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        冷凍消融治療肺癌的免疫反應(yīng)及其增強機制的研究探析

        2023-04-12 00:00:00吳航楊維建
        甘肅科技 2023年4期

        摘 要:肺癌是全世界范圍內(nèi)發(fā)病率最高的惡性腫瘤疾病,死亡率也位居各類惡性腫瘤前列。給人們身心帶來巨大痛苦,因此尋找更高效的方式治療肺癌迫在眉睫,在外科治療微創(chuàng)化,甚至超微創(chuàng)化的大背景下,冷凍消融技術(shù)應(yīng)運而生,而且得到了蓬勃的發(fā)展。因其是純物理能量轉(zhuǎn)換、消融能力大、消融部位精確、療效確切、無明顯痛苦、不良反應(yīng)少及組織修復(fù)治療效果較好而被公認為是惡性腫瘤治療的“綠色療法”。經(jīng)皮冷凍消融術(shù)是目前唯一可用于周圍肺腫瘤冷凍免疫治療的技術(shù)。除了上述優(yōu)點外,有研究表明冷凍消融治療過程中能夠產(chǎn)生疫苗樣作用,激活機體免疫,誘發(fā)“遠位效應(yīng)”,對肺癌的局部和全身起到雙重治療作用。還有研究顯示冷凍消融與粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子、Toll樣受體激動劑、細胞過繼療法、免疫檢查點抑制劑等結(jié)合能夠增強治療肺癌的效果。然而,如何利用、加強冷凍消融的遠位效應(yīng)仍然是治療肺癌,尤其是晚期肺癌的關(guān)鍵。

        關(guān)鍵詞:冷凍消融;免疫反應(yīng);肺癌;免疫增強機制;綜述

        中圖分類號:R734.2

        肺癌是全世界范圍內(nèi)發(fā)病率最高的惡性腫瘤疾病,其中80%以上屬于非小細胞肺癌(Non-Small Cell Lung Cancer, NSCLC)[1],五年生存率平均為15%。往往早期就會侵犯血管,易發(fā)生遠處轉(zhuǎn)移,這些不適合手術(shù)切除的NSCLC患者,即使經(jīng)過化療后,患者的五年生存率也僅為5%[2]。為了最大限度地降低肺癌對患者影響,提出了“三早原則”,但是,大多數(shù)肺癌患者確診時病情已處于中晚期,能夠接受手術(shù)切除的腫瘤病例不足20%,大約有90%患者最后死于遠處轉(zhuǎn)移導(dǎo)致的全身臟器功能衰竭。大量數(shù)據(jù)證明,肺癌是一種全身性的慢性消耗性疾病。因此,醫(yī)學(xué)界認為肺癌最佳治療指導(dǎo)思想應(yīng)同時兼顧局部和全身治療。冷凍消融不僅可以實現(xiàn)局部精準殺滅腫瘤原發(fā)灶,減輕瘤負荷,而且可以有效地誘導(dǎo)抗腫瘤免效應(yīng),甚至誘發(fā)“遠位效應(yīng)”,控制或消滅遠處轉(zhuǎn)移灶或潛在轉(zhuǎn)移灶[3]。

        1 冷凍消融治療肺癌和引起免疫反應(yīng)的原理

        冷凍消融術(shù)作為一種局部物理治療,通過多個方面發(fā)揮抗腫瘤作用。焦耳-湯姆遜理論是低溫消融的基本原理。通過使用高壓氬氣,靶腫瘤被冷卻到-140 ℃,然后用氦快速加熱從+20 ℃到+40 ℃ CMS冷凍系統(tǒng)使用液氮,可以將腫瘤冷卻到-196 ℃。凍融循環(huán)不僅通過膜破裂和微血管血栓引起細胞死亡,而且由于存在極低的溫度,還會導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性和細胞脫水[4]。此外,自20世紀60年代后期以來的許多實驗研究已經(jīng)證明了冷凍消融術(shù)的免疫作用。在小鼠模型中,冷凍的肺癌細胞可以釋放腫瘤抗原并引起機體抗腫瘤免疫反應(yīng)。然而,在大多數(shù)情況下所引發(fā)的免疫反應(yīng)不足以根除伴有全身擴散的腫瘤。

