放疗联合免疫检查点抑制剂在晚期非小细胞肺癌中的研究进展*

陈正庭，曹轲 综述，李文辉，常莉审校

650118 昆明，昆明医科大学第三附属医院/云南省肿瘤医院 放射治疗中心(陈正庭、曹轲、李文辉、常莉);650118 昆明，昆明医科大学第三附属医院/云南省肿瘤医院 云南省肺癌研究重点实验室(陈正庭、曹轲)

非小细胞肺癌(Non-small cell lung cancer，NSCLC)患者约占肺癌总数的85%，多数患者确诊时疾病已出现进展或转移，放射治疗(Radiotherapy，RT)是NSCLC主要的治疗手段之一。尽管放疗、同步放化疗、分子治疗等方法的进步已极大提高了NSCLC患者的预后，NSCLC患者的5年总生存率仍较低[1-4]。近年来，免疫检查点抑制剂(Immune checkpoint inhibitors，ICIs)治疗的研究带来一个又一个惊喜，纳武单抗(Nivolumab)将IV期NSCLC的5年生存率从5%提高到16%[5]，帕姆单抗(Pembrolizumab)联合化疗相比传统化疗明显延长IV期NSCLC患者总生存(OS)及无进展生存期(PFS)[6]，以PD-1/L1抗体为代表的ICIs治疗已成为晚期无靶向指征NSCLC的一线治疗方案。此时，放疗联合ICIs治疗是否具有协同作用及毒副反应叠加与否的问题引起广泛关注。既往观点认为放疗可能杀伤免疫细胞而抑制机体自身抗肿瘤免疫，故可能减弱免疫治疗的疗效；但也有研究认为放疗具有远隔效应[7]，且可能通过调节肿瘤免疫微环境等方式增强免疫治疗的疗效和敏感性[8-9]。然而，放疗联合ICIs治疗的有效性和安全性在NSCLC中尚未得到有力证实。有鉴于此，本文将总结放疗联合ICIs在晚期NSCLC中的热点问题及相关研究，为NSCLC综合治疗策略的制定提供参考。

1 放疗联合CTLA-4抗体

免疫检查点的存在可避免免疫系统对自身组织的攻击，进而避免出现自身免疫疾病。然而，肿瘤细胞也可通过激活免疫检查点相关通路而逃避免疫系统的识别和攻击。目前发现的免疫检查点包括：CTLA-4、PD-1/PD-L1、LAG-3、B7-H3、 B7-H4、 VISTA、 CEACAM1、 BLTA等；肺癌治疗中应用最多的ICIs主要是CTLA-4单抗、 PD-1单抗和PD-L1单抗。细胞毒T淋巴细胞相关抗原4(cytotoxic T lymphocyte- associated antigen-4, CTLA-4)与其配体B7分子结合后可诱导T细胞无反应性，参与免疫反应的负调节，从而帮助肿瘤细胞逃避T细胞的杀伤作用。

伊匹单抗(Ipilimumab)是CTLA-4单克隆抗体的一种，能与CTLA-4结合并阻碍CTLA-4与其配体之间的相互作用，进而增强T淋巴细胞活化和增殖，诱导或增强抗肿瘤免疫效应。Golden等[9-10]首次报道放疗联合伊匹单抗在难治性转移性NSCLC中出现远隔效应，即局部放疗与照射部位外的肿瘤消退具有相关性，治疗后肿瘤浸润性细胞毒性T淋巴细胞(cytotoxic lymphocyte，CTL)增加，肿瘤退缩，1年内未见疾病进展。故作者推测放疗和伊匹单抗具有协同作用，并在II期临床试验中进一步验证(NCT02221739)[11]。

曲美母单抗(Tremelimumab)是另一种CTLA-4抗体。曲美母单抗联合PD-L1抗体度伐鲁单抗(Durvalumab)治疗晚期NSCLC的多中心开放Ib试验(NCT02000947)发现，该方法具有可控的毒性耐受和抗肿瘤效果，并且不受PD-L1表达情况限制；目前，已有随机多中心III期临床试验对此问题进行探讨[12-13]，有待相关研究探索曲美母单抗联合PD-1/L1抗体加放疗在NSCLC治疗中的作用。

