王 妤,畢 楠
國家癌癥中心,國家腫瘤臨床醫(yī)學(xué)研究中心,中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院/北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院腫瘤醫(yī)院放療科,北京 100021
放療在惡性腫瘤的治療中具有重要作用,是局部治療的有效方法之一。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為,放療可通過直接或間接地破壞脫氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,DNA)雙鏈從而殺傷腫瘤細(xì)胞,近年來多項(xiàng)研究[1-3]發(fā)現(xiàn),放療也能夠通過調(diào)節(jié)局部以及全身免疫反應(yīng),發(fā)揮抗腫瘤免疫效應(yīng)。目前,隨著免疫檢查點(diǎn)抑制劑(immune checkpoint inhibitor,ICI)的發(fā)展與免疫治療的推廣,放療的免疫調(diào)節(jié)效應(yīng)以及放療與免疫治療聯(lián)合應(yīng)用的協(xié)同作用,引起了廣泛的關(guān)注與討論。然而,放療的免疫調(diào)節(jié)效應(yīng)具有雙面性,既能增強(qiáng)宿主抗腫瘤免疫反應(yīng),也可能在某些情況下產(chǎn)生免疫抑制效應(yīng)。在放療聯(lián)合ICI治療的臨床實(shí)踐中,觀察到放療照射野外的遠(yuǎn)處病灶可出現(xiàn)有效的抗腫瘤免疫應(yīng)答,即“遠(yuǎn)隔效應(yīng)(abscopal effect)”,進(jìn)一步證實(shí)了放療的免疫調(diào)節(jié)與免疫協(xié)同作用[4]。因此,放療與ICI的聯(lián)合應(yīng)用可能產(chǎn)生復(fù)雜的交互影響。本文將圍繞放療免疫調(diào)節(jié)效應(yīng)的最新研究進(jìn)展,闡明其作用機(jī)制,分析放療與免疫治療協(xié)同作用的潛在理論基礎(chǔ),并探討放療聯(lián)合ICI治療的臨床應(yīng)用成果與亟待解決的問題,以期為提高惡性腫瘤的綜合治療效果提供參考。
放療發(fā)揮抗腫瘤免疫反應(yīng)中存在關(guān)鍵的分子機(jī)制,主要包括電離輻射引發(fā)免疫原性細(xì)胞死亡(immunogenic cell death,ICD),這一過程能夠?qū)е履[瘤細(xì)胞釋放特異性抗原,從而刺激腫瘤特異性T淋巴細(xì)胞亞群的克隆擴(kuò)增[5-6]??乖蔬f細(xì)胞(antigen presenting cell,APC)捕獲特異性抗原并與主要組織相容性復(fù)合體(major histocompatibility complex,MHC)結(jié)合后,抗原呈遞并激活輔助性T細(xì)胞(T helper cell,Th)。活化的T細(xì)胞主要包括細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞(cytotoxic T lymphocyte,CTL)以及自然殺傷(natural killer,NK)細(xì)胞,這些細(xì)胞均能夠發(fā)揮抗腫瘤免疫效應(yīng),從而有效地消滅腫瘤細(xì)胞[7]。因此,放療引發(fā)ICD的這一關(guān)鍵機(jī)制主要在于刺激T淋巴細(xì)胞的募集與分化,促進(jìn)T淋巴細(xì)胞識(shí)別并有效地攻擊腫瘤細(xì)胞。
