肿瘤电场治疗(Tumor Treating Fields, TTFields)是一种利用特定电场频率(低强度、中频100-300kHz交流电场)干扰细胞分裂，抑制肿瘤增长并使受电场影响的癌细胞死亡的癌症治疗手段。目前该疗法已被批准用于治疗胶质母细胞瘤和间皮瘤，同时多项Ⅱ、Ⅲ期临床研究正在评估TTFields在非小细胞肺癌(NSCLC)、卵巢癌、胰腺癌等实体瘤中的应用。
LUNAR 是一项关键性Ⅲ期临床研究，验证TTFields与免疫检查点抑制剂(ICI)或多西他赛（试验组）联合使用与单独使用免疫检查点抑制剂或多西他赛（对照组）相比，对于在以铂类为基础治疗期间或之后进展的Ⅳ期 NSCLC患者的安全性和有效性。该研究于2023年1月5日达到了主要终点1，与单独使用标准疗法相较，接受联合疗法的患者在总生存期上达到统计上显著并具临床意义的改善。研究还显示，与单独使用ICI相比，TTFields与ICI联合疗法亦在统计与临床上显著改善患者的总生存期。安全性数据显示肿瘤电场治疗的耐受性良好。完整数据将在后续的医学大会上进行公布，并预计将于下半年向美国食品药品监督管理局 (FDA) 提交上市前批准申请。
本次特邀上海交通大学附属胸科医院李子明教授为大家解读一篇近期发表的TTFields基础研究2，了解TTFields与免疫治疗在NSCLC中达成协同抗肿瘤作用的潜在机制。
肿瘤学博士、上海交通大学博士生导师
上海交通大学附属胸科医院
上海市胸科医院肺部肿瘤临床医学中心副主任
中华医学会肿瘤学分会青委委员
中国临床肿瘤学会（CSCO）青委委员
中国抗癌协会肺癌专业委员会青委委员兼内科学组秘书
美国纽约叶史瓦大学爱因斯坦医学院访问学者（2014.8-2015.9）
主要研究方向为肺癌多学科综合治疗的基础与临床研究，擅长肺癌的微创肿瘤消融术
获得：上海市青年拔尖人才、上海市浦江人才、上海市人才发展基金资助。
作为第一/共同第一作者发表SCI论著收录于：Nature Communications、PNAS、JTO、Chest 等杂志
承担国家自然科学基金面上项目、青年项目等多项课题
研究背景
免疫治疗为了维持有效的抗癌反应，首先需要激活免疫系统。免疫检查点抑制剂与干预癌症免疫循环早期步骤的疗法相结合，达成有效的T细胞启动，消除T细胞运输和渗透的障碍，或是通过免疫原性方式促进肿瘤细胞死亡，都有利于免疫治疗3。据报道，某些化疗药物和方式，如放射治疗和光动力疗法，可以诱导免疫原性细胞死亡(immunogenic cell death, ICD)，从而导致树突状细胞(DC)的激活4-6，激活的树突状细胞迁移到淋巴结，将癌症抗原呈递给T细胞，并引发适应性免疫反应。因此，ICD的诱导有助于免疫系统对生长肿瘤的干预，并推动癌症免疫循环的早期步骤。
TTFields是一种抗肿瘤物理疗法，能够通过多种机制发挥抗肿瘤作用，包括但不限于破坏有丝分裂、影响肿瘤细胞DNA修复等作用，从而引发几种形式的细胞死亡，其中就包括ICD。
本文评估了TTFields联合ICI（抗PD-1/抗CTLA-4或抗PD-L1）在肺荷瘤小鼠体内增强抗肿瘤效果，证实了 TTFields疗法在不断变化的NSCLC免疫治疗领域的新兴潜力。
研究结果
TTFields治疗在体内可诱导ICD：对C57Bl/6小鼠原位接种LLC-2 Lewis肺癌细胞，6天后通过核磁共振成像MRI验证肺内肿瘤模型建立成功。这些小鼠经TTFields或假治疗10日后(图1 A,B)，采集血液和肿瘤样本进行ICD相关生物标记物检测：
高迁移率族蛋白B1(HMGB1)是有效处理和交叉呈递肿瘤细胞抗原所必需的，也是T细胞聚集到肿瘤微环境(TME)所必需的蛋白；磷酸化形式的真核翻译起始因子2α (p-eIF2α)触发钙网蛋白转位到垂死细胞的细胞表面，并作为 DCs 的吞噬信号。
与对照组小鼠相较，TTFields治疗组小鼠循环中的HMGB1水平（图1 D,E）和肿瘤内p-elF2α水平显著升高（图1 F,G），表明TTFields治疗诱导了ICD。
图1 TTFields在体内诱导免疫原性细胞死亡ICD