2 放疗联合PD-1/L1抗体

PD-1表达于T细胞膜表面，与其配体PD-L1/L2 结合后可抑制T细胞的活化，从而抑制自身免疫疾病，并在炎症反应中保护正常组织受损。然而，多种肿瘤细胞高表达PD-L1，而PD-1与 PD-L1/L2结合会抑制T细胞的抗肿瘤免疫效应[14-15]。常用的PD-1抗体有：纳武单抗(Nivolumab)、帕姆单抗(Pembrolizumab)；PD-L1 抗体则包括：度伐鲁单抗(Durvalumab) 、阿特朱单抗(Atezolizumab)和阿维单抗(Avelumab)。这些抗体可以解除PD-1/L1的“免疫刹车”作用。

2.1 PD-1抗体

放疗与PD-1抗体联合对晚期NSCLC患者具有明显优势。对KEYNOTE-001试验结果[16]的二次分析发现，既往接受过任何放疗的晚期NSCLC患者与既往未接受过放疗的晚期NSCLC患者相比，帕姆单抗治疗的患者PFS和OS都显著延长 (随访32.5月，PFS：4.4个月vs2.1个月；OS：10.7 个月vs5.3 个月)，且安全性可接受。而其他诸多因素都与PFS无相关性，如从诊断到运用第一个周期免疫治疗的时间间隔、全身治疗的方案、性别、组织类型和分期，以及PD-L1表达情况。HCRN LUN 14-179研究(NCT02343952)正在进行当中，其初期数据也显示：对于不可切除的IIIA/B期NSCLC患者，同期放化疗(放疗剂量：59.4～66.6 Gy)后28～56天加入帕姆单抗进行巩固治疗可明显改善生存情况，并且毒副反应可控。该研究为II期开放、多中心的单臂试验，为帕姆单抗进入III期NSCLC的一线治疗方案提供了有力支持。

纳武单抗在晚期NSCLC治疗中的较好疗效同样已得到多项研究证实。值得一提的是CheckMate-078研究[17]；这项随机III期临床实验的数据显示，对于一线化疗进展或者不耐受的东亚NSCLC患者，纳武单抗组具有更高的缓解率(17%vs4%)和更小的副作用，而且患者生存期延长(OS :12个月vs9.6 个月)，首次为中国NSCLC患者带来使用纳武单抗的可靠数据。同期放化疗后加纳武单抗在局部晚期NSCLC中的研究RTOG 3505结果同样令人期待[18]。

2.2 PD-L1抗体

PD-L1单抗度伐鲁单抗在(局部)晚期NSCLC的治疗中已获得令人瞩目的临床试验数据，不可切除的III期NSCLC患者在接受同期放化疗(放疗剂量：54～66 Gy)的标准治疗后1～42天内，再接受度伐鲁单抗单抗的巩固治疗，获得明显延长的PFS和OS(与安慰剂组相比较，随访25.2个月，PFS：16.8个月vs5.6个月，OS：尚未达到vs28.7个月)，而3级及以上不良反应两组接近。因此，III期双盲的“PACIFIC”研究奠定了度伐鲁单抗在III期NSCLC治疗中的重要地位[19-21]，同时验证了放(化)疗续贯抗PD-L1治疗的安全性和有效性。

有Ib期临床试验(NCT03275597)在验证SBRT(stereotactic body radiotherapy)续贯双免疫检查点抑制剂度伐鲁单抗和曲美母单抗(CTLA-4抗体)对IV期NSCLC患者的治疗效果和毒副反应，更有随机II期临床试验(NCT02888743)探讨在双ICIs(度伐鲁单抗+曲美母单抗)同期联合高/低剂量放疗在转移性NSCLC 中的安全性(高剂量组：第 2周起行3次大剂量RT，低剂量组：第2、6、10、14周， 每6小时一次，每天2次RT)。这些研究的结果不仅可阐明放疗和双ICIs(CTLA-4单抗+PD-L1单抗)的疗效和安全性，还可能为不同分割模式RT联合双免疫治疗的选择提供一定参考。