研究[8]認(rèn)為,放療能夠通過形成活性氧(reactive oxygen species,ROS)等氧化應(yīng)激源,引發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激從而介導(dǎo)腫瘤ICD的發(fā)生。Li等[9]發(fā)現(xiàn)近紅外射線輻照后可誘導(dǎo)細(xì)胞表面強(qiáng)烈的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)以及鈣網(wǎng)蛋白暴露,從而刺激樹突狀細(xì)胞(dendritic cell,DC)的抗原呈遞功能,并通過增加CD8+T淋巴細(xì)胞增殖以及細(xì)胞毒性細(xì)胞因子分泌等一系列免疫反應(yīng)的激活,促進(jìn)ICD相關(guān)的抗腫瘤免疫應(yīng)答。因此,ICD這一過程伴隨著多種抗原釋放的增加以及損傷相關(guān)分子模式(damage-associated molecular pattern,DAMP),從而參與免疫反應(yīng)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的激活,促進(jìn)抗腫瘤免疫反應(yīng)[10-11]。DAMP是放療誘導(dǎo)ICD發(fā)生所必須的關(guān)鍵分子步驟,其中主要包括鈣網(wǎng)蛋白和熱激蛋白的細(xì)胞表面表達(dá)、高遷移率族蛋白B1的釋放以及三磷酸腺苷的主動(dòng)分泌[12-13]。DAMP能夠使腫瘤相關(guān)性抗原(tumorassociated antigen,TAA)的表達(dá)增加,這些抗原主要是放療驅(qū)動(dòng)免疫原性突變所致的新抗原,同時(shí)伴隨著炎癥因子的釋放,DAMP也可增強(qiáng)活化CD8+T淋巴細(xì)胞的功能,近期的一些研究顯示放療能夠重塑腫瘤浸潤性T淋巴細(xì)胞的T細(xì)胞受體庫[14-15]。
干擾素基因刺激蛋白(stimulator of interferon genes,STING)是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的一種銜接蛋白,用于調(diào)控先天免疫信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。環(huán)磷酸鳥苷-腺苷合酶(cyclic GMP-AMP synthase,cGAS)是一種核苷酸轉(zhuǎn)移酶,能夠感知細(xì)胞質(zhì)DNA并激活STING-TBK1-IRF-3信號軸,誘導(dǎo)產(chǎn)生Ⅰ型干擾素信號。cGAS-STING通路與Ⅰ型干擾素信號是宿主感應(yīng)病原體DNA并激活免疫應(yīng)答反應(yīng)的關(guān)鍵機(jī)制,并且多項(xiàng)研究證實(shí)cGAS-STING在自身免疫性疾病、抗病毒以及抗腫瘤的先天性與適應(yīng)性免疫反應(yīng)中具有重要作用[16-17]。而放療促進(jìn)抗腫瘤免疫應(yīng)答的另一個(gè)關(guān)鍵機(jī)制就是通過激活cGAS-STING信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,引發(fā)Ⅰ型干擾素級聯(lián)反應(yīng)以發(fā)揮作用[18]。首先,放療促進(jìn)細(xì)胞核中雙鏈DNA(double-stranded DNA,dsDNA)的釋放,增加線粒體外膜的通透性,并且觸發(fā)細(xì)胞質(zhì)中線粒體DNA(mitochondrial DNA,mtDNA)的暴露,dsDNA與mtDNA均是啟動(dòng)cGAS-STING通路以及隨后Ⅰ型干擾素轉(zhuǎn)錄的有效介質(zhì),隨后,Ⅰ型干擾素信號在激活DC中有著至關(guān)重要的作用,DC被活化成熟后能夠?qū)⒖乖蔬f至T淋巴細(xì)胞,隨后腫瘤抗原特異性T淋巴細(xì)胞效應(yīng)被啟動(dòng),并且T淋巴細(xì)胞數(shù)量大幅增加,進(jìn)一步促進(jìn)了T淋巴細(xì)胞的激活與腫瘤適應(yīng)性免疫反應(yīng)的擴(kuò)增[19-21]。目前,STING已成為抗腫瘤免疫治療領(lǐng)域的潛在藥物靶點(diǎn)與研究熱點(diǎn),非核苷酸合成STING激動(dòng)劑已在動(dòng)物模型中被初步證實(shí)具有潛在療效,未來將可能成為與放療協(xié)同增敏的新型抗腫瘤免疫療法[22]。
