免疫检查点抑制剂联合放射治疗在头颈部鳞状细胞癌治疗中的研究进展

李洪芳 陈中 张素欣

河北医科大学第四医院口腔科 石家庄 050011

头颈癌是指发生于唇、口腔、咽、喉和鼻窦的恶性肿瘤，其中超过90%是鳞状细胞癌。头颈部鳞状细胞癌（head and neck squamous cell carcinoma，HNSCC）发病率较高，每年约有80万人被确诊，约有38万人死于该疾病[1]。大多数HNSCC患者被确诊时已是局部晚期，通常采用包括化学治疗和放射治疗（简称放疗）在内的综合治疗方法。尽管如此，仍有超过50%的局部晚期患者复发，复发/转移患者的中位总生存期（overall survival，OS）仅为10～13个月[2-3]。近年来，以细胞毒性T淋巴细胞相关抗原-4（cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4，CTLA-4）、程序性细胞死亡蛋白-1（programmed cell death-1，PD-1）和程序性细胞死亡配体1（programmed cell death ligand 1，PD-L1）为靶点的免疫检查点抑制剂（immune checkpoint inhibitors，ICI）的出现改变了许多恶性肿瘤的治疗模式，也为HNSCC治疗提供了新思路，但只有小部分患者对免疫治疗敏感并表现出持续应答。临床数据表明：放疗与不同形式的免疫治疗具有加强或协同作用，越来越多的研究开始寻找基于ICI与放疗联合的应用模式[4]。

1 ICI

1.1 免疫治疗机制

人体内激活的T淋巴细胞对于肿瘤监视至关重要。T细胞活化是一个复杂的过程，需要双重信号通路。T细胞抗原受体（T cell receptor，TCR）与主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex，MHC）或抗原结合会激活蛋白酪氨酸激酶，使酪氨酸磷酸化，为T细胞活化提供特异性。然而，单靠抗原识别不足以激活T细胞，需要第2个激活信号（也称为共刺激），这通常来源于抗原呈递细胞（antigen presenting cell，APC）表面的B7-1（CD80）或B7-2（CD86）分子与T细胞表面的CD28分子的相互作用，导致T细胞内的信号传导，使T细胞完全活化。单独的第一信号通路，即在没有共刺激的情况下向T细胞呈递抗原会导致T细胞无能和凋亡。正常情况下，T细胞表面的共刺激分子与共抑制分子之间维持平衡，在维持自我耐受、避免自身免疫反应中起重要作用。对于肿瘤患者，由于CTLA-4、PD-1和PD-L1等共抑制因子上调，可以抑制T细胞活化，限制抗肿瘤反应[5]，从而促进了肿瘤的免疫逃逸，利于肿瘤的生长和发展。因此，以检查点为靶点的抑制剂成为免疫治疗中的研究热点。ICI通过阻止T细胞抑制性信号的激活来增强抗肿瘤T细胞的活性，并可在不同类型肿瘤患者的体内引起持久的反应[6-8]。

1.2 CTLA-4抑制剂与免疫治疗

CTLA-4，也被称为CD152，是第1个被发现的临床靶向免疫检查点受体。CTLA-4与CD28同源，具有相同的配体B7-1（也称为CD80）和B7-2（也称为CD86）。与CD28相比，CTLA-4对B7有更高的亲和力[9]；然而，与CD28不同，CTLA-4与B7的结合不产生刺激信号。还有一些证据[6]表明：CTLA-4与B7结合实际上可能产生抑制信号，抵消来自CD28/B7和TCR/MHC结合的刺激信号。CTLA-4已被证明是T细胞活化的负调控因子，阻断CTLA-4可增强抗肿瘤免疫能力。抗CTLA-4抗体有伊匹木单抗（ipilimumab）和替西木单抗（tremelimumab）等。伊匹木单抗作为一种抗CTLA-4抗体，被认为是第1个对转移性黑色素瘤患者具有生存优势的靶向免疫疗法。美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）于2010年批准该药用于治疗晚期黑色素瘤[10]。一项纳武单抗（nivolumab）联合伊匹木单抗的Ⅰ期临床试验[11]已证明对黑色素瘤患者具有较好的临床疗效。目前，已有研究[12]探讨伊匹木单抗（NCT02551159、NCT03212469）单独和联合治疗在HNSCC患者中的临床疗效。CONDOR研究[13]是一项随机的Ⅱ期临床试验，主要探究度伐单抗（durvalumab）、替西木单抗和度伐单抗联合替西木单抗治疗R/M（复发/转移性）HNSCC患者的安全性和疗效，结果表明：度伐单抗组、替西木单抗组和联合用药组的客观缓解率（objective response rate，ORR）分别为9.2%、1.6%和7.8%，中位OS分别为6.0、5.5、7.6个月。由此可见，二者的联合使用并没有显示出明显的临床效益，且第三阶段研究目前仍在进行。

