姜鋒，陳曉鐘 (浙江省腫瘤醫(yī)院，杭州310022)

免疫治療的興起是腫瘤領(lǐng)域的一項革命性的進步。臨床前研究已經(jīng)證明放射治療可以通過接種效應、歸巢效應及易損效應與免疫治療藥物產(chǎn)生協(xié)同效應。但在臨床上，如何確定放射與免疫治療的最優(yōu)模式仍有很多問題亟待解決。本文從腫瘤免疫的原理入手，回顧腫瘤放射治療療效與患者免疫狀況關(guān)系、放射治療和免疫治療的歷史發(fā)展，就放射治療中分割方式、分割劑量、照射靶區(qū)、采用的放療技術(shù)、放射治療的時序安排等因素對腫瘤免疫治療效果的影響作一綜述，為下一步研究提供理論依據(jù)及方向。

1 腫瘤免疫治療的基本原理

正常情況下，機體的免疫系統(tǒng)可以通過所謂的腫瘤免疫循環(huán)有效防止體內(nèi)腫瘤的發(fā)生[1]。固有免疫系統(tǒng)可探測到新生腫瘤形成時引起的組織變化，使自然殺傷細胞和γδ-T淋巴細胞活化并釋放出γ-干擾素，激活并增強巨噬細胞的細胞毒功能。通過這些免疫效應細胞的相互作用，機體有效殺滅并清除早期的腫瘤細胞，這個時期稱為清除期。在這個過程中，腫瘤細胞遭到破壞并釋放出腫瘤相關(guān)抗原。周圍活化的樹突狀細胞(DCs)捕獲這些抗原并將其加工處理成多肽，與主要組織相容性復合體(MHC)Ⅰ類和Ⅱ類分子組裝后表達于細胞膜上。在這個過程中，活化的DCs漸漸成熟，并移行至周圍淋巴結(jié)中。成熟DC細胞誘導CD8+和CD4+T淋巴細胞增殖并分化為腫瘤特異的效應T細胞。這些腫瘤特異的效應T細胞在促炎因子的引導下回流至腫瘤部位，產(chǎn)生免疫反應，殺傷腫瘤細胞，從而獲得特異的腫瘤免疫。但有些腫瘤細胞由于基因組不穩(wěn)定可使相關(guān)抗原突變，得以逃避效應細胞的殺傷而存活下來，以致腫瘤細胞不能被完全清除而進一步發(fā)展，這一階段稱為平衡期。該時期，免疫系統(tǒng)對腫瘤細胞的殺傷和突變腫瘤細胞的增殖達到一定的平衡，腫瘤可以被長時間抑制在亞臨床階段。但是免疫系統(tǒng)這種持續(xù)的選擇壓力促使腫瘤細胞發(fā)展出高免疫抗性的克隆，對抗免疫細胞的清除并逐漸增大，這個階段被稱為逃逸期。事實上，腫瘤細胞這種免疫抗性是腫瘤發(fā)展到臨床階段的必要條件之一。但臨床多項研究證實，免疫系統(tǒng)仍對腫瘤的進展有抑制作用[2]。腫瘤細胞免疫原性抗原的丟失常常預示著免疫逃逸，但實際上那些基因組不穩(wěn)定的腫瘤細胞仍可產(chǎn)生相當多的新抗原，并能被機體的免疫系統(tǒng)所識別[3]。因此使腫瘤組織釋放出免疫原性抗原的干預(如放射治療)聯(lián)合抗免疫抑制治療提供了恢復免疫系統(tǒng)抗腫瘤活性的機會。

2 腫瘤放射敏感性與宿主免疫狀況的關(guān)系

1979年臨床研究發(fā)現(xiàn)腫瘤的放射敏感性與宿主的免疫狀況明顯相關(guān)。免疫缺陷的荷瘤鼠腫瘤50%控制劑量是免疫正常組的2倍[4]。放化療治療移植扁桃體癌，免疫正常的C57BL/6小鼠比其免疫缺陷的同種小鼠(rag-1缺陷的C57BL/6)效果要好。而通常認為，放射治療是一種局部治療手段。有多篇文獻報道照射野外腫瘤病灶的退縮現(xiàn)象，這種作用被稱為遠隔效應，但其內(nèi)在機制仍不清楚。由于其發(fā)生的概率小，被認為是偶然事件。