MHC-Ⅰ類分子結(jié)合來源于細(xì)胞內(nèi)的內(nèi)源性抗原肽,能夠在細(xì)胞表面顯示并傳遞抗原信息,通過與CD8+T細(xì)胞結(jié)合而讓合成異常蛋白的病理性細(xì)胞被其識(shí)別并被有效殺傷,例如一些表達(dá)突變蛋白的腫瘤細(xì)胞,因此,MHC-Ⅰ型腫瘤抗原是抗腫瘤免疫反應(yīng)中重要的一環(huán)。然而,在多種惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展過程中,腫瘤細(xì)胞常常缺失或低表達(dá)MHC-Ⅰ類分子,從而逃避T淋巴細(xì)胞的識(shí)別與攻擊,即腫瘤細(xì)胞能夠通過失去MHC-Ⅰ類抗原呈遞的機(jī)制以實(shí)現(xiàn)免疫逃逸,而這不僅會(huì)損害先天性免疫應(yīng)答的抗腫瘤作用,更會(huì)削弱一些通過重新激活CD8+T淋巴細(xì)胞從而發(fā)揮抗腫瘤效應(yīng)的免疫治療效果[23-24]。近年來研究[25-26]發(fā)現(xiàn),放療能夠通過上調(diào)腫瘤細(xì)胞表面的MHC-Ⅰ類分子表達(dá),增加CD8+及CD4+T淋巴細(xì)胞浸潤及其對腫瘤細(xì)胞的抗原識(shí)別,以提高宿主免疫系統(tǒng)對于腫瘤細(xì)胞的識(shí)別殺傷能力。Lin等[27]的研究顯示,放療誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的小細(xì)胞外囊泡(small extracellular vesicle,sEV),即一種攜帶MHC分子的納米級囊泡,能夠富集腫瘤抗原與熱激蛋白,從而成為新型TAA并增強(qiáng)腫瘤抗原呈遞與抗原可視性,促進(jìn)CD8+及CD4+T淋巴細(xì)胞的免疫浸潤及其對腫瘤細(xì)胞的抗原識(shí)別,以增強(qiáng)抗腫瘤免疫效應(yīng)。Seyedin等[28]發(fā)現(xiàn)放療能夠以劑量依賴的方式增加MHC-Ⅰ的結(jié)直腸癌細(xì)胞表面表達(dá),并在動(dòng)物模型中增強(qiáng)對ICI的療效應(yīng)答。2023年,于金明院士團(tuán)隊(duì)[29]發(fā)現(xiàn)放療還可上調(diào)宮頸癌上皮細(xì)胞的MHC-Ⅱ類基因表達(dá),以提高其免疫原性。
除了直接的腫瘤細(xì)胞殺傷作用,放療還能夠調(diào)節(jié)腫瘤免疫微環(huán)境(tumor immune microenvironment,TIME),使其從免疫抑制的“冷”腫瘤狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槊庖呒せ畹摹盁帷蹦[瘤狀態(tài)[30]。首先,放療可刺激腫瘤細(xì)胞與基質(zhì)細(xì)胞釋放促炎介質(zhì)、趨化因子的釋放,包括CXCL9、CXCL10、CXCL11與CXCL16等,能夠促進(jìn)DC、巨噬細(xì)胞與T淋巴細(xì)胞的免疫浸潤并增加細(xì)胞豐度,從而有效激活TIME[31]。此外,Ren等[32]發(fā)現(xiàn),宮頸癌放療后可誘導(dǎo)腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(tumor-associated macrophages,TAM)的數(shù)量增加,并促進(jìn)M2表型巨噬細(xì)胞向M1表型誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)陽性巨噬細(xì)胞的極化轉(zhuǎn)變,以及生物顆粒吞噬能力的顯著增加。而M1表型iNOS陽性巨噬細(xì)胞能夠誘導(dǎo)Th1趨化因子表達(dá),釋放多種炎性細(xì)胞因子,募集CD8+及CD4+T淋巴細(xì)胞,進(jìn)而發(fā)揮腫瘤殺傷作用[33]。因此,放療能夠重編碼TAM表型,有助于將免疫抑制性巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化為具有免疫原性的促炎性巨噬細(xì)胞,從而介導(dǎo)有效的抗腫瘤免疫反應(yīng)。Sun等[34]發(fā)現(xiàn)單磷酰脂質(zhì)A與干擾素γ能夠?qū)AM重編碼為具有抗腫瘤活性的M1表型巨噬細(xì)胞,通過TAM釋放的細(xì)胞因子間接激活CTL發(fā)揮抗腫瘤免疫效應(yīng)。因此,放療驅(qū)動(dòng)應(yīng)激信號重塑TIME的理論原理,主要在于放療能夠促進(jìn)多種免疫調(diào)節(jié)蛋白、黏附分子、細(xì)胞因子以及促氧化劑等增加,從而正向激活腫瘤微環(huán)境與抗腫瘤免疫應(yīng)答[35]。
