超声引导下热消融联合程序性死亡蛋白-1抑制剂治疗结直肠癌肝转移的研究进展

任建伟 周祖邦 马雯娟

甘肃中医药大学第一临床医学院（甘肃省人民医院），甘肃兰州 730000

结直肠癌（colorectal cancer，CRC）是全球第三常见的恶性肿瘤，第二常见与癌症相关的死亡原因[1]。结直肠癌最常见的远处转移部位是肝脏，有20%～25%的结直肠癌初诊患者伴有肝转移，而在全病程中高达50%的患者会出现肝转移[2]，肝转移也是结直肠癌患者最主要的死亡原因。外科手术切除是治疗结直肠癌肝转移（colorectal liver metastase，CRLM）的“金标准”，但约80%患者确诊时已失去手术机会[3]。故热消融术便是无法切除患者最重要的切除术。超声引导下热消融具有微创、安全、重复性好、可操作性高、对机体影响小等特点，应用于CRLM 不仅可以比较彻底地消除肝转移灶，还能激发免疫系统的抗肿瘤免疫反应，增强机体抗肿瘤免疫力。目前针对CRLM 的一线全身化疗方案有FOLFOX、FOLFIRI、XELOX 等，但因其细胞毒性大且属非特异性治疗手段，部分CRLM 患者机体耐受性差导致使用受限。免疫疗法是癌症治疗的新选择之一，是利用患者自身的免疫系统来对抗癌细胞，有效克服了细胞毒性作用和特异性问题，近年来，免疫检查点抑制剂（immune checkpoint inhibitors，ICIs）作为新型全身疗法在越来越多的肿瘤中取得成功，程序性死亡蛋白-1（programmed death-1，PD-1）抑制剂派姆单抗（pembrolizumab）在错配修复缺陷型微卫星不稳定性高（dMMR-MSI-H）表型的CRC 患者反应良好。因此，更多有效的、替代的方案来治疗CRLM患者至关重要。

1 结直肠癌肝转移灶的局部介入治疗——超声引导下热消融治疗

1.1 超声引导的热消融的优势

执行消融的方法包括开放式、腹腔镜和经皮方法。经皮入路是可以无需在全身麻醉的情况下进行的侵入性最小的方法，包括超声（ultrasound，US）、计算机断层扫描（computed tomography，CT）和磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）在内的几种成像方式可用于指导探头放置[4]。超声技术以其实时显像、引导准确、操作简便、费用低廉、无辐射损伤等优势广泛应用于消融术的引导，并结合其超声造影（contrastenhanced ultrasound，CEUS）在热消融治疗术前规划、术中引导、术后评估及长期随访中发挥重要作用[5]。

1.2 肝脏肿瘤的热消融适应症

热消融治疗主要包括射频消融（radiofrequency ablation，RFA）、微波消融（microwave ablation，MWA）、高强度聚焦超声 （high intensity focused ultrasound，HIFU）等技术，其中，以射频消融和微波消融在CRLM治疗中应用最为广泛，其主要原理是利用热量使肿瘤组织发生凝固性坏死和细胞凋亡，达到缩小肿瘤体积和改善患者临床症状的目的，近年来，RFA 技术发展停滞不前，MWA 以多重优势逐渐在CRLM 治疗中得到了更多的认可和普及。肝脏肿瘤消融的适应症主要包括[6]：①不可切除的肝脏病变，数量＜8 个，病变体积＜肝脏体积的20%，最大病变＜4 cm；②联合肝切除术来扩大可切除患者群；③因合并症或体能状态不适合接受切除术的患者；④一个小的（＜3 cm）孤立性病变，在讨论利弊后，否则需要进行大的肝切除术；⑤患者偏好。这些适应症不仅限于初始治疗，对手术切除或消融治疗后复发的患者同样起着重要的作用。

1.3 射频消融在结直肠癌肝转移中的应用

射频消融通过射频系统产生高频交流电，使消融探针在短时间达60°C 以上高温，靶向释放热能引起DNA 变性、肿瘤组织凝固性坏死，直接杀死肿瘤细胞，同时通过缺血再灌注、诱导凋亡、热休克蛋白表达、释放细胞因子等机制间接抗肿瘤，还能诱导T 细胞介导的抗肿瘤免疫反应并增加抗原提呈细胞表达，从而增强机体抗肿瘤免疫反应[7-8]。Meijerink 等[9]关于CRLM治疗的系统评价和meta 分析，结果表明对于不可手术切除的患者，RFA 能够为患者提供与手术切除相当或接近的无病生存期（disease free survival，DFS）和总生存期（overall survival，OS）。此外，对于外科手术后复发的CRLM 患者，由于复发位置不理想以及残存肝体积不足不能再次手术，RFA 后虽约2/3 的患者在1年内出现新的肝转移灶，但某些患者仍可实现长期肝内无进展生存[10-11]。汪鑫等[12]发现对于直径≤3 cm 的结直肠癌单发肝转移，RFA 联合经导管动脉栓塞化疗（transcatheter arterial chemoembolization，TACE）可在一定程度上替代手术切除。