關(guān)于局部放療對腫瘤轉(zhuǎn)移灶的作用研究結(jié)論不相一致，抑瘤和促瘤均有報道[5]。但并未引起臨床醫(yī)生的足夠重視。2010年，臨床研究首次證實伊匹單抗(ipilimumab)在轉(zhuǎn)移性黑色素瘤患者治療中可以獲得生存獲益[6]。同期發(fā)表的2個病案報道，描述了ipilimumab治療中進展的患者在接受放射治療后野外病灶出現(xiàn)了退縮；而先前的動物研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，細胞毒T淋巴細胞相關(guān)抗原4(CTLA-4)拮抗劑與放射治療存在協(xié)同效應。同期發(fā)表的另外一項1期臨床研究發(fā)現(xiàn)，與單一白細胞介素2治療相比，高劑量白細胞介素2聯(lián)合體部立體定向放射治療腎細胞癌和惡性黑色素瘤，可提高腫瘤反應率。以上研究結(jié)果引起了臨床醫(yī)生對腫瘤免疫治療領(lǐng)域的重視，特別是如何與放射治療相聯(lián)合。

3 放射治療與免疫治療的協(xié)同作用

多項三期臨床研究證明，免疫治療可有效延長多種腫瘤患者的生存期，包括復發(fā)/轉(zhuǎn)移惡性黑色素瘤、非小細胞肺癌、腎細胞癌等。證實腫瘤學進入了一個全新的時代——免疫治療時代。但僅有部分患者可從免疫治療中獲益。一個可能的原因是目前的免疫治療僅作用于腫瘤免疫中的單個環(huán)節(jié)，易誘導腫瘤的抗藥性。如CLTA-4的單抗ipilumumab通過抑制DC細胞和T細胞之間的抑制通路起作用[7]，而PD-1/PD-L1抑制劑通過抑制效應T細胞與腫瘤細胞或DC細胞之間的抑制作用而恢復效應細胞的功能及增殖活力[8]。目前的研究熱點，除了發(fā)展新的免疫治療方式之外，應更深刻地理解放射治療和免疫系統(tǒng)的相互作用，以期改進目前的免疫治療?，F(xiàn)有研究認為，放射治療可通過以下環(huán)節(jié)激發(fā)腫瘤免疫反應：誘導腫瘤細胞產(chǎn)生免疫原性細胞死亡(ICD)；招募T細胞至照射腫瘤區(qū)；增加腫瘤細胞對T細胞殺傷的脆性。ICD是一種獨特的細胞死亡方式，常以凋亡小體或細胞碎片的形式釋放腫瘤相關(guān)抗原、ATP、鈣網(wǎng)織蛋白和血清高遷移率蛋白1。這些成分可以誘導周圍DC細胞聚集、活化，有效進行抗原吞噬、加工后成熟。這些成熟的DCs回流自周圍淋巴組織，將腫瘤抗原信息遞呈給幼稚T細胞，使其活化增殖產(chǎn)生腫瘤特異性T效應細胞，從而產(chǎn)生腫瘤特異性免疫[9]。另外放射治療可通過釋放T細胞趨化因子如CXCL-9、 CXCL-10等募集T效應細胞至照射區(qū)。有趣的是CXCL-10的分泌常通過I型干擾素信號通路與ICD相偶聯(lián)。放射治療可一過性地增加腫瘤細胞表達MHC-I類分子和Fas配體，從而增加腫瘤細胞對效應T細胞殺傷的敏感性[10]。

基于以上研究，放射和免疫治療聯(lián)合已成為腫瘤免疫治療的一個重要方向。目前有超過70項臨床研究來多維度探討這一問題，包括放射治療聯(lián)合CTLA-4抑制劑，放射治療聯(lián)合PD-1/PD-L1抑制劑，放射治療聯(lián)合細胞因子如白細胞介素2、抗轉(zhuǎn)化生長因子β、粒-巨噬細胞集落刺激因子等[11～13]。

4 放射治療和免疫治療的臨床優(yōu)化

為使放射和免疫治療達到最優(yōu)組合，需要考慮以下因素：分割方式和分割劑量、放射治療和免疫治療的時序安排、采用的放射治療技術(shù)，臨床靶區(qū)(CTV)是否照射，照射病灶選擇及聯(lián)合治療的安全性。