放療導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞DNA雙鏈的破壞,通過ATM/ATR/Chk1激酶途徑,直接上調(diào)腫瘤細(xì)胞表面的程序性細(xì)胞死亡蛋白配體-1(programmed cell death protein ligand 1,PD-L1)表達(dá),因此可能更有助于PD-L1抑制劑與程序性死亡蛋白-1(programmed cell death protein 1,PD-1)抑制劑發(fā)揮作用,增強(qiáng)放療聯(lián)合ICI治療的協(xié)同作用。此外,放療也可通過增加干擾素γ等方式間接上調(diào)腫瘤細(xì)胞表面的PD-L1等免疫檢查點(diǎn)表達(dá)水平,因此放療是提高ICI療效的潛在有效方案之一[31,36]。死亡受體FAS是一種能夠誘導(dǎo)程序性細(xì)胞死亡的細(xì)胞表面分子,F(xiàn)AS與其特異性配體FAS-L結(jié)合后可使得誘導(dǎo)細(xì)胞死亡的信號復(fù)合體募集,隨后激活介導(dǎo)細(xì)胞凋亡的細(xì)胞凋亡蛋白酶,啟動(dòng)細(xì)胞毒性信號,從而有效地促進(jìn)局部與全身抗腫瘤免疫應(yīng)答。Yu等[37]在肝轉(zhuǎn)移臨床前模型中觀察到了系統(tǒng)性免疫荒漠狀態(tài),即活化的抗原特異性FAS+CD8+T淋巴細(xì)胞與FASL+CD11b+F4/80+單核細(xì)胞源性巨噬細(xì)胞相互作用后發(fā)生凋亡,并且肝轉(zhuǎn)移癌患者的外周血T淋巴細(xì)胞數(shù)量減少,T淋巴細(xì)胞多樣性與功能性均降低,而肝定向放療能夠消除免疫抑制性的肝臟巨噬細(xì)胞,增加肝臟T淋巴細(xì)胞的存活率。因此,肝轉(zhuǎn)移瘤可通過與FAS/FAS-L途徑相關(guān)的CD8+T淋巴細(xì)胞缺失協(xié)同宿主外周耐受機(jī)制引起獲得性免疫耐藥,而放療可消除該免疫抑制并促進(jìn)全身抗腫瘤免疫反應(yīng)[37]。此外,有研究顯示,放療可活化內(nèi)源性凋亡信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,上調(diào)腫瘤細(xì)胞表面的FAS凋亡受體表達(dá),介導(dǎo)CTL與腫瘤細(xì)胞FAS的結(jié)合并促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡,因此FAS表達(dá)上調(diào)可能是放療增加腫瘤細(xì)胞對于免疫反應(yīng)介導(dǎo)細(xì)胞死亡易感性的重要機(jī)制之一[6]。
放療導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞內(nèi)dsDNA的積累,從而激活cGAS/STING信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,促進(jìn)Ⅰ型干擾素基因的轉(zhuǎn)錄[19]。STING能夠通過其下游的傳導(dǎo)信號激活不同的干擾素刺激基因。然而,在某些情況下,干擾素信號也可能產(chǎn)生有害影響,導(dǎo)致治療抵抗,例如腫瘤細(xì)胞的重復(fù)照射可誘導(dǎo)慢性Ⅰ型干擾素與干擾素刺激的基因表達(dá),能夠誘導(dǎo)效應(yīng)T淋巴細(xì)胞表達(dá)抑制性因子并使T淋巴細(xì)胞功能耗竭,從而通過多種抑制途徑介導(dǎo)治療抵抗與腫瘤免疫逃逸[38-39]。2016年,Benci等[40]發(fā)現(xiàn)延長的干擾素信號協(xié)同導(dǎo)致PD-L1依賴性與PD-1非依賴性的ICI治療抵抗,以及ICI與放療聯(lián)合治療抵抗,持續(xù)的干擾素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)使得腫瘤細(xì)胞獲得STAT1相關(guān)表觀基因組變化,并增加干擾素刺激基因和多種T細(xì)胞抑制受體配體的表達(dá),而Ⅰ型與Ⅱ型干擾素均能導(dǎo)致以上腫瘤抵抗與ICI耐藥。