        2 冷凍消融在肺癌中的反應(yīng)

        冷凍免疫現(xiàn)象最早發(fā)現(xiàn)于20世紀60年代,Yantorno第一次發(fā)現(xiàn)冷凍兔精囊腺后體內(nèi)產(chǎn)生特異性抗體[5]。冷凍消融術(shù)引發(fā)免疫反應(yīng)的機制是實施冷凍消融術(shù)后,腫瘤組織大面積壞死并且釋放一定量的抗原,引起機體免疫反應(yīng),實現(xiàn)殺死殘留癌細胞的重要目標。在非小細胞肺癌冷凍消融的免疫學(xué)研究中,Katzman等[6]在C57BL/6小鼠兩側(cè)種植肺癌細胞(LLC),實驗研究發(fā)現(xiàn)冷凍消融治療異位LLC側(cè)翼腫瘤可顯著抑制未冷凍消融的對側(cè)腫瘤的生長,與“非鏡下樣”效應(yīng)一致,冷凍消融組CD4+T細胞和CD8+T細胞浸潤對側(cè)腫瘤的百分比顯著增加。此外,冷凍消融組腫瘤皮下周圍間隙有更高水平的促炎細胞因子,包括IL-2、腫瘤壞死因子-α和干擾素-γ。這些發(fā)現(xiàn)高度表明冷凍消融LLC的“非局部性”效應(yīng)在本質(zhì)上是免疫學(xué)的,并由細胞和細胞因子效應(yīng)機制介導(dǎo)。在治療非小細胞肺癌(NSCLC)中[7],冷凍消融后IFN-γ,CD3+、CD4+、CD4+/CD8+的數(shù)量都明顯升高,CD8+、IL-6的數(shù)量明顯下降,表明氬氦刀能夠改善非小細胞肺癌機體的免疫狀態(tài),發(fā)揮抗腫瘤免疫效應(yīng)。在冷消融、熱消融與金屬刀治療Lewis肺癌荷瘤小鼠的實驗研究,王丹[8]運用冷消融治療LLC荷瘤小鼠的短期療效無明顯差異,但從機體免疫功能來看,冷消融更勝一籌,冷消融對LLC荷瘤小鼠免疫功能的增強作用強;其對LLC荷瘤小鼠IL-2、IL-6分泌有較強的促進作用。表明冷消融能夠改善LLC荷瘤小鼠的免疫狀態(tài),發(fā)揮抗腫瘤免疫效應(yīng)。

        在臨床中,冷凍消融對不能外科手術(shù)治療的早期肺癌患者是一種有效、低風險的治療方法。Moore等[9]的研究表明,經(jīng)冷凍消融治療后的Ⅰ期患者的5年總生存率、腫瘤特異性生存率、無進展生存率都與早期NSCLC的RFA治療效果相當。McDevitt等[10]用冷凍消融治療數(shù)十例原發(fā)性肺癌,T1期患者1年和3年的生存率分別高達100%和63%。有一項對14個 GGO患者的隨訪,患者治療1個月后肺功能恢復(fù)良好,24個月的隨訪中,GGO消融成功且未出現(xiàn)嚴重并發(fā)癥[11]??傊?,冷凍消融在肺癌治理中有其獨特的優(yōu)勢。

