放疗联合免疫检查点抑制剂在非小细胞肺癌中的协同作用

王 倩 郑永法 戈 伟

非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)是肺癌中最常见的类型。放疗在Ⅲ期不可手术的NSCLC患者中优势明显；在Ⅳ期和进展后的NSCLC患者中，放疗仅用于姑息性治疗。根据2021年世界卫生组织国际癌症研究机构(IARC)发布的全球癌症统计数据显示，男性肺癌病死率下降了5.2%，女性肺癌病死率下降了4.3%[1]。在对病死率下降的原因分析中，新疗法(靶向药物和免疫治疗)的应用占很大比例。免疫检查点抑制剂(immune checkpoint inhibitor, ICI)包括针对程序性死亡受体-1(programmed death-1, PD-1)或者程序性死亡配体-1(programmed death ligand-1, PD-L1)的抗体以及细胞毒性T淋巴细胞抗原-4(cytotoxic T lymphocyte antigen-4，CTLA-4)的抗体等。ICI作为单药治疗，在NSCLC中具有显著的临床获益，其总体客观缓解率为15%～20%[2]。研究显示，使用纳武利尤单抗的肺鳞癌患者的5年生存率为16%，这相对于既往Ⅳ期NSCLC的1%～8%的生存率来说是惊人的进步[3]。ICI联合放疗在黑色素瘤、肾癌等几种癌症中显示出了治疗前景，有可能减少ICI的耐药性并改善预后。但ICI联合放疗在NSCLC中的生存获益仍在探索阶段，关于ICI联合放疗的作用机制，仍需要进一步研究。本文主要对放疗联合PD-1/PD-L1抗体在晚期NSCLC中的作用机制及相关临床研究进行综述。

一、放疗联合免疫检查点抑制剂作用机制

由于辐射与免疫系统的相互作用复杂且受肿瘤微环境的影响，放疗与ICI的结合存在两种机制：免疫治疗调节放射敏感度或者射线调节免疫治疗的反应。

1.免疫治疗调节放射敏感度：局部放疗旨在实现有效消除癌细胞的目标，同时对正常的邻近组织造成最小的毒性。Withers将其对细胞的作用机制定义为放疗的“4R”，即组织对分级辐射的反应：放射损伤的修复(repair)、细胞周期内再分布(redistribution)、再群体化(repopulation)和氧效应及缺氧细胞再氧合(reoxygenation)[4]。考虑到不同癌细胞的内在脆弱性存在显著差异，Steel增加了第5个因素——放射敏感度(radiosensitivity)[5]。

在临床前研究中，射线照射免疫缺陷动物的肿瘤，其细胞杀伤程度不如免疫正常系统，提示免疫细胞和分子在增强辐射反应中发挥作用[6]。但随着对免疫的双重宿主保护和肿瘤塑造作用的理解，“癌症免疫编辑(cancer immunoediting)”的概念逐渐清晰。这个过程由3个阶段组成，称为“癌症免疫编辑的3个E”，即消除(elimination)、平衡(equilibrium)和逃避(escape)[7]。通过这些阶段，肿瘤免疫原性被重新编辑，并转变成了使疾病进展的免疫抑制状态。因此，放疗后的肿瘤的临床病灶的存在表明免疫消除的失败，并进展到平衡或逃逸。各种形式的免疫治疗(例如T效应细胞输入、ICI)目前旨在将免疫状态从平衡和逃逸转变为消除[8]。此外，ICI可以放大放疗的促免疫作用，尤其是促进向T淋巴细胞的抗原递呈(成熟/激活)、刺激和恢复T淋巴细胞的细胞毒性效应功能或中和肿瘤微环境的免疫抑制作用[9]。研究显示，放疗已经显示出较高的局部肿瘤控制率，免疫治疗不会显著增加放疗靶病灶的局部疗效[10]。

2.射线调节免疫治疗的反应：放疗通过诱导作为免疫系统主要刺激物的DNA损伤、氧化应激和细胞死亡可以触发免疫反应[11]。事实上，放疗对肿瘤细胞DNA的破坏诱导释放额外的肿瘤抗原并通过主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex, MHC)触发免疫反应。经治疗的肿瘤细胞释放的细胞碎片损伤关联分子模式(damage-associated molecular pattern, DAMP)：热休克蛋白和高迁移率组蛋白在肿瘤微环境中聚集和刺激树突状细胞功能；电离辐射也导致炎性反应和细胞黏附分子和选择素表达增加，从而导致血管通透性增加和免疫细胞的输送。放疗也改变了细胞外基质(extracellular matrix, ECM)的硬度和密度。肿瘤ECM通常比正常ECM更密集和坚硬。这些变化对恶性细胞的侵袭、存活和增殖有显著影响。ECM硬度和密度与疾病侵袭性、无进展生存期和对放疗的抵抗力相关[12]。