放療激活cGAS-STING信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路從而促進(jìn)干擾素刺激基因轉(zhuǎn)錄,而干擾素γ與Ⅰ型干擾素均能夠上調(diào)腫瘤細(xì)胞表面的PD-L1表達(dá),從而增加腫瘤細(xì)胞的免疫逃逸,并進(jìn)一步誘導(dǎo)T淋巴細(xì)胞耗竭,削弱抗腫瘤免疫反應(yīng)。此外,有研究顯示放療不僅能夠上調(diào)腫瘤細(xì)胞表面的PD-L1表達(dá),還能夠調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境中免疫細(xì)胞表面包括PD-L1在內(nèi)的多種免疫檢查點(diǎn)配體的表達(dá),從而產(chǎn)生抗腫瘤免疫抑制效應(yīng)[21,41]。同時(shí),吲哚胺2,3-雙加氧酶(indoleamine 2, 3-dioxygenase,IDO)是腫瘤細(xì)胞與免疫細(xì)胞均具有的一種與腫瘤增殖與免疫抑制相關(guān)的酶,也能夠被干擾素γ與Ⅰ型干擾素上調(diào),作為免疫抑制因子發(fā)揮作用。先前研究顯示,IDO能夠?qū)е耇淋巴細(xì)胞耗竭并上調(diào)抑制性受體與配體的表達(dá),與此同時(shí),DC表面IDO1過表達(dá)與T淋巴細(xì)胞擴(kuò)增減少相關(guān),在多種腫瘤中,IDO1與患者較差的臨床預(yù)后相關(guān)[42-43]。
放療激活的STING信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路能夠進(jìn)一步增強(qiáng)調(diào)節(jié)性T淋巴細(xì)胞(regulatory T cell,Treg)、髓系來源的抑制性細(xì)胞(myeloidderived suppressor cell,MDSC)的動(dòng)員,從而消除腫瘤免疫原性。既往研究[44]發(fā)現(xiàn)放療可誘導(dǎo)腫瘤組織內(nèi)Treg數(shù)量的顯著增加,而Treg與MDSC在癌癥與其他疾病中被證明具有負(fù)向調(diào)控免疫應(yīng)答的功能。其中,MDSC通過多種途徑和機(jī)制發(fā)揮免疫抑制功能,可通過表達(dá)Arg-1及iNOS,并產(chǎn)生ROS等抑制淋巴細(xì)胞功能的免疫應(yīng)答。腫瘤病灶的局部放療能夠上調(diào)CC族趨化因子配體(chemokine ligand,CCL)2與CCL5的產(chǎn)生,這與Treg以及單核細(xì)胞的募集有關(guān),募集的單核細(xì)胞通過腫瘤壞死因子-α介導(dǎo)的方式激活Treg,抑制腫瘤免疫反應(yīng),降低療效[33,45]。Persa等[46]認(rèn)為在不同劑量的放療后,Treg產(chǎn)生的轉(zhuǎn)化生長因子β(transforming growth factor,TGF-β)與白細(xì)胞介素10(interleukin-10,IL-10)等增加,通過分泌TGF-β與IL-10等抑制性細(xì)胞因子,Treg能夠進(jìn)一步增強(qiáng)MDSC的免疫抑制作用,從而削弱淋巴細(xì)胞的先天性與適應(yīng)性免疫反應(yīng)[47-48]。
淋巴細(xì)胞減少是放療中常見的不良反應(yīng)之一,由于骨髓造血干細(xì)胞對于放射線極為敏感,因此,即使相對較低的放療劑量也可能導(dǎo)致骨髓暫時(shí)性功能抑制,而較高的放療劑量可能會(huì)導(dǎo)致骨髓造血功能不可逆轉(zhuǎn)的損害。在臨床實(shí)踐中,往往給予患者能夠達(dá)到殺傷腫瘤細(xì)胞目的的一定照射劑量,因此部分患者在放療期間可能出現(xiàn)較嚴(yán)重的骨髓功能抑制,使得淋巴細(xì)胞數(shù)量大幅減少、抗腫瘤免疫功能相應(yīng)降低[49]。