与化疗相比，另一种PD-L1 单抗阿特朱单抗可明显改善非鳞NSCLC患者的总生存，而且安全性较好[22]。在NSCLC中，SBRT联合不同时序的阿特朱单抗治疗的I期研究(NCT02400814)正在纳入患者中。阿维单抗在转移性或耐药或复发的NSCLC中也表现出一定的疗效和可接受的安全性[23]，SBRT联合阿维单抗对早晚期NSCLC的治疗疗效和毒性的多项相关临床研究(NCT03158883、NCT0316973、 NCT03050554等)正在开展中。这些研究将为放疗联合PD-1/L1抑制剂治疗策略制定提供一定的数据支持，也提示目前阿维单抗在晚期NSCLC的综合治疗中具有巨大潜力。

2.3 放疗与PD-1/L1抗体的互相增敏作用

放疗抵抗是放疗失败的主要原因之一。常规分割放疗可能导致PD-L1表达上调，而PD-L1通过刺激细胞迁移和促进上皮间质转化(EMT)来诱导放疗抗拒的发生，下调PD-L1表达可通过促进肿瘤细胞凋亡而减轻放疗抗性。研究者在小鼠模型中发现，PD-L1 单抗和放疗联合可通过升高CD8+T细胞数量及降低髓源性抑制细胞和肿瘤浸润调节性T细胞(Tregs)而增强免疫抗肿瘤效果，可能与肿瘤抗原特异性记忆免疫应答有关；而在临床样本中也发现，放疗后PD-L1表达阴性的NSCLC患者具有更高的客观缓解率(ORR：88.0%vs43.1%)和疾病控制率(100.0%vs86.2%)[24-25]。因此，通过阻断PD-L1信号通路能改变放疗抵抗性，反过来放疗可以增加NSCLC患者对PD-1/L1抑制剂的反应，故放疗与这类抑制剂的联合可能解决肿瘤治疗中的关键难题—治疗抗性，但治疗顺序需慎重安排。

从另一个角度来看，基于放疗可以使药物不易到达的区域(如肿瘤坏死区/低灌注区)释放肿瘤抗原，以增强ICIs的抗肿瘤免疫效应，一项在研临床试验(NCT03313804)纳入根据FDA推荐指南使用ICIs治疗的晚期NSCLC患者，在第一次使用ICIs(帕姆单抗、纳武单抗或阿特朱单抗)后14天内接受全身系统某一部位的短程放疗，运用BED>100Gy的SBRT或者30Gy 3D-CRT，并观察6个月的PFS，对比联合治疗后PD-1+CD4+Th细胞，PD-1+CD8+T细胞较治疗前及在治疗期间的变化情况。因该试验准备纳入的病例数为57例，或许还可以对比不同放疗方式(SBRTvs3D-CRT)联合免疫治疗的优劣。

3 放疗联合ICIs的问题

3.1 放疗联合双ICIs

在NSCLC中，ICIs联合治疗与单一治疗相比具有更高的毒性发生率，然而联合治疗似乎有助于提高肿瘤反应率[26]。黑色素瘤的相关研究中已经发现，放疗联合CTLA-4抗体和PD-L1抗体治疗能克服耐药性，提高免疫反应[27]。而在晚期NSCLC中，一项I期单臂临床试验(NCT03168464)探讨既往接受过化疗，具有1个以上的可测量的病灶的转移性NSCLC，同期运用伊匹单抗联合大分割放疗(DT66Gy/5F)，并从治疗22天起加入PD-1抗体(纳武单抗)，首要观察指标为：3年客观缓解率是否能达到36%(NCT03168464)；该研究目前正在纳入患者。鉴于PD-1/L1单抗能使耗尽的CD8+T细胞活化，放疗可诱导肿瘤浸润性T细胞受体表达多样化[26]，并有研究发现CTLA-4抗体主要是通过清除肿瘤微环境中的调节性T细胞(Tregs)发挥抗肿瘤作用[27]，故而该试验研究的结果令人期待。