1.3 PD-1/PD-L1抑制剂与免疫治疗

PD-1又名CD279，是一种属于B7-CD28家族的T细胞共抑制分子，在活化的T淋巴细胞、NK细胞、B细胞、单核细胞等免疫细胞中都有表达，还可在部分肿瘤细胞中表达。PD-1通过与PD-L1和程序性细胞死亡配体2（programmed cell death ligand 2，PD-L2）结合来调节T细胞活化。PD-L1是PD-1的广泛表达配体，可广泛存在于T细胞、B细胞、巨噬细胞、树突状细胞以及非造血细胞中；此外，PD-L1在黑色素瘤、肾细胞癌、非小细胞肺癌等部分肿瘤细胞中表达较高。PD-L2的表达谱相对狭窄，主要见于少数肿瘤及活化的巨噬细胞和树突状细胞中[7]，免疫调节机制尚不明确，但和PD-L1的功能有所重叠。肿瘤浸润淋巴细胞，

尤其是CD8+T细胞，在人乳头瘤病毒（human papilloma virus，HPV）阳性HNSCC患者中表达高水平的PD-1[14]。PD-1和PD-L1的相互作用是对肿瘤细胞有益的信号之一，与CTLA-4信号类似，PD-1与配体结合不仅可以抑制T细胞增殖和干扰素-g、肿瘤坏死因子-α以及白细胞介素-2的产生，还可以降低T细胞存活率[15]。如果T细胞同时经历TCR和PD-1结合，PD-1产生的信号可以通过免疫受体酪氨酸开关基序募集酪氨酸磷酸酶2，进而阻止TCR信号中间产物的磷酸化，从而终止早期TCR信号并减少T细胞的活化，产生免疫抑制[16]。这种保护机制也被肿瘤细胞利用，通过在其表面表达高丰度的PD-L1配体来逃避免疫攻击，因此抗PD-1/PD-L1治疗已成为PD-L1高表达肿瘤患者的常规治疗方法[17]。常见的PD-1抑制剂主要有纳武单抗、派姆单抗（pembrolizumab），抗PD-L1抗体主要有阿特珠单抗（atezolizumab）、度伐单抗。

1.3.1 纳武单抗纳武单抗属于人源性IgG4型ICI，可以与相应肿瘤细胞表面的PD-L1结合，减弱或抑制PD-1/PD-L1信号通路，增强机体抗肿瘤作用。纳武单抗是FDA批准用于癌症治疗的第1个抗PD-1单克隆抗体，可用于包括复发性或转移性HNSCC在内的多种肿瘤治疗。在一项Ⅲ期随机临床试验[18]（CheckMate 141）中，共纳入HNSCC患者361名，以2∶1的比例随机接受纳武单抗治疗和标准单药治疗（investigator’s chioces，IC），结果显示：与化学治疗组相比，纳武单抗组提高了总生存期（分别为7.5和5.1个月）和ORR（分别为13.3%和5.8%），并降低了严重不良事件的发生率（分别为13.1%和35.1%）。此外，纳武单抗的3～4级不良反应，如腹泻、疲倦和食欲减退等，相对较少，且大部分不良反应出现在治疗前6个月[19]。基于此项试验数据，2016年纳武单抗（OPDIVO注射液，百时美施贵宝公司，美国）被FDA批准用于治疗经或不经铂化疗后的复发或转移HNSCC患者[20]，这是对铂类药物产生耐药性的HNSCC患者治疗方式的一大突破。