此外,外周血循環(huán)中的單核細(xì)胞也對電離輻射高度敏感,每周連續(xù)5日重復(fù)的常規(guī)分割放療可能造成潛在的細(xì)胞毒性損傷,使遷移至外周循環(huán)的免疫效應(yīng)細(xì)胞耗竭,抑制抗腫瘤免疫效應(yīng),并加速衰老相關(guān)的克隆造血,甚至可能導(dǎo)致外周循環(huán)單核細(xì)胞的長期升高[50]。放療導(dǎo)致淋巴細(xì)胞減少的另一個(gè)潛在機(jī)制是淋巴器官的受照,幼稚T細(xì)胞對放射線極為敏感,即使低劑量照射淋巴器官也會(huì)導(dǎo)致p53介導(dǎo)的快速凋亡,這與淋巴細(xì)胞數(shù)量減少、T細(xì)胞促凋亡活性以及不良生存結(jié)局相 關(guān)[33]。
約60年前,腫瘤放療學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了放療的“遠(yuǎn)隔效應(yīng)”,即在遠(yuǎn)離放療照野的部位觀察到腫瘤的有效治療反應(yīng)[51]。當(dāng)時(shí)文獻(xiàn)報(bào)道的放療遠(yuǎn)隔效應(yīng)并不多,1960年-2018年僅報(bào)告47例。然而,隨著免疫治療時(shí)代的到來,這一數(shù)字迅速增長,可能由于放療與ICI的聯(lián)合應(yīng)用,促進(jìn)全身免疫系統(tǒng)產(chǎn)生抗腫瘤效應(yīng)。2012年P(guān)ostow等[52]在1篇病例報(bào)道中首次提及放療聯(lián)合ICI治療的遠(yuǎn)隔效應(yīng):1例黑色素瘤患者,接受寡轉(zhuǎn)移灶局部放療聯(lián)合伊匹木單抗(ipilimumab)免疫治療,隨后該患者出現(xiàn)放療野以外的遠(yuǎn)處病變消退。隨后,越來越多的研究陸續(xù)報(bào)道了放療聯(lián)合ICI治療時(shí)的遠(yuǎn)隔效應(yīng),并觀察到放療野外遠(yuǎn)端病灶內(nèi)免疫細(xì)胞的浸潤增加與抗腫瘤免疫反應(yīng)的增強(qiáng)。2015年,Golden等[53]通過放療調(diào)節(jié)粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子免疫原性的一項(xiàng)原理論證性臨床試驗(yàn),首次臨床驗(yàn)證了放療的遠(yuǎn)隔效應(yīng)。該研究采用西蒙兩段式設(shè)計(jì),共納入了41例患者,第一階段10例患者納入研究,其中在4例患者中觀察到遠(yuǎn)隔效應(yīng)。第二階段,納入另外31例患者,累積41例患者中有11例(26.8%,95%CI:14.2 ~ 42.9)出現(xiàn)遠(yuǎn)隔效應(yīng)。根據(jù)患者的遠(yuǎn)隔緩解狀態(tài)進(jìn)行分組后,無遠(yuǎn)隔緩解患者的死亡風(fēng)險(xiǎn)是有遠(yuǎn)隔緩解患者的2倍以上。該研究結(jié)果表明,放療與免疫治療聯(lián)合能夠在實(shí)體轉(zhuǎn)移性腫瘤中引起遠(yuǎn)隔效應(yīng),且轉(zhuǎn)移部位的遠(yuǎn)隔緩解可以預(yù)測更好的生存結(jié)局[53]。
2017年,Shaverdian等[54]對于晚期非小細(xì)胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)接受人源化PD-1單克隆抗體帕博利珠單抗(pembrolizumab)免疫治療的Ⅰ期KEYNOTE-001研究進(jìn)行了二次分析,發(fā)現(xiàn)相較于從未接受放療的患者,在帕博利珠單抗治療前(中位間隔時(shí)間9個(gè)月)接受放療的患者有顯著增加的生存獲益,提示放療聯(lián)合帕博利珠單抗可協(xié)同獲益。2019年的多中心隨機(jī)對照Ⅱ期PEMBRO-RT研究[55],在晚期NSCLC患者中通過局部立體定向放射治療(stereotactic body radiation therapy,SBRT)聯(lián)合帕博利珠單抗維持免疫治療,觀察到了顯著更高的客觀緩解率,初步明確了晚期NSCLC中局部SBRT聯(lián)合免疫治療的可行性與有效性。隨后,Theelen等[56]對Ⅱ期PEMBRO-RT研究以及Ⅰ/Ⅱ期MDACC研究進(jìn)行了匯總分析,發(fā)現(xiàn)相較于帕博利珠單抗單藥治療,放療聯(lián)合帕博利珠單抗能夠顯著改善轉(zhuǎn)移性NSCLC患者生存情況,提高了照射野外(遠(yuǎn)隔)有效率與最佳遠(yuǎn)隔病灶控制率,由此證明了放療聯(lián)合ICI治療具有遠(yuǎn)隔效應(yīng)與協(xié)同獲益。