1.4 微波消融在结直肠癌肝转移中的应用

微波消融主要依靠组织中水分子极性的特点，在高频电磁波的作用下水分子运动摩擦产生热量，而导致周围的组织发生凝固性坏死。肿瘤组织坏死形成的碎片可特异性增强局部抗肿瘤反应，对机体免疫反应有正反馈作用[13]。与RFA 相比，MWA 能产生更高的瘤间温度、更大的消融体积、更快的消融时间和更少的手术疼痛[14]。与RFA 相比，MWA 的散热效果的敏感性低，通常不会在脉管系统附近造成消融区扭曲，血管周围肿瘤的疗效也不受影响，更适合治疗邻近大血管的病灶[15-17]。在一项回顾性队列分析中，Correa-Gallego 等[18]比较了MWA 与RFA 治疗CRLM 在消融部位复发方面的差异，MWA 局部复发率为6%，而RFA 局部复发率为20%，具有统计学意义的差异。Wang 等[19]研究了超声引导下经皮MWA 治疗CRLM，结果报告结肠癌与直肠癌患者的3年生存率分别为78.7%和78.6%，该人群的累积复发率为消融后1年27.8%、2年48.4%和3年复发率59.3%。Ruers 等[20]进行的Ⅱ期随机试验表明，对于不可切除CRLM 患者，消融治疗提供了更好的局部控制和OS，且对全身化疗的干扰最小。

2 肿瘤的免疫疗法——免疫检查点抑制剂

2.1 肿瘤免疫疗法的机制

肿瘤免疫逃逸是指通过各种机制避免免疫系统识别和攻击而使肿瘤细胞生长和转移的现象，是肿瘤存活和发展的重要手段[21]。癌症免疫疗法是基于对肿瘤逃逸机制的研究而开发，旨在操纵免疫系统重新激活抗肿瘤免疫反应并阻断逃逸的途径，足够的抗肿瘤免疫可以促进全身免疫监视和铲除晚期癌症，免疫疗法主要涉及有免疫检查点抑制剂、过继细胞疗法、溶瘤病毒和癌症疫苗等[22]。免疫疗法对原发病灶、转移途径、转移病灶都能起到一定的遏制作用，是经典全身疗法的潜在替代方案。人类T 细胞被激活后，会表达某些具有“免疫检查点”功能的蛋白质，包括PD-1和与细胞毒性T 淋巴细胞相关的抗原4（cytotoxic T lymphocyte-associated antigen 4，CTLA-4），它们对T 细胞的功能产生负调节作用。肿瘤细胞可以表达负性共刺激分子可与T 细胞表面负性调节蛋白结合，来抑制T 淋巴细胞的活化，增强肿瘤细胞的免疫耐受，从而实现肿瘤免疫逃逸[23-24]。