4.1 分割方式及分割劑量 在確定分割方式及分割劑量之前，首先要確定放射治療的目的是為了提高腫瘤局部控制還是希望誘導遠隔效應來控制微轉(zhuǎn)移灶。如為前者，放射治療可通過擴大T細胞識別抗原庫達到接種效應，誘導T細胞至照射部位達到歸巢效應，增加腫瘤細胞對T細胞殺傷的脆性作用，從而增強機體的腫瘤免疫效應。而目前認為，接種效應是產(chǎn)生全身性的免疫反應最重要環(huán)節(jié)。

已有多項研究發(fā)表了不同分割方式和分割劑量對免疫效應的效果。動物模型研究表明，在1～50 Gy的劑量區(qū)間，細胞表面分子(FAS、MHC1、ICAM1)表達與照射劑量存在正相關(guān)[14～16]。用B16黑色素瘤模型評價5×3 Gy和單次15 Gy對淋巴結(jié)中DC的激活效果，發(fā)現(xiàn)后者更有效[17]。但用B16-OVA黑色素瘤模型來評價不同分割對T細胞啟動的影響發(fā)現(xiàn)，2×7.5 Gy模式優(yōu)于單次15 Gy[18]。有研究則直接探討不同分割方式的放射治療與免疫治療聯(lián)合的效果。Dewan等[19]使用TSA乳腺癌細胞模型和MCA38大腸癌模型發(fā)現(xiàn)，與CLTA-4抑制劑聯(lián)合治療時，不管局部腫瘤控制還是遠隔免疫反應，3×8 Gy的分割方式均明顯優(yōu)于5×6 Gy或1×12 Gy模式。而來自于接受ipilimumab治療的黑色素瘤患者的回顧性研究發(fā)現(xiàn)，接受≤3 Gy的分割劑量與出現(xiàn)遠隔效應相關(guān)[20]。因此分割方式和劑量是最大化免疫反應中最重要的因素。但就目前已有的證據(jù)而言尚無一個公認的最優(yōu)模式。而現(xiàn)有相互矛盾的結(jié)果恰恰說明最佳的分割方式往往是高度依賴于個體情況，即不同瘤種、不同宿主。宿主不同的免疫微環(huán)境往往會導致不同的最優(yōu)分割方式。研究發(fā)現(xiàn)，不同照射劑量誘導的核酸外切酶Trex1量是決定是否產(chǎn)生有效免疫反應的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[21]。研究發(fā)現(xiàn)12～18 Gy以上的劑量可通過誘導核酸外切酶Trex1降解腫瘤細胞胞漿內(nèi)DNA，從而阻斷后續(xù)誘導的STING通路引起的β干擾素分泌，抑制腫瘤免疫效應的產(chǎn)生。因此更加可靠直接評價不同分割方式的免疫刺激效應的方法就是發(fā)現(xiàn)新的生物標記物。如可在外周血或活檢標本中測量ICD相關(guān)的細胞因子，或使用新的技術(shù)來大范圍測定T細胞抗原庫的擴充度。

4.2 放射治療技術(shù) 容積調(diào)強、拉弧治療等新的放射治療技術(shù)的應用，使得劑量線可以更好地與靶區(qū)適形，但同時不可避免在周圍正常組織中產(chǎn)生大體積的低劑量區(qū)。而淋巴細胞是體內(nèi)對射線最敏感的細胞群體之一，其10%細胞存活劑量約3 Gy。因此，腫瘤引流淋巴結(jié)的照射劑量及分割照射的時間安排顯得非常重要，特別是選擇每日照射的模式。通常幼稚T輔助細胞的更新時間為12～24 小時。但當與DC細胞接觸接受抗原遞呈時，這些T細胞需要另外24 h來被激活,從而使克隆快速擴增[22]。而對T效應細胞而言，如果與DC細胞的穩(wěn)定接觸過程缺如，雖然仍可成功分化為功能正常的效應細胞，但遠期記憶克隆分化會出現(xiàn)障礙，從而影響后期的免疫反應。因此，在1 d內(nèi)即使淋巴結(jié)被照射了很低的劑量，仍很有可能影響T淋巴細胞的啟動和記憶功能。但目前低劑量每日照射對腫瘤免疫效應的影響尚不清楚，亟待進一步研究。

4.3 CTV 放射聯(lián)合免疫治療的模式需考慮經(jīng)典的治療靶區(qū)設置。如在一位廣泛轉(zhuǎn)移的患者身上擬行放射治療以作為免疫刺激，可能并不需要使用CTV來覆蓋腫瘤的微病灶；或單照射腫瘤區(qū)就足以誘導出腫瘤免疫效應，而不用像常規(guī)治療一樣外擴一個計劃靶區(qū)。但需臨床研究進一步證實。