        3 冷凍消融術(shù)免疫效應(yīng)增強策略

        在大量的基礎(chǔ)和臨床研究中證實,肺癌和各其他腫瘤已經(jīng)發(fā)展出復(fù)雜的免疫抑制機制來逃避宿主的免疫攻擊[12-14]。經(jīng)皮冷凍消融術(shù)是目前唯一可用于周圍肺腫瘤冷凍免疫治療的技術(shù)。因此,冷凍消融和免疫治療在調(diào)節(jié)和逆轉(zhuǎn)免疫抑制反應(yīng)方面的協(xié)同作用治療癌癥,特別是晚期轉(zhuǎn)移性肺癌及其他癌癥患者提供了一個令人鼓舞的方法。冷凍消融是一種通過凍融過程引起組織損傷的低溫方式。在所有的消融技術(shù)中,冷凍消融在激發(fā)消融后免疫原性方面表現(xiàn)出最高的潛力。冷凍消融術(shù)與其他各種消融方式治療肺癌的方法相比,有獨一無二的特點,其具有最佳免疫反應(yīng),而且還可以發(fā)生“遠位效應(yīng)”,使腫瘤病灶消退。然而,這種“遠位效應(yīng)”幾乎不怎么發(fā)生,很少有肺癌患者在局部應(yīng)用冷凍消融術(shù)后表現(xiàn)出未經(jīng)治療的轉(zhuǎn)移瘤在免疫調(diào)節(jié)下完全消失。為了增加這種治療效果的可能性,冷凍消融需要與免疫療法相結(jié)合。目前研究證明冷凍消融與免疫調(diào)節(jié)療法有機結(jié)合可明顯增強免疫效應(yīng)[15]。因此,如何增強冷凍消融術(shù)在肺癌腫瘤免疫療法的作用,是激活人體自身的免疫保護系統(tǒng)關(guān)鍵所在。實現(xiàn)彼此的有機結(jié)合,發(fā)揮最大潛能優(yōu)勢,這必將是肺癌現(xiàn)代化治療的重大突破。

        3.1 細胞的過激療法

        過激療法(Adoptive Cell Therapies,ACTs)的原理是從腫瘤中分離相關(guān)的免疫細胞,進行體外擴增,重新輸注回體內(nèi),從而達到消除腫瘤的目的。實驗研究表明[16]聯(lián)合治療小鼠細胞瘤基礎(chǔ)實驗中,其聯(lián)合IL-12治療,腫瘤出現(xiàn)了消退, IFN-γ因子表達也明顯增加。當前ACT主要用于T細胞、NK細胞和單核細胞來源的DC[17]。還有一些研究發(fā)現(xiàn),CAR-T細胞的成功需要靶向抗原在整個腫瘤中的均勻表達,CAR-NK細胞可以通過CARS和天然NK細胞受體識別腫瘤,拓寬了腫瘤細胞識別和細胞毒作用的范圍,因而具有更大的優(yōu)勢。此外,NK細胞可以從同種異體來源移植,這使得它們可以很容易地作為“現(xiàn)成產(chǎn)品”使用,而沒有引起移植物抗宿主病的風險。用CARS改造的NK細胞在卵巢癌的臨床前模型中顯示出了良好的前景。然而,冷凍消融術(shù)聯(lián)合免疫治療的確切效果及相對安全性的基礎(chǔ)和臨床證據(jù)還不是相當充分,現(xiàn)在只有少數(shù)的基礎(chǔ)和臨床得到與動物實驗比較相類似的結(jié)果。目前正在進行各種臨床試驗,以測試CARNK細胞的潛力,臨床結(jié)果的改善是人們高度期待的。正在進行的研究結(jié)果也將決定這種聯(lián)合療法在未來治療肺癌的發(fā)展軌跡。