1.3.2 派姆单抗派姆单抗也属于人源化IgG4型ICI，特异性较高，可应用于多种肿瘤的治疗。Keynote-012是一项针对派姆单抗的多中心Ⅰb期研究[21-22]，该队列进一步分为PD-L1阳性肿瘤患者的初始队列和不考虑PD-L1状态的扩展队列。初始队列纳入了60例PD-L1阳性的HNSCC患者并接受治疗（派姆单抗静脉注射，剂量为10 mg·kg-1，每2周1次），38%为HPV阳性，62%为HPV阴性，结果有10例患者出现了3～4级药物相关不良事件，27例发生严重不良事件，7例患者检测到部分缓解（partial remission，PR），8例患者病情稳定（stable disease，SD），反应持续时间约为53周。扩展队列共有132名R/M HNSCC患者接受治疗（派姆单抗静脉注射，剂量为10 mg·kg-1，每3周1次），与PD-L1表达或HPV状态无关，随访9个月（中位时间）后，13%患者出现3～4级不良反应，完全缓解（compelete remission，CR）4例，PR 20例，SD 26例。在对初始队列和扩展队列的结果的汇总分析中，CR患者增加到7例，PR患者增加到27例，应答者的中位随访时间为12.5个月，33例患者达到SD，中位OS为8.5个月，6个月无进展生存期（progression-free survival，PFS）为24.9%。总之，在Keynote-012分析中，所有患者的ORR均为18%，较HNSCC二线治疗药物西妥昔单抗的ORR高出5%，临床受益率（CR/PR/SD≥6个月）为20%，而单纯铂治疗受益率为17%，铂与西妥昔单抗联合治疗受益率为15%，由此可见派姆单抗具有较好的安全性、耐受性及抗肿瘤活性。FDA于2016年加快批准了派姆单抗（KEYTRUDA注射剂）作为二线治疗药物，用于治疗在含铂化疗期间或之后进展的复发性或转移性HNSCC[21-22]。一项Ⅱ期Keynote-055试验[23]，共纳入172名接受铂类和西妥昔单抗治疗6个月内病情进展的重度预处理患者，其中20例（11.6%）出现3～5级药物相关不良事件，ORR为16%，提示派姆单抗在临床具有明显的抗肿瘤活性，此研究的初步结果证实了这一发现。另外一项Ⅲ期Keynote-040随机试验[24]，共纳入466例经组织学证实的R/M HNSCC患者，并以1∶1的比例随机分为使用派姆单抗的试验组和使用西妥昔单抗或多西他赛的标准组，结果发现：派姆单抗在临床上可显著延长中位OS并具有良好的安全性，使FDA的批准继续生效。Keynote-048[25]是一项针对转移性HNSCC或局部治疗无法治愈的复发性疾病患者的随机Ⅲ期试验，主要研究终点是PFS。试验纳入882例患者，随机分为派姆单抗单药治疗、派姆单抗联合铂类药物和5-氟尿嘧啶治疗，其中85%的患者PD-L1阳性联合分数（combined positive score，CPS）≥1，43%患者的CPS≥20。在CPS≥20的患者中，派姆单抗单药治疗组、派姆单抗联合铂类药物治疗组和5-氟尿嘧啶治疗组的中位OS分别为14.9、10.7和10.7个月，而CPS≥1的患者中，中位OS分别为12.3、13.6和10.3个月，但派姆单抗单药治疗与联合治疗的PFS均无明显差异。派姆单抗单药治疗组、派姆单抗联合铂类药物治疗组和5-氟尿嘧啶治疗组出现3级以上（含3级）相关不良反应事件的概率分别为55%、85%和83%。以上结果表明：HNSCC患者接受派姆单抗治疗的中位OS显著提高；CPS≥20较CPS≥1的患者接受派姆单抗治疗的效果更好。基于以上结果，2019年6月11日美国FDA批准派姆单抗用于转移性或不能切除的复发性HNSCC患者的一线治疗，但单药派姆单抗的批准仅限于治疗对铂类敏感且CPS≥1的HNSCC患者[25]。

1.3.3 度伐单抗度伐单抗属于人源性IgG1型抗体。一项临床试验[26]评估了度伐单抗治疗复发/转移性HNSC的安全性、药代动力学及抗肿瘤活性。该试验共纳入62例患者接受治疗（度伐单抗静脉注射，剂量为10 mg·kg-1，每2周1次），其中药物相关不良事件发生率为59.7%，3～4级不良事件发生率为9.7%，总体ORR为6.5%，中位OS为8.4个月，6个月和12个月的OS分别为62%和38%。该试验证明：度伐单抗在HNSCC治疗中的安全性是可控的，与该研究的其他队列一致。