目前,關(guān)于放療聯(lián)合免疫治療遠(yuǎn)隔效應(yīng)的多項(xiàng)臨床研究正在進(jìn)行之中,包括盧鈾團(tuán)隊(duì)開展的晚期NSCLC中SBRT聯(lián)合低劑量放療(low-dose radiotherapy,LDRT)聯(lián)合PD-1抑制劑信迪利單抗(sintilimab)免疫治療的一項(xiàng)Ⅰ期臨床研究(NCT03812549),旨在探索不同放療分割模式在放療與免疫治療聯(lián)合應(yīng)用中的臨床效果與安全性。來自韓國的一項(xiàng)前瞻性單臂研究KROG22-11(NCT05733156)將納入多發(fā)轉(zhuǎn)移的晚期癌癥患者,以遠(yuǎn)隔效應(yīng)發(fā)生率為主要研究終點(diǎn),在未來進(jìn)一步分析SBRT同步聯(lián)合LDRT帶來的遠(yuǎn)隔效應(yīng)獲益。
2018年,F(xiàn)ormenti等[57]發(fā)現(xiàn)在化療失敗的晚期NSCLC患者中,放療聯(lián)合細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原4(cytotoxic T lymphocyte-associated antigen 4,CTLA-4)抑制劑能夠有效地誘導(dǎo)全身性T淋巴細(xì)胞抗腫瘤反應(yīng)。該研究中,CTLA-4抑制劑單藥或聯(lián)合化療均未能顯示顯著效果,但CTLA-4抑制劑聯(lián)合放療具有顯著的抗腫瘤效應(yīng),對受試者血樣本分析,發(fā)現(xiàn)放療后血清干擾素β升高與T淋巴細(xì)胞克隆的早期動(dòng)態(tài)變化是強(qiáng)有效的療效預(yù)測因子。對其中1例評效完全緩解的患者進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)CD8+T淋巴細(xì)胞的大量擴(kuò)增并識(shí)別由放療上調(diào)的基因編碼的新抗原。該研究對遠(yuǎn)隔效應(yīng)發(fā)生機(jī)制的解釋是:放療誘導(dǎo)的免疫原性突變暴露給機(jī)體免疫系統(tǒng)后,導(dǎo)致照射野外的腫瘤受到循環(huán)免疫細(xì)胞的攻擊而出現(xiàn)遠(yuǎn)處抗腫瘤應(yīng)答。目前,對于臨床中可觀察到的放療聯(lián)合ICI治療時(shí)遠(yuǎn)隔效應(yīng)的確切機(jī)制仍不明確。2022年,于金明院士團(tuán)隊(duì)[4]總結(jié)并提出可以從宏觀、分子與基因三個(gè)層面理解放療與免疫治療聯(lián)合的遠(yuǎn)隔效應(yīng):宏觀層面,全身系統(tǒng)性的ICI治療有效,使得遠(yuǎn)隔部位的腫瘤細(xì)胞死亡、腫瘤體積縮??;分子層面,放療聯(lián)合ICI治療時(shí)照射野外有細(xì)胞因子激活、抗原釋放、DAMP等分子層面的改變,產(chǎn)生遠(yuǎn)隔部位的抗腫瘤分子應(yīng)答;基因?qū)用?,局部放療?lián)合ICI治療可導(dǎo)致遠(yuǎn)隔部位腫瘤細(xì)胞內(nèi)DNA損傷等情況出現(xiàn)。