        3.2 免疫檢查點抑制劑

        檢查點抑制劑代表了癌癥治療的一個重大性突破。肺癌細胞逃避宿主免疫系統(tǒng)的能力可能與CTLA-4和PD-1通路有關(guān),使它們成為免疫調(diào)節(jié)的主要靶點。由于免疫檢查點抑制劑已經(jīng)證明了肺癌可以是一種免疫治療應(yīng)答性疾病,人們對肺癌冷凍消融的免疫方面重新產(chǎn)生了興趣。免疫療法的出現(xiàn)極大地改變了晚期非小細胞肺癌的治療格局。精準調(diào)控PD-1/PD-L1通路的免疫檢查點抑制劑目前已成為Ⅳ期非小細胞肺癌的一線治療藥物,多數(shù)肺癌臨床試驗中,只有20%左右的患者對ICI有反應(yīng)[18],腫瘤特異性T細胞浸潤不足的NSCLC可能對治療有難治性,將腫瘤微環(huán)境中能夠刺激特異性T細胞浸潤策略的方式相結(jié)合,在臨床治療晚期肺癌可能發(fā)揮巨大作用[19]。CTLA-4阻斷劑及其在黑色素瘤治療中的臨床成功開創(chuàng)了檢查點抑制領(lǐng)域,進而導(dǎo)致了其他靶點的開發(fā),如PD-1/PD-L1軸靶點。在實體瘤動物模型上的聯(lián)合治療研究已經(jīng)證明了療效。Benzon等[20]研究表明冷消融和抗CTLA-4抗體一起抗腫瘤治療時能夠明顯抑制前列腺癌小鼠腫瘤的生長,聯(lián)合治療的死亡率相比單純冷凍消融治療的死亡率下降約1/3,有效顯示抗CTLA-4抗體能夠明顯增強冷凍消融術(shù)引起的免疫反應(yīng)。在肺癌治療中,冷凍消融肺癌可能被證明是一種啟動腫瘤對ICI反應(yīng)的有效輔助機制。

        3.3 粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子

        人體正常生理狀態(tài)下,粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子在血漿中含量特別微量(10 pmol),而人體的感染、炎癥等機體病理狀態(tài)可以引起人體血漿中粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(Granulocyte Macrophage Colony Stimulating factor,GM-CSF)含量有效升高。在機體發(fā)生感染和損傷的病理狀態(tài)時,GM-CSF不但能夠刺激人體骨髓的有效造血,它有利于人體微環(huán)境中粒細胞/巨噬細胞的存活和功能存在,而且可通過有效延長粒細胞和嗜堿性粒細胞的生命存活期來有效增大抗炎效應(yīng)[21]。一項小鼠皮下膠質(zhì)瘤模型研究表明,聯(lián)合治療可協(xié)同提高特異性抗腫瘤免疫,包括增加樹突狀細胞的活化和數(shù)量[22]。GM-CSF因為它比較強的免疫調(diào)節(jié)效應(yīng)和相當?shù)偷亩拘宰兂筛鞣N類型腫瘤疫苗的特別重要的免疫佐劑,同樣在肺癌治療中發(fā)揮著巨大作用。

        3.4 增加冷凍消融的壞死面積,減小凋亡面積

        失控的壞死和受控的生理凋亡過程被認為是細胞死亡的不同形式。壞死細胞與危險信號的釋放、專業(yè)抗原提呈細胞(樹突狀細胞)的成熟和免疫反應(yīng)的啟動有關(guān),而凋亡細胞與誘導(dǎo)耐受有關(guān),肺癌腫瘤細胞的壞死、凋亡之間的平衡是調(diào)節(jié)免疫效應(yīng)的關(guān)鍵點所在[23]。有研究認為,細胞壞死后,壞死細胞裂解物碎片能釋放DNA、熱休克蛋白(Heat Shock Protein,HSP)等危險信號,這些危險信號具有免疫刺激作用,能夠有效刺激樹突狀細胞(DC)來有效激活T細胞,從而產(chǎn)生特異性免疫反應(yīng)[24];然而有研究表明,細胞凋亡后,巨噬細胞或者樹突狀細胞吞噬其裂解物碎片,也不會釋放DNA、熱休克蛋白等危險信號,因此不能激活樹突狀細胞。沒成熟的樹突狀細胞或許能觸發(fā)免疫抑制反應(yīng),從而使T細胞失去活性[25]。由于冷凍消融術(shù)所使用的冰球各部分溫度下降速率有差異,肺癌組織細胞中心位置發(fā)生壞死,周圍部分則發(fā)生凋亡。所以在冷凍消融治療腫瘤途中,如何有效增加壞死面積、最大可能減少凋亡面積比率是促使機體產(chǎn)生免疫最大化的2個主要因素。

        3.5 抑制Tregs(抑制性細胞)