4.4 照射病灶 當與免疫治療聯(lián)合時，如何選擇最合適的病灶進行照射以產(chǎn)生遠隔效應目前知之甚少。有研究提出用數(shù)學模型來預測最有可能產(chǎn)生免疫刺激效能的病灶[23]。這個模型以T細胞交通流動為基礎，并假定只有來自照射區(qū)足夠數(shù)量的腫瘤特異性T效應細胞能夠到達的部位才可能發(fā)生遠隔效應。而目前臨床上尚無足夠的資料證明其正確性，而且這個模型并未考慮遠隔效應的其他影響因素。

4.5 時序安排 當放射治療與免疫治療聯(lián)合應用時，時序安排可能是獲得最佳效果的另外一個關(guān)鍵因素。放射及免疫治療的最佳次序安排依所用免疫治療藥物的作用機制而定。如Young等[24]發(fā)現(xiàn)在放射治療前使用CTLA-4抑制劑可以獲得最佳結(jié)果。而其他研究卻發(fā)現(xiàn)，CTLA-4抑制劑與放射治療同期或序貫使用，均可產(chǎn)生協(xié)同效應[19]。而以OX-40為基礎的免疫治療，放射治療后即刻用藥效果最佳[25]。推測OX-40激動劑通過增加腫瘤特異性T細胞的數(shù)目來起作用，而CTLA-4抑制劑則通過減少調(diào)節(jié)性T細胞起作用。因此，OX-40激動劑在照射誘導抗原釋放后即刻使用可獲得最大效果。而只有先通過CTLA-4抑制劑降低Treg數(shù)量后，放射治療誘導的腫瘤抗原釋放才能獲得最佳免疫刺激作用。Dovedi等[26]研究了PD-1軸與放射治療的時序，發(fā)現(xiàn)最佳的時機是同期或放療后即刻使用PD-L1阻斷劑。放療后間隔1周再使用PD-L1阻斷劑則無協(xié)同效應。PD軸抑制劑可以提高細胞毒T細胞的裂細胞作用，因此應該在放療暫時性增加腫瘤細胞表面受體從而提高其對T細胞殺傷的脆性時即刻使用。該研究同時發(fā)現(xiàn)，放射治療可以一過性誘導腫瘤細胞及腫瘤浸潤T細胞高表達PD-1軸分子。因此預期PD-1軸抑制劑在照射的就近時間使用可產(chǎn)生最大的免疫刺激作用。

4.6 安全性 就放療與免疫治療聯(lián)合應用的安全性而言，目前相關(guān)臨床研究不多。從理論上說，放射治療導致的急性毒性反應與炎癥反應有關(guān)，因此免疫治療有可能加重這一反應。Kroeze等[27]回顧分析立體定向放療與抗CTLA4和抗PD-1/PD-L1聯(lián)合治療的安全性，發(fā)現(xiàn)顱腦立體定向放療與抗CTLA4聯(lián)用的方式是安全的。但體部立體定向放療與抗CTLA4聯(lián)用、與抗PD-1/PD-L1聯(lián)用的安全性目前尚無定論。Levy等[28]在傳統(tǒng)立體定向放療聯(lián)合PD-L1抑制劑durvalumab的Ⅰ、Ⅱ期臨床研究發(fā)現(xiàn)，這種聯(lián)合方式可以耐受。而在一項去勢抵抗的轉(zhuǎn)移性前列腺癌的大樣本Ⅲ期臨床研究中發(fā)現(xiàn)，ipilimumab聯(lián)合常規(guī)放射治療的不良反應并未比單用ipilimumab嚴重。就已有的研究而言，免疫治療加放射治療并未比單用免疫治療產(chǎn)生更明顯的不良反應。但考慮資料的有限性和短期性，如Kroeze而言免疫治療聯(lián)合放射治療仍需非常謹慎。

免疫治療的興起是腫瘤領(lǐng)域的一項革命性的進步。臨床前研究已經(jīng)證明放射治療可以通過接種效應、歸巢效應及易損效應與免疫治療藥物產(chǎn)生協(xié)同效應。但在臨床上，如何確定放射與免疫治療的最優(yōu)模式仍有很多問題亟待解決，包括最優(yōu)的分割方式和劑量、治療靶區(qū)、放療技術(shù)、時序安排及安全性。希望目前開展的臨床研究在不久的將來可提供可靠的答案。

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