2.3 免疫检查点抑制剂PD-1

单克隆抗体是一种免疫球蛋白分子，由抗原结合片段组成，这些片段通过两条相同的轻链和重链连接到一个恒定区[25]。ICIs 是一种免疫调节型单克隆抗体，ICIs 与免疫检查点蛋白结合以克服肿瘤所介导的T细胞功能抑制，从而重振抗肿瘤免疫反应[26]。ICIs的应用还能使一部分效应T 细胞分化为效应记忆T细胞，即诱导针对肿瘤复发的长期记忆反应[27]。目前研究最广泛的免疫检查点靶点是PD-1 和CTLA4，由于它们在各种实体肿瘤和血液系统恶性肿瘤中的过度表达[28]。Tasuku Honjo 和James Allison 因在发现免疫检查点抑制剂PD-1 和CTLA-4 方面的重大贡献而获得诺贝尔生理学奖[29]。PD-1，由Ishida 等[30]在1992年小鼠杂交瘤实验中发现其主要参与细胞凋亡过程，并由此得名。PD-1 在各种免疫细胞中广泛表达，包括外周活化的T 细胞，B 细胞，单核细胞，自然杀伤细胞和某些DC[31]。PD-1 目前已知的配体是PD-L1 和PD-L2，其中PD-L1 是PD-1 的主要配体[32-33]。PD-L1可表达于各种肿瘤细胞和肿瘤浸润性免疫细胞，例如结直肠癌[34]。在正常机体中，PD-1/PD-L1 通路的主要作用是免疫反应的制动器，该通路激活可以限制效应T 细胞反应，并促进免疫调节型T 细胞的分化，防止人体外周组织中免疫反应的过度激活，这种免疫稳态可以保护机体免受自身免疫和严重炎症的影响[35]。然而，当癌症发生时，PD-1/PD-L1 免疫检查点过度表达，导致PD-1（在T 细胞表面）与其配体PD-L1（在癌细胞上）过度结合，抑制T 细胞的激活并降低肿瘤细胞的免疫原性，使肿瘤细胞逃避免疫攻击得以生存和增殖[36]。针对PD-1/PD-L1 通路的治疗产生了许多免疫检查点抑制剂，其功能是干扰PD-1/PD-L1 结合，通过竞争性结合来恢复癌症患者的效应T 细胞活性[37]。目前，FDA 批准的PD-1/PD-L1 抑制剂有：PD-1（pembrolizumab、nivolumab）及其配体PD-L1（atezolizumab、avelumab、durvalumab），dMMR/MSI -H 结直肠癌患者对PD-1/PD-L1 抑制剂敏感。

3 PD-1 抑制剂在转移性dMMR/MSI-H 结直肠癌中的应用

错配修复基因（mismatch repair gene，MMR）是细胞用来修复受损DNA 的重要基因，其缺陷导致高微卫星不稳定性（high microsatellite instability，MSI-H）的发生，即错配修复基因缺陷（mismatch repair gene defect，dMMR）表现为高微卫星不稳定性。结直肠癌是一种形态学和分子学方面的异质性疾病，结直肠癌患者中约15%具有MSI-H[38]。MSI-H CRC 的患病率因疾病分期而异：Ⅱ～Ⅲ期为15%，Ⅳ期为4%～5%，表明MSI-H 不太可能促进肿瘤进展[39]。2014年第一种抗PD-1 药物Pembrolizumab 被FDA 批准用于市场[40]。派姆单抗（Pembrolizumab）是一种人源化IgG4 单克隆抗体，对细胞毒性T 淋巴细胞上表达的PD-1 受体具有高度亲和力。来自KEYNOTE-177[41]的一项随机Ⅲ期临床研究在2020年ASCO 上进行了报告，该研究将dMMR/MSI-H mCRC 患者的一线治疗派姆单抗（n=153）与化学疗法（含或不含贝伐单抗或西妥昔单抗的基于5-氟尿嘧啶的治疗）（n=154）进行了比较，结果显示，与化疗组相比，派姆单抗组在PFS 方面具有临床意义和统计学上的显著改善（中位数16.5 个月vs.8.2 个月，HR=0.60，95%CI=0.45～0.80，P=0.0002），且治疗相关的不良事件更少。基于此数据，派姆单抗被FDA 批准作为单药用于不可切除或转移性dMMR/MSI-H CRC 患者的一线治疗。来自CheckMate142 的一项多中心、非随机Ⅱ期临床研究，该研究中74 例MSI-H mCRC 患者使用纳武单抗（nivolumab）单药治疗组，其中有23 例（31%）达到研究者评估的客观缓解，51 例（69%）患者的疾病控制时间为12 周或更长时间，最常见的3 或4 级药物相关不良事件是脂肪酶和淀粉酶的浓度增加[42]。被FDA 批准nivolumab 用于治疗难治性MSI-H/dMMR mCRC。最近的CheckMate 142 研究发现nivolumab 联合低剂量ipilimumab 作为MSI-H/dMMRmCRC 的一线治疗具有良好的临床疗效和耐受[43]。对于dMMR/MSI-H mCRC 患者而言，单独使用PD-1 抑制剂或联合使用抗CTLA-4 抑制剂的治疗均能够实现持久响应。He 等[44]将PD-1 抑制剂治疗mCRC 的疗效进行了Meta 分析，发现单药抗PD-1 抑制剂可有效治疗mCRC，可能成为dMMR mCRC 一线治疗的新选择。从以上结果分析可知，无论单用PD-1 抑制剂或联合其他免疫抑制剂在dMMR/MSI-H mCRC 患者中都有着显著的疗效。但dMMR/MSI-H 型的人群非常少，仅占转移性结直肠癌患者的约5%，这种特定群体的要求使PD-1 抑制剂的推广带来了巨大的挑战。