        抑制性細胞(Tregs)是有效的抗腫瘤免疫抑制因子。在實驗?zāi)P脱芯恐邪l(fā)現(xiàn),如果Treg數(shù)量減少或功能減弱時,抗腫瘤免疫反應(yīng)明顯增強[26]。所以,Treg耗竭有可能增強由另一種特殊方式產(chǎn)生的比較顯著的抗腫瘤免疫反應(yīng)。將冷凍消融術(shù)聯(lián)合使用抗CD25抗體去除抑制性細胞時發(fā)現(xiàn),小鼠肺癌模型中明顯顯示出增強的抗腫瘤免疫反應(yīng)現(xiàn)象。環(huán)磷酰胺目前已經(jīng)被證明通過對Treg的作用來減輕抗腫瘤免疫的抑制作用。環(huán)磷酰胺聯(lián)合治療能夠促進這些細胞更高效的凋亡,從而有效降低了細胞的穩(wěn)態(tài)增殖分化[27]。所以,冷凍消融聯(lián)合環(huán)磷酰胺進行的癌癥免疫治療有可能潛在地增加抗腫瘤免疫反應(yīng)作用?;A(chǔ)實驗研究證實冷凍消融聯(lián)合環(huán)磷酰胺治療小鼠轉(zhuǎn)移癌的模型中效果比較明顯,對已建立的轉(zhuǎn)移疾病產(chǎn)生了50%的治愈率[28]。這種“冷凍免疫療法”策略有可能對控制多發(fā)性轉(zhuǎn)移性癌癥產(chǎn)生顯著影響。這是一個有巨大潛力的研究方向,對各種腫瘤的治療有顯著作用,在肺癌治療中也發(fā)揮著巨大作用,從而能明顯提高患者生活質(zhì)量和延長生存率。

        3.6 Toll樣受體激動劑

        TLR信號觸發(fā)巨噬細胞和樹突狀細胞(DCs)的代謝轉(zhuǎn)變,促進從耐受性狀態(tài)到免疫原性狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。這導(dǎo)致1型干擾素(IFNs)和炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生,實現(xiàn)T細胞免疫應(yīng)答[29]。與TLR類型的激動劑一起使用,可以明顯增強冷凍消融抗腫瘤的免疫反應(yīng),從而增加抗腫瘤的作用。TLR激動劑和抗CD40、抗OX40和CD137這些類型的受體激動劑聯(lián)合運用能夠增加TLR的協(xié)同治療作[30]。另有研究發(fā)現(xiàn),TLR1/2配體和全身性抗CTLA-4通過ADCC清除Tregs介導(dǎo)[31]可延緩腫瘤生長,提高生存期?,F(xiàn)有的數(shù)據(jù)明確指出,通過聯(lián)合應(yīng)用TLR激動劑和檢查點封鎖,免疫的先天和獲得性手臂之間存在協(xié)同作用[32]。TLRs激動劑在肺癌治療領(lǐng)域也是一個具有美好前景的研究方向。

        4 小結(jié)與展望

        冷凍消融技術(shù)在肺癌治療過程中,不管是單獨使用,還是聯(lián)合其他方法使用,都對機體免疫產(chǎn)生巨大的影響。初步研究證實,冷凍消融與免疫調(diào)節(jié)療法結(jié)合時,肺癌疫苗樣效應(yīng)能明顯增強。冷凍消融可以作為一種體內(nèi)疫苗接種工具,冷凍消融是一種不需要肺癌腫瘤抗原表征的體內(nèi)疫苗接種工具,由于其能有效地誘導(dǎo)針對腫瘤抗原的全身免疫反應(yīng),冷凍消融與新的治療選擇(粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子、Toll樣受體激動劑、細胞過繼療法、免疫檢查點抑制劑等)將提供更廣泛的免疫增強療法,有望應(yīng)用于臨床。因此,探究最佳冷凍免疫參數(shù)和免疫調(diào)節(jié)療法的有機結(jié)合,是冷凍消融抗肺癌作用的巨大研究領(lǐng)域,更是腫瘤治療研究的延伸。

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