3.2 放疗剂量和分割方式

放疗可产生远隔效应的案例报道多见于大剂量照射模式下，张玉蛟教授研究组首创的I-SABR(免疫联合立体定向放射治疗)策略基于肿瘤是系统性、免疫性疾病的理论基础，证实I-SABR肿瘤疫苗效应为：释放肿瘤抗原，激活免疫反应，也是在大剂量分割模式下开展的[28]。随着放疗和免疫治疗的发展，放疗联合免疫治疗出现的远隔效应报道越来越多。然而，并非所有联合运用都能产生该效应，最佳放疗剂量和分割方式也并没有定论[29]。

动物模型显示：15～25Gy的单次大剂量照射可产生强大的CD8+T细胞依赖的免疫反应，使原发肿瘤退缩、复发减少、部分远处转移灶消失，而这种效果能被常规分割放疗或者辅助化疗所消除，并被免疫治疗所放大[30]。高达30Gy的单次放疗也可产生远隔效应，可能的机制是高剂量照射通过交叉提呈CD8+DC细胞和IFN-γ来提高CD8+T细胞浸润，从而使非照射区域病灶缓解[9]。其他的动物模型和临床研究也显示，当联合抗CTLA-4抗体时，大剂量分割模式优于单次大剂量照射[31-32]。鉴于多数研究仅限于基础和动物实验，亟需大样本的临床数据支持相关结论。

当然，也有研究报道常规分割也可能产生远隔效应[33]。在晚期NSCLC的放疗中，常规分割运用最多，故有多项放化疗/放疗(常规分割，3D-CRT/IMRT)联合免疫治疗的II/III期大型临床实验(如NOCOLAS、RTOG3505)正在开展当中。随着放疗技术的迅速发展，立体定向放射外科治疗(Stereotactic Radiosurgery,SRS)、立体定向放射治疗(Stereotactic Radiotherapy，SRT)和质子放疗等放疗方式的进一步开展，剂量问题成为放疗和免疫治疗联合的一项挑战，也是机遇。

3.3 治疗时序问题

放疗和免疫治疗的时序问题得到越来越多临床医生和学者的关注。在PACIFIC研究[21]中，ICIs治疗在同期放化疗之后的1～42天再开始，亚组分析对比不同时间开始(1～14天vs15～42天)，发现1～14天开始的亚组优于15～42天组，即在放化疗与ICIs续贯时，ICIs越早运用越能获益。然而，由于无论何时开始都能获益，分析尚有局限性，具体开始时间无明确定论[34]。

那同期进行放疗(±化疗)+ICIs的疗效是否更优？最新的两项回顾性研究[35-36]显示，同期联合SRS/SRT与ICIs治疗NSCLC，相比较单独SRS-SRT治疗组、SRS-SRT与ICIs非同期组(先放疗或者先免疫治疗)，同步组的新发脑转移率显著降低，局部控制率升高，改善总生存，而且毒副作用并没有增加。类似研究结果显示[37]：放疗在免疫治疗前或期间的6个月脑部肿瘤控制率为57%，而放疗在免疫治疗之后为0%(P=0.05)，KPS评分小于90分可能是总生存较差的预测因子。但这项研究纳入的脑转移NSCLC患者总共只有17例，需要更大样本数据的支持。

综合来看，在晚期NSCLC中，放疗联合ICIs同期优于其他时序，其次是放疗先于ICIs并且及早开始行ICIs治疗。免疫治疗药物的二联或者三联在与放疗结合时，治疗时序是否有其他的推荐目前尚无共识，有待进一步深入研究。

3.4 治疗疗效预测因子

在放疗联合ICIs的运用中，疗效预测因子目前尚无定论，而疗效预测因子有助于筛选能获得最佳受益的“靶向人群”，也是广受关注的热点之一。PD-L1是目前ICIs研究和临床中应用最多的生物标志物[38-39]，然而，最新的随机III临床试验CheckMate-078研究[17]和KEYNOTE-001研究[16]都显示：不同PD-L1表达水平的晚期NSCLC患者均能从PD-1单抗治疗中受益；再者，有研究发现放疗后患者PD-L1表达可升高而出现放疗抵抗，放疗后PD-L1表达阴性的NSCLC患者具有更高的客观缓解率和疾病控制率[40]。另外，PD-L1合并EGFR、ALK基因突变时，PD-L1的预测作用地位也下降：PD-L1≥25%的晚期NSCLC，EGFR-/ALK-组获得度伐鲁单抗治疗反应的患者比例高于EGFR+/ALK+组[41]。故在免疫治疗与放疗联合时，PD-L1所扮演的“预测角色”值得更加慎重而辩证地对待。