放療聯(lián)合ICI治療的遠(yuǎn)隔效應(yīng)影響因素很多,主要包括放療的劑量與分割、放療照射部位、患者的疾病狀態(tài)與腫瘤特點(diǎn)、放療聯(lián)合免疫治療的順序、免疫藥物選擇等。在放療的分割劑量方面,有學(xué)者認(rèn)為放療對免疫應(yīng)答的正向調(diào)節(jié)在一定范圍內(nèi)可能具有“劑量依賴性”,但≥15 Gy的高劑量放療導(dǎo)致免疫抑制效應(yīng)增加[4,58]。2021年,Herrera等[59]發(fā)現(xiàn)LDRT更能夠發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用,通過誘導(dǎo)先天性與適應(yīng)性免疫應(yīng)答,實(shí)現(xiàn)分子層面的抗腫瘤免疫激活。Patel等[60]也發(fā)現(xiàn)低劑量率照射后能夠重塑TIME,以增強(qiáng)對于ICI治療的療效應(yīng)答。此外,LDRT還能夠改善效應(yīng)免疫細(xì)胞在遠(yuǎn)處腫瘤病灶中的浸潤與功能[61]。由此,有學(xué)者提出將這種LDRT照射野外出現(xiàn)的腫瘤治療反應(yīng)命名為“放療遠(yuǎn)端效應(yīng)(radscopal effect)”,以期通過低劑量率照射,更有效地配合ICI發(fā)揮遠(yuǎn)隔部位的抗腫瘤免疫效應(yīng)[4]。
此外,免疫治療的藥物選擇對于放療與免疫治療聯(lián)合的遠(yuǎn)隔效應(yīng)可能也具有一定影響,由于淋巴細(xì)胞在放療的免疫調(diào)節(jié)效應(yīng)中具有重要作用[48],放療聯(lián)合ICI,例如CTLA-4、PD-1/PD-L1抑制劑等,能夠通過擴(kuò)大效應(yīng)T淋巴細(xì)胞的作用,發(fā)揮放療與免疫治療時(shí)的協(xié)同作用。其中,放療聯(lián)合CTLA-4抑制劑是首先被證實(shí)有效的放療免疫組合之一[57],然而腫瘤細(xì)胞的PD-L1表達(dá)往往會(huì)在放療后出現(xiàn)上調(diào),因此放療聯(lián)合PD-1/PD-L1抑制劑也具有很強(qiáng)的理論基礎(chǔ),并已在多項(xiàng)臨床研究中得到證實(shí),目前免疫治療的藥物種類不斷擴(kuò)大,例如TGF-β等不同靶點(diǎn)的新型免疫調(diào)節(jié)劑、癌癥疫苗等,眾多的基礎(chǔ)及臨床前研究為放療聯(lián)合免疫治療的不同模式奠定了理論基礎(chǔ)。
綜上所述,從基礎(chǔ)研究到臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用,放療的免疫調(diào)節(jié)效應(yīng)都具有重要作用與意義,一方面放療能夠通過多種機(jī)制促進(jìn)抗腫瘤免疫應(yīng)答,增加免疫聯(lián)合治療效果,另一方面放療也可通過不同途徑產(chǎn)生免疫抑制作用,降低患者的適應(yīng)性與先天性免疫反應(yīng)。其中,放療正向促進(jìn)局部與全身抗腫瘤免疫反應(yīng)的關(guān)鍵原理包括:誘導(dǎo)ICD從而促進(jìn)T淋巴細(xì)胞增殖與活化;激活STING通路引發(fā)Ⅰ型干擾素反應(yīng);上調(diào)腫瘤細(xì)胞表面的MHC-Ⅰ表達(dá),增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞免疫原性與抗原可視度;刺激腫瘤細(xì)胞與基質(zhì)細(xì)胞多種炎癥因子的標(biāo)志性釋放,重塑TIME;增加腫瘤細(xì)胞表面免疫檢查點(diǎn)以及FAS表達(dá),加強(qiáng)抗腫瘤免疫效應(yīng)。放療的負(fù)向免疫抑制機(jī)制則主要包括:放療誘導(dǎo)慢性Ⅰ型干擾素和干擾素刺激基因表達(dá);上調(diào)腫瘤表面PD-L1與IDO表達(dá);增強(qiáng)抑制性免疫細(xì)胞的功能;引起淋巴細(xì)胞減少與免疫效應(yīng)細(xì)胞耗竭。此外,遠(yuǎn)隔效應(yīng)與放療遠(yuǎn)端效應(yīng),是構(gòu)成放療聯(lián)合ICI協(xié)同作用的重要基礎(chǔ),并已在臨床實(shí)踐中得到了療效獲益的初步驗(yàn)證。目前,放療免疫聯(lián)合治療的最佳臨床模式仍在探索之中,值得未來進(jìn)一步研究,這將顯著改善癌癥患者的生存預(yù)后,促進(jìn)多學(xué)科綜合診療的科學(xué)進(jìn)步,從基礎(chǔ)到臨床層面推動(dòng)癌癥精準(zhǔn)治療的蓬勃發(fā)展。
利益沖突聲明:所有作者均聲明不存在利益沖突。