1.3.4 阿特珠单抗阿特珠单抗是一种针对PDL1人工合成的IgG1单克隆抗体，在HNSCC中的研究较派姆单抗和纳武单抗少。在一项Ⅰ期临床试验[27]中，共纳入32例晚期HNSCC患者，接受单药阿特珠单抗的安全性和活性评估，其中66%的患者出现不良反应事件，仅有13%为3～4级不良反应事件。在整个患者群体中，ORR为22%，疾病控制率为31%，中位PFS为2.6个月，中位OS为6.0个月。HPV状态或PD-L1表达与阿特珠单抗的应答无关，且未观察到治疗相关死亡或意外不良事件，可见阿特珠单抗的安全性及耐受性良好。

以上研究结果均显示HNSCC接受免疫治疗有良好的疗效和耐受性；而在临床治疗中，放疗不仅能够缩小作用区域的病灶体积，也会对远处转移病灶产生一定的作用，称之为“远位效应”。出现此现象的原因主要是放疗激活了机体的免疫反应，可见放疗联合免疫治疗可取得更好的治疗效果。

2 ICI联合放疗

2.1 ICI联合放疗的理论基础

放疗的抗肿瘤免疫效应包括以下几点。1）损

伤肿瘤DNA。放疗可以损伤肿瘤细胞的DNA，包括碱基修饰、单链断裂和双链断裂，通过自噬、坏死或凋亡导致细胞死亡。2）增加抗原的可见度。辐射导致DNA的损伤可能引起肿瘤细胞释放更多的新抗原进行免疫识别，增加免疫监视。除了改变抗原释放外，辐射还可以上调癌细胞表面的MHC分子的表达，促进肿瘤抗原与细胞毒性T细胞之间的呈递。T细胞的活化依赖于TCR与MHC分子的识别和结合，肿瘤细胞通过下调细胞表面组织相容性复合体（histocompatibility complex，MHC）-Ⅰ表达来逃避免疫识别，而辐射可以增加肿瘤细胞表面MHC-Ⅰ的表达[28]。研究[29]显示：表达上调的程度可能与辐射剂量有关。如电离辐射剂量为10～25 Gy时，黑色素瘤细胞系中MHC-Ⅰ的表达增加了2倍以上，而当电离辐射剂量为1～4 Gy时则没有明显增加[29]。3）调节肿瘤微环境。辐射还会导致细胞因子和趋化因子的释放增加，从而促进T细胞的转运与活化，其中1型干扰素是产生放疗抗肿瘤免疫的关键因子。电离辐射还会上调趋化因子，如CXC模体趋化因子（CX-C motif chemokine，CXCL）9和CXCL10，它们参与活化CD8+T细胞的募集。放疗后产生的干扰素-γ也被证明能增强MHC-Ⅰ类的表达和细胞毒性T细胞转运[30]。4）形成肿瘤疫苗。放疗可以诱导肿瘤细胞发生免疫原性死亡，即肿瘤细胞发生凋亡时，由非免疫原性细胞转变为具有免疫原性的细胞，形成“肿瘤疫苗”，激活T淋巴细胞，对放疗野内及野外的病灶进行杀伤，产生远位效应[9]。

2.2 ICI联合放疗的临床研究及进展

2.2.1 临床前探索ICI联合放疗产生的“远位效应”在一些临床前研究中已有报道。Park等[31]发现：立体定向放射治疗（stereotactic body radiation therapy，SBRT）联合抗PD-1治疗不仅几乎消除了受照射的肿瘤，还使未受照射的肿瘤缩小了66%。后来这一结果得到了进一步证实。有研究[32]评估了小鼠双侧接种结直肠癌细胞后对放疗联合抗CD137或/和抗PD-1的反应，结果显示：右侧（即原发肿瘤）每隔1 d接受8 Gy治疗，连续3 d，隔日注射抗CD137或/和抗PD1单抗共3剂，对同侧和对侧肿瘤生长均有一定的抑制作用。一些临床前研究已经证明放疗和CTLA-4阻断剂之间有很好的协同作用。Young等[33]在小鼠右后肢建立CT26大肠肿瘤，并在第7天、第15天或第19天用抗CTLA4抗体治疗小鼠，第14天向肿瘤进行20 Gy辐射，对照组未接受任何治疗，结果发现：单独抗CTLA4治疗对肿瘤生长几乎没有影响，且中位生存期与对照组无明显差别；然而在放疗前第7天给予抗CTLA-4的荷瘤小鼠以未定义的中位生存率清除了肿瘤。该研究结果提示：在放疗前给予抗CTLA-4可产生启动免疫调节的作用。