4 超声引导下热消融联合PD-1 抑制剂治疗CRLM的相关研究

4.1 RFA 与免疫疗法的结合

Shi 等[8]进行了CRLM 患者的回顾性病例对照研究，通过免疫组化分析了结直肠癌患者肿瘤组织中浸润T 细胞和肿瘤PD-L1 表达，然后建立了小鼠肿瘤模型，RFA 治疗初期产生了更强的T 细胞介导的免疫反应，由于肿瘤通过抑制CD8+和CD4+T 细胞的功能，逆转了Teff 细胞与Tregs 的比例以及上调PD-1/PD-L1 表达，迅速克服了免疫反应。然而，当使用RFA 和PD-1 抑制剂组合时可显著增强T 细胞免疫反应，从而产生更强的抗肿瘤免疫力并延长生存期。Lemdani 等[45]基于小鼠肿瘤实验发现，不论微卫星的稳定性如何，当RFA 与局部免疫调节（粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子、卡介苗）联合PD-1 抑制剂使用时，不仅可诱导小鼠微观继发性病变的完全治愈，而且逆转了大型继发性病变的免疫逃逸。有研究证实了PD-1/PD-L1 是介导RFA 后免疫抑制形成的重要因素，RFA 联合PD-1 阻断治疗可增强抗肿瘤免疫应答[46]。

4.2 MWA 与免疫疗法的结合

Zhu 等[47]在小鼠肿瘤模型中发现，MWA 联合免疫检查点抑制剂（抗PD-1 和抗CTLA-4 抗体）可以通过增强特异性免疫反应协同增强抗肿瘤功效，显著延长生存期并防止肿瘤复发。此外，当MWA、GM-CSF和CTLA-4 抑制剂联合治疗肿瘤时，通过增强T 细胞（CD4+和CD8+）和NK 细胞介导的免疫作用，明显提高了抗肿瘤作用，并减少了50%的远处转移，这意味着还存在远隔效应[48]。

4.3 HIFU 与免疫疗法的结合

目前针对HIFU 与免疫疗法协同的研究较少，最近一项小鼠神经母细胞瘤研究揭示[49]：将HIFU 联合ICIs（抗PD-L1 和抗CTLA-4 抗体）可增强抗肿瘤反应，并显著提高小鼠长期存活率。此外，这种联合疗法引发全身效应记忆反应，导致对肿瘤再激发排斥，并且可以过继转移。Yang 等[50]通过动态研究监测了16名癌症患者在治疗过程中的细胞免疫力，他们建议在热消融后进行进一步的免疫调节治疗，来恢复以Th1 和Tc1 为主的免疫反应，以寻求更好的长期抗肿瘤免疫。总而言之，热消融治疗能够增强肿瘤抗原特异性T 细胞免疫反应，而PD-1/PD-L1 通路在抑制消融诱导的抗肿瘤免疫反应中起着关键作用，热消融之后的序贯免疫调节治疗可以增强长期的抗肿瘤免疫，这些研究为临床开展热消融联合PD-1/PD-L1 抑制剂治疗转移性结直肠癌提供了强有力的依据。

5 小结

目前，我国结直肠癌发病率和死亡率正在不断增加，严重威胁着人民群众的生命健康和生活质量，迫切需要其他的综合治疗策略来改善现状。热消融兼具物理和免疫双重属性，在不可切除的CRLM 患者中已经占据主导地位，随着消融术的新兴发展，其在可切除和可消融病变患者中的作用将继续扩大。免疫疗法使得肿瘤治疗的模式发生转变，为多种恶性肿瘤治疗提供了新选择并取得巨大成效，伴随免疫靶点的新突破，免疫疗法有望替代目前一线全身治疗，推进肿瘤学精准医疗的发展。许多研究通过免疫疗法的联合使用来扩大肿瘤免疫治疗潜力，比如将热消融和PD-1抑制剂联合应用于CRLM 的策略，旨在发挥两者的免疫协同作用，起到“免疫叠加”的效果，有望提机体高免疫力以改善患者预后。尽管还需进一步临床研究，但积极将肿瘤局部治疗与全身治疗相结合，如此的治疗方向必将前景光明。