免疫治疗，并在第2和3周期进行胸部放疗；两组患者随后行14个周期免疫治疗。结果显示，队列A的客观缓解率(objective remission rate,ORR)为70.5%，队列B为70.6%；两队列的1年PFS率分别为67.7%和65.2%；1年OS率分别为81.2%和88%。目前结果表明帕博利珠单抗联合同步放化疗具有良好的抗肿瘤活性，并且在先前未经治疗的不可切除Ⅲ期NSCLC患者中具有可控的安全性。

为了进一步评估免疫治疗能否前移，一项Ⅱ期单臂研究AFT-16[31]评估了根治性放化疗前后给予阿替利珠单抗治疗不可切除Ⅲ期NSCLC的安全性及有效性。予患者4周期的免疫治疗，在第2和第4周期后重新分期，然后每周化疗(卡铂+紫杉醇)、放疗和巩固化疗，随后免疫治疗1年。主要终点是12周时的疾病控制率(disease control rate,DCR)，DCR包括完全缓解、部分缓解(partial response,PR)以及疾病稳定(stable disease,SD)。程序性死亡配体1(programmed death-ligand 1,PD-L1)阴性患者的DCR为82.4%，PD-L1阳性患者的DCR为90.9%,12和18个月的PFS率分别为66%和57%，中位PFS为23.7个月，18个月的OS率为84%，中位OS尚无法评估，患者耐受性良好。该新辅助治疗模式值得进一步在不可切除Ⅲ期NSCLC患者中评估。

除了抗PD-1/PD-L1抗体外，放疗与其他免疫治疗方式(如细胞因子、细胞疗法、疫苗和其他免疫检查点调节剂)的组合正在研究中。总之，放疗与免疫治疗的联合应用是有效且安全的，但针对不同人群的最佳治疗模式值得进一步讨论。在同步放化疗后联合免疫治疗的研究中，PACIFIC研究进一步分析显示无论患者PD-L1的表达如何，患者均有PFS的获益，然而PD-L1阳性肿瘤细胞比例>1%的患者才有OS获益[32]。而同步放疗及免疫治疗或放疗前后免疫治疗目前缺乏Ⅲ期临床研究，从现有结果来看，在同步放疗及免疫治疗中无论PD-L1状态，均有ORR获益，放疗前后免疫治疗对于无论PD-L1阴性或者阳性者皆有生存获益。

2.2 晚期NSCLC

基于ICIs的一线治疗已经改变了晚期NSCLC患者的治疗前景和预后。放疗尤其是立体定向体放射治疗(stereotactic body radiotherapy,SBRT)，因其无创、耐受性好，对于晚期NSCLC患者是常用且有效的局部治疗手段，特别是对于寡转移的患者，可以减少肿瘤负荷、延长生存期，有希望使患者转化为可根治的状态[33-35]。基于放疗增敏免疫治疗的机制，研究者们也逐渐探索放疗联合免疫治疗在晚期NSCLC的有效性及安全性。Ⅱ期PEMBRO-RT临床研究[36]旨在评估在帕博利珠单抗治疗之前对单个肿瘤部位进行SBRT是否能增强转移性NSCLC患者的肿瘤反应，结果发现联合治疗组和单药组的中位PFS分别为6.6个月和1.9个月(P=0.19)，中位OS分别为15.9个月和7.6个月(P=0.16)，12周时ORR分别是36%和18%，ORR提高了一倍，而毒副作用未增加，亚组分析显示，在PD-L1阴性肿瘤患者中增加放射治疗的益处最大。MDACC(Ⅰ/Ⅱ期)研究[37]评估了帕博利珠单抗联合或不联合同步放疗治疗转移性NSCLC肺或肝转移病变的安全性和有效性，在所有患者中，帕博利珠单抗单药治疗组的中位PFS为5.1个月，联合放疗组为9.1个月。进一步分析发现，疗效可能和患者PD-L1表达相关，在PD-L1高表达的13名患者中，帕博利珠单抗单药治疗组及联合治疗相应的中位PFS时间分别为20.6个月和5.6个月(P=0.49)，ORR分别为22%和25%(P=0.99)；在19名PD-L1低表达患者中，免疫治疗单药组及联合治疗组相应的中位PFS时间分别为4.6个月和20.8个月(P=0.001),ORR分别为0和33%(P=0.24)；在PD-L1阴性的19名患者中，免疫治疗单药组及联合治疗组相应的中位PFS时间分别为14.2个月和7.8个月(P=0.25),ORR分别为30%和11%(P=0.58)。尽管ORR或PFS时间没有显著差异，但该研究的发现表明放疗可能对PD-L1低表达的患者更有益。另外，PEMBRO-RT及MDACC研究汇总分析发现帕博利珠单抗治疗联合放疗可显著提高转移性NSCLC患者ORR[38]。