2.2.2 临床应用Kiess等[34]报道了46例黑色素瘤脑转移患者同时接受伊匹木单抗和单部分立体定向放射外科（stereotactic radiosurgery，SRS）治疗，结果发现：与伊匹木单抗治疗后接受SRS治疗的患者相比，在伊匹木单抗治疗期间或之前接受SRS的患者有更好的OS，且与伊匹木单抗治疗前/后SRS相比，伊匹木单抗治疗期间SRS的局部复发率也有减少的趋势。该研究说明伊匹木单抗和SRS的联合治疗耐受性良好且能获得更长的生存期。有个案报道[35]显示：2例HNSCC患者在铂类化疗和放疗后出现复发和转移，在联合SBRT和免疫治疗后通过可能的远位效应产生完全、持续的免疫应答，且在治疗后的13、20个月的随访中均未见复发。另外有2例局部复发的不能切除的rT4期鼻咽癌患者，接受了相同的低剂量SBRT（5次，每次28 Gy）和派姆单抗联合治疗，在治疗后12、18个月时，疾病均没有明显进展，无不良辐射毒性反应，证实SBRT和ICI之间可能具有潜在的协同作用[36]。在另一项Ⅰ期可行性试验[37]中，纳入10例晚期HNSCC患者进行西妥昔单抗和阿维鲁单抗（avelumab）联合免疫放疗，有4例患者出现3级免疫相关毒性事件，结果可控；7例患者出现3级放疗相关毒性事件，符合护理标准；无严重特异性西妥昔单抗相关毒性；随访8～26个月（中位随访时间12个月）后，肿瘤复发率为50%（4/8）。由于样本量较少，该试验结果有一定的局限性。在一项GORTECⅡ期随机研究[38]中，共纳入133例顺铂不耐受的局部晚期HNSCC患者，随机接受70 Gy放疗联合西妥昔单抗或派姆单抗治疗。西妥昔单抗组和派姆单抗组分别发生25例和18例严重不良事件，94%和78%的患者在西妥昔单抗组和派姆单抗组中至少发生1例3级不良事件。该研究结果表明：与西妥昔单抗联合放疗相比，派姆单抗联合放疗的耐受性更好。

2.3 亟待解决的问题

2.3.1 放射结合免疫治疗的时机考虑到放疗和免疫治疗之间相互作用的复杂性，仔细规划放疗和免疫治疗的时机对优化治疗效果至关重要。临床研究[39-40]表明：与放疗后较晚开始免疫治疗相比，同时给予免疫治疗或在放疗后不久开始免疫治疗的患者预后似乎更好。从机制上讲，免疫治疗的潜在放射增敏功能只有在与放疗同时进行或放疗前进行才有效，以先决条件决定肿瘤微环境，从而增加肿瘤的放射敏感性。

2.3.2 放射剂量放射剂量不仅直接影响癌细胞的杀伤，而且影响肿瘤微环境的调节。放疗的大多数免疫刺激作用发生在5～20 Gy，但一项临床前研究[41]表明：辐射剂量超过12 Gy时，可以通过上调核酸外切酶Trex1降低肿瘤细胞的免疫原性，从而导致干扰素刺激的细胞质双链DNA降解；相反，较低辐射剂量反而会刺激干扰素-β的分泌，从而激活对CD8+T细胞启动至关重要的树突状细胞。激活免疫应答的最佳放射剂量和分割剂量目前仍未明确。

2.3.3 不良反应免疫治疗尽管在一些患者中显示出良好的抗肿瘤作用，但也经常引起不良事件和不良反应，特别是当与其他治疗方式联合应用时。因此，不良反应增加可能是两种治疗方式结合的障碍。在未来的临床试验中还需要进一步探索收益与风险之间的平衡[28]。

3 展望

放疗通过直接杀伤肿瘤细胞释放了大量的肿瘤相关抗原，为肿瘤的免疫治疗提供了基础；而免疫检查点抑制通过阻断肿瘤细胞对机体免疫系统的负性调节作用，恢复免疫系统的抗肿瘤作用。免疫治疗联合放疗可明显延长患者中位OS及PFS，且未显著增加不良反应发生率，有望为局部晚期HNSCC患者提供更理想的治疗选择，但是对于具体的剂量、结合治疗的时机以及目标人群的选择还需要更多的临床试验加以验证。

利益冲突声明：作者声明本文无利益冲突。