放疗的另一个作用机制是修饰肿瘤微环境。常规放疗后，血管内皮细胞黏附分子的产生增加，细胞运输增加T淋巴细胞募集并因此使肿瘤部位“冷”肿瘤转变成“热”肿瘤，更有可能对全身免疫治疗有促进作用，并且富含树突状细胞和CD8+T细胞的“热”肿瘤对ICI的反应更为有效和强烈[13]。但放疗对ICI同样具有抑制作用：放疗可以通过募集髓源抑制性细胞(myeloid-derived suppressor cell, MDSC)和调节性T细胞(regulatory T lymphocyte, Treg)的失活或通过巨噬细胞的表型修饰来诱导免疫抑制效应。这种效应的强度取决于放疗的剂量、照射体积和肿瘤模型。照射后循环血流中的T淋巴细胞死亡，特别是在淋巴结区域出现辐射的附带损伤，也是辐射抑制免疫反应在NSCLC中的一种机制[14]。

二、临床研究进展

2019年报道的一项多中心、随机Ⅱ期临床试验——PEMBRO-RT试验，是关于帕博利珠单抗(Pembrolizumab、PEMBRO)联合放疗的首个临床研究[15]。该试验纳入76例晚期NSCLC患者，接受帕博利珠单抗联合放疗的患者与单纯接受免疫治疗的患者比较，其12周客观缓解率(open radical rectectomy, ORR)分别为36%和18%，中位无进展生存期(progression-free survival, PFS)分别为6.6个月和1.9个月(P=0.19)，中位总生存期(overall survival, OS)分别为15.9个月和7.6个月(P=0.16)。虽然差异无统计学意义，但能观察到生存时间延长及疗效获益。另一项研究二次分析了一家机构(美国加州大学洛杉矶分校)进行的Ⅰ期KEYNOTE-001试验的晚期NSCLC患者的数据[16]。

在这次二次分析中，患者被分为先前接受放疗的患者和未接受放疗的患者两个亚组，中位PFS分别为4.4个月和2.1个月(P=0.019)，中位OS分别为10.7个月和5.3个月(P=0.026)，生存期明显延长。上述研究表明，免疫治疗和放疗可能具有协同作用，联合使用时在晚期NSCLC中具有一定的疗效。然而，并不是所有的证据都支持在免疫治疗的基础上增加放疗[17]。在一项纳入269例患者的回顾性研究中，其中102例(38%)患者接受了放疗联合免疫治疗，与单用免疫治疗的患者比较，中位PFS (3.0个月 vs 2.0个月，P=0.515)和中位OS差异均无统计学意义(9.0个月 vs 9.0个月，P=0.917)[17]。在一项Ⅰ/Ⅱ期试验(NCT02444741)中，纳入了2015年9月～2018年8月的100例晚期的NSCLC患者，其中Ⅰ期队列20例，Ⅱ期队列80例[18]。在所有患者中，单独使用免疫治疗(帕博利珠单抗)的中位PFS为5.1个月，而免疫治疗联合放疗为9.1个月(P=0.52)，ORR为22%，帕博利珠单抗组ORR为25%。此研究中没有发现ORR和中位PFS的显著差异。对于这一有争议的结果，许多大型的多中心、随机的临床试验正在进行之中[19]。

三、安全性

与ICI相关的独特不良反应称为免疫相关不良反应(immune related adverse event, IRAE)，通常是免疫刺激性质的。几乎所有的器官、系统都可能受到IRAE的影响，包括皮肤系统、胃肠系统、呼吸系统、内分泌系统和心血管系统[20]。在PEMBRO-RT临床试验中，放疗联合ICI组治疗相关3～4级不良事件为17%。在KEYNOTE-001临床试验的二次分析中，4例接受放疗的患者发生治疗相关肺部不良事件。与单纯免疫治疗比较，放疗联合免疫治疗并不会增加其治疗相关不良事件[16]。但在另外一项回顾性研究中，虽然放疗联合免疫治疗3级以上不良事件发生率为10.7%，与单独放疗组比较差异无统计学意义(P=0.472)，但相对单纯放疗来说，三级以上肺炎的发生风险增加(P=0.007)[21]。NIPRO研究回顾性分析了187例使用放疗联合ICI的患者的临床资料，旨在评价联合用药的安全性，结果发现，13例患者表现出放疗相关不良事件，43例(23.9%)表现出免疫治疗相关不良事件，两种毒性不良反应相互独立；但有1例肺炎为5级不良事件，可能为联合治疗作用导致[22]。这提示，放疗联合ICI治疗NSCLC患者总体耐受性良好；但进行胸部照射时，需要警惕联合治疗所致严重肺炎的发生。

四、展 望

实现肿瘤消除的最佳方法将放疗与免疫治疗组合，以促进免疫激活和T淋巴细胞启动，抑制肿瘤微环境中的免疫抑制信号并维持肿瘤组织内T淋巴细胞的存在，同时降低免疫耐受和衰竭。放疗与免疫治疗组合的临床潜力是否应定义为“5R+3E”，表明该组合具有累加效应，或者是否应进一步理解为“5R×3E”，认为放射免疫疗法以协同方式起作用。为了更好地利用“5R”和释放“3E”，应该考虑许多个体化治疗方面的问题，例如：剂量、免疫治疗的时序等。目前大量的用于评估该组合安全性和最佳疗效的临床试验正在开展，为将免疫治疗联合放疗的模式安全有效的运用于临床提供更多的数据支撑。