PEMBRO-RT的研究结果让研究者们看到了希望，其研究设计为单一病灶的放疗，研究者们仍在进一步探索是否能够对更多病灶进行放疗从而达到更好的疗效。一项Ⅰ期研究[39]评估了多部位SBRT，然后使用帕博利珠单抗治疗转移性实体瘤，其中包括NSCLC。参加该试验的患者接受标准SBRT治疗2～4个转移灶，帕博利珠单抗在SBRT结束后7天内给药。总体ORR为13.2%，中位OS和中位PFS分别为9.6个月和3.1个月。另一项Ⅱ期单臂研究[40]中，45名在完成寡转移灶局部消融治疗(包括手术、放疗和介入消融)后接受帕博利珠单抗治疗的寡转移性NSCLC患者，中位PFS为19.1个月，显著高于历史数据。另外，SBRT也被尝试应用在免疫治疗进展后的挽救治疗，一项Ⅱ期前瞻性试验[41]中，56名接受一线单药帕博利珠单抗治疗的NSCLC患者中，21名患者在出现疾病进展后接受了SBRT治疗。最终结果显示，在PD-1抑制剂进展后加入SBRT能够延长PFS，全身缓解率为9.52%，疾病控制率为57.14%。并且，双检查点抑制剂联合SBRT也显示出控制肿瘤的效果，并给患者带来生存获益。Ⅰ期COSINR临床研究[42]中，未经治疗的转移性NSCLC患者随机接受同步(SBRT联合免疫治疗)或序贯(SBRT后免疫治疗)治疗。最多4个部位接受了SBRT，纳武利尤单抗和伊匹木单抗治疗一直持续到临床进展、出现毒性或2年后。研究发现同步治疗毒性不高于序贯治疗，并且多部位SBRT在广泛转移的患者中耐受性良好。更新的数据显示，序贯组的中位PFS为5.9个月，同步组的中位PFS为6.2个月[43]。

在晚期NSCLC中，免疫治疗与放疗联合应用的研究目前主要针对寡转移及免疫耐药患者，多数是SBRT与免疫治疗的联合应用。总体来说患者对于这种联合治疗手段可耐受，且联合治疗对于疾病的缓解、生命期的延长是有益处的。目前具体应该如何操作，如何优化整体流程，仍需要进一步探索及前瞻性临床研究数据。

2.3 小细胞肺癌(small cell lung cancer,SCLC)

SCLC的治疗在过去十几年间可谓一片“孤岛”，不少药物研究相继失败，只能一直沿用传统化疗方案。而在CASPIAN研究[44-45]中，广泛性转移性SCLC 应用依托泊苷+铂类(顺铂或卡铂)联合度伐利尤单抗对比单用依托泊苷+铂类方案治疗显著提高了患者的生存期，度伐利尤单抗是首个被证实一线联合依托泊苷+卡铂或顺铂治疗广泛期SCLC均有显著生存获益的PD-L1免疫疗法。目前，在SCLC免疫治疗中，阿替利珠单抗及度伐利尤单抗联合化疗已被美国食品及药物管理局(Food and Drug Administration,FDA)批准用于广泛期SCLC。