免疫治疗反应率与肿瘤突变负荷(tumor mutational burden，TMB)也具有显著正相关性。CheckMate-026研究[42]表明，在PD-L1表达≥5%的IV期或者复发NSCLC患者中，与标准化疗相比，纳武单抗并未提高PFS和OS；然而，在TMB高表达的患者中，纳武单抗组反应率显著升高(47%vs28%)，中位PFS明显延长(9.7月vs5.8月)。CheckMate-227研究[43]进一步证实：在携带高表达TMB的NSCLC患者中(TMB≥10 mut/Mb)，联合ICIs可显著提高PFS，TMB的预测作用独立于PD-L1表达水平。并且，最新研究显示液体活检TMB也可预测PD-L1抗体疗效[44]，显示出一定的应用前景，但存在着阈值不明确、检测技术不成熟等问题，待进一步深入研究探讨。

DNA损伤修复(DNA damage and repair，DDR)基因突变与TMB具有相关性[45]。放疗是以损伤肿瘤DNA以达到杀灭肿瘤细胞的治疗方式，DDR的缺陷可减少损伤细胞修复，增加放疗敏感性；同时，DDR缺陷可导致机体产生肿瘤特异性新抗原，从而引发T细胞介导的抗肿瘤免疫应答和新生抗原负荷、新生(癌生)抗原克隆性和T细胞活化，这些反应与ICIs的临床反应也具有相关性[46-47]。Teo等[48]报道，尿路上皮癌患者中DDR基因(有害)突变与抗PD-1/L1治疗获益密切相关。错配修复(Mismatch repair，MMR)基因表达缺失是DDR缺陷中的一种，可引起DNA复制过程中错配的累积,导致微卫星不稳定(Microsatellite instability，MSI)的发生。Le等[49]报道，肿瘤MMR基因缺陷可以预测PD-1抑制剂抗癌疗效；在86例患12种不同癌症的患者中，帕姆单抗对多种癌症有效,18名患者获得完全缓解，而这些产生响应的患者肿瘤组织中的MMR基因组修复通路均存在基因缺陷，从而奠定了MMR/MIS评估PD-1单抗在实体肿瘤中治疗获益的基础。综上，DDR/MMR/MIS可能也是NSCLC中放疗联合ICIs治疗的潜在生物标志之一。

在NSCLC放疗联合ICIs的疗效预测因子中，其他可能的因子有肿瘤浸润淋巴细胞(Tumor infiltrating lymphocyte,TIL)、P53、TGF-β、IFN-γ、中性粒/淋巴细胞比率(NLR)等，均有待更大规模的前瞻性相关研究确定RT+ICIs治疗疗效的最佳预测因子。

4 结 语

大量ICIs相关临床试验的受试者都是欧美人群，CheckMate-078研究奠定了首个PD-1抑制剂(纳武单抗)进入中国大陆的基础，纳武单抗被批准用于治疗EGFR突变阴性和ALK阴性及接受过含铂方案化疗进展或不可耐受的局部晚期或转移性成人NSCLC患者。那么在中国人群中，放疗联合免疫治疗是否也是协同作用的效果呢？其安全性和毒副作用如何，基础研究已有一定理论支持，有待积极开展相关临床试验来证实。

总之，尽管在晚期NSCLC中，放疗联合ICIs仍面临不少挑战，然而大量研究数据初步表明二者在一定的联合方式下具有协同作用，且并未增加毒副反应，给晚期NSCLC患者带来更多的生存获益。随着对放射生物学的深入理解、放疗技术与理念的进步以及更多免疫治疗方式的发展和完善，放疗联合免疫治疗在晚期NSCLC的应用将越来越科学，甚至有助于推动免疫治疗使用范围扩展到早期NSCLC的治疗中。

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