研究者们试图探索用于NSCLC的放疗联合免疫治疗的模式是否同样适用于SCLC。Ⅱ期ACHILES研究对比了同步放化疗后序贯使用阿替利珠单抗和单独同步放化疗治疗局限期SCLC患者中的疗效和安全性。Ⅱ～Ⅲ期NRG-LU005研究对比了阿替利珠单抗联合同步放化疗和单独同步放化疗治疗局限期SCLC患者的疗效和安全性。Ⅲ期ADRIATIC研究探索局限期SCLC患者同步放化疗联合度伐利尤单抗的安全性及疗效。目前，这些研究尚未得出结果，但仍然令人期待。

3 放疗联合免疫治疗的问题与挑战

放疗联合免疫治疗带来了机会的同时也面临着挑战。首先在机制上，放疗对于免疫治疗也会带来不利因素。除了肿瘤细胞外，放疗还可以杀死包括免疫细胞在内的正常细胞，因此对于局部晚期肺癌的照射，目前已经从过去的纵隔淋巴结预防照射改变为受累野照射，减少照射范围从而减小对纵隔淋巴细胞的影响；此外，在局部晚期NSCLC中，相关临床研究提示舍去亚临床病灶的照射或许可行，这是因为肿瘤放射治疗的剂量在跌落过程中可以覆盖到亚临床病灶。

其次，在真实世界的研究中，放疗联合免疫治疗带来的不良反应事件高于临床研究数据，肺炎的发生率增加，这可能是基于临床研究对入组患者的筛选更严谨，与真实世界情况存在一定偏差。2017年Cancer杂志上发布了Pillai等[46]进行的一项系统性分析，共纳入23个试验(12个PD-1及11个PD-L1)，其中有5 744例患者参与了安全性评估。免疫相关性不良反应方面，PD-1单抗有更高发生率的趋势(PD-1vsPD-L1: 16%vs11%，P=0.07)。此外，用PD-1单抗治疗的患者，间质性肺炎的发生率高于PD-L1单抗治疗的患者，分别为4%vs2%(P=0.01)，相差了一倍。对于局部晚期NSCLC患者，在经过同步放化疗后，应通过是否出现肺损伤症状或肺部改变来判断后续是否继续使用免疫治疗；尽可能选择与肺损伤无关的化疗药物，如尽量避免吉西他滨，非鳞NSCLC患者中，更倾向于培美曲塞而不是紫杉类药物；在进行PACIFIC模式时，切勿轻易将PD-L1单抗替换成PD-1单抗。

4 总 结

免疫治疗与放射治疗的联合方案目前正在如火如荼地开展，两者联合对彼此的疗效都有一定的提升作用，未来发展前景可期。正是因为放疗和免疫治疗互相增益，目前放疗联合免疫治疗在临床上的使用，有3种形式[47]:先放疗再免疫治疗的序贯治疗，免疫治疗之后再放疗的诱导治疗，同时开展放疗和免疫治疗的同步治疗。然而，不同的方案组合对于哪些人群更有益处，如何利用生物标志物探索、动态指标的检测来指导免疫治疗的应用、放疗开始和停用时机都是未来需要研究的方向。ICIs的药物类型众多，不同靶点ICIs联合放疗的疗效如何，以及更多ICIs+放疗的组合方案还正在探索中。研究者和临床医师们还需要更深入地探索放疗的剂量、次数、时间，以及放疗及免疫治疗先后顺序，如何更好的控制联合治疗的副作用，才能让患者从放疗和免疫治疗的联合中获益更大。总而言之，对于晚期NSCLC患者，免疫治疗结合放疗的联合方案未来可期，相信随着研究的深入，能够给患者带来更多的生存获益。

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