TTFields联合抗PD-1/抗CTLA-4治疗可有效减少肿瘤体积：小鼠原位接种LLC-2 Lewis肺癌细胞，并沿时间轴进行以下处理：（1）同型抗体对照，假治疗；（2）抗PD-1+抗CTLA-4，假治疗；（3）同型抗体对照，TTFields治疗；（4）抗PD-1+抗CTLA-4, TTFields(图2 A)。
通过对四类处理组的肿瘤大小进行测量，研究发现对照组和单独抗PD-1/抗CTLA-4组中肿瘤体积相似，仅单独使用TTFields治疗后肿瘤体积略有减少， TTFields联合抗PD-1/抗CTLA-4治疗组的肿瘤体积显著减少(图2 B)。
图2 TTFields联合抗PD-1/抗CTLA-4治疗在体内可有效缩小肿瘤体积
TTFields联合抗PD-1/抗CTLA-4治疗可有效增加细胞毒性T细胞的肿瘤浸润：与对照组相较，TTFields联合抗PD-1/抗 CTLA-4治疗组，白细胞浸润水平显著增加，巨噬细胞，DCs和髓源性抑制细胞(MDSCs) 细胞群体丰度显著降低（图3 C-F）。
与对照组相比，TTFields联合抗PD-1/抗 CTLA-4治疗组，PD-L1表达水平与肿瘤中白细胞浸润水平同步升高；尽管抗原递呈细胞(APC)和MDSC浸润水平降低，但DCs（DCs中未达统计学显著，p=0.083）、白细胞、巨噬细胞和MDSCs的PD-L1表达水平仍升高（图3 G-J）。
与抗PD-1/抗CTLA-4治疗组相比，联合TTFields治疗组的CD8+肿瘤浸润的淋巴细胞(TIL)水平显著升高；任何治疗组中的辅助CD4+和免疫抑制调节CD4+Foxp3+T细胞水平均无显著变化；抗PD-1/抗CTLA-4治疗联合或不联合TTFields，调节性CD4+Foxp3+与CD8+TILs的比值显著降低（图3 K-N）。
图3 TTFields联合抗PD-1/抗CTLA-4治疗可有效增加细胞毒性T细胞的肿瘤浸润
TTFields联合抗PD-L1治疗可有效减少肿瘤体积和增加细胞毒性T细胞的肿瘤浸润：在原位移植LLC-2细胞的C57BL/6小鼠中，同样沿时间轴进行以下4组处理(图4 A)：（1）同型抗体对照，假治疗；（2）抗PD-L1，假治疗；（3）同型抗体对照，TTFields；（4）抗PD-L1, TTFields。
抗PD-L1抗体与TTFields联合使用获得了与抗PD-1/抗CTLA-4治疗联用类似的结果，与其他组相较TTFields联合抗PD-L1治疗组的肿瘤体积显著减少(图4 B)，可有效减少肿瘤体积和增加细胞毒性T细胞的肿瘤浸润。
图4 TTFields联合抗PD-L1治疗可有效减少肿瘤体积
TTFields联合ICI治疗增加肿瘤浸润T细胞的效应功能：从各组小鼠肿瘤组织分离的TIL用CD 3/CD 28活化，并检测T细胞标志物和干扰素-γ(IFN-γ)水平(图5 A)。
研究发现与对照组相比，TTFields联合抗PD-1/抗CTLA-4治疗组，刺激后的CD8+TILs的IFN-γ含量显著升高(图5 B)；与其他所有组相比，TTFields联合抗PD-1/抗CTLA-4治疗组，刺激后的CD4+TIL的IFN-γ含量显著升高(图5 C)。
与其他所有组相比，TTFields联合抗PD-L1治疗组，刺激后的CD8+TILs和CD4+TIL的IFN-γ含量显著升高(图5 D,F)。
图5 TTFields联合ICI治疗增加肿瘤浸润T细胞的效应功能
研究结论
HMGB1的释放是检测ICD的生物标志物，本研究首次证明了TTFields治疗后全身HMGB1水平升高，而非局部；eIF2α磷酸化程度是监测ICD的参考指标，TTFields治疗后肿瘤内p-elF2α水平显著升高。研究结果首次证明了TTFields治疗促进体内ICD。
与对照组以及各单独治疗组相比，TTFields与任一ICI治疗联合均显著抑制肿瘤生长。
TTFields 联合 ICI 治疗导致免疫微环境(TME)变化。TME中细胞毒性T淋巴细胞(CTL)水平升高，及巨噬细胞和MDSCs水平降低，支持TTFields 联合 ICI 治疗控制肿瘤生长。
CD8+和CD4+TILs的IFN-γ含量显著升高，表明TTFields联合ICI治疗可改善TME，从而发挥抗肿瘤作用。
当癌症发展时，癌变细胞发生快速和不受控制的分裂，细胞内带电荷的蛋白质使细胞容易受到电场干扰。肿瘤电场治疗(TTFields)是一种全新的肿瘤治疗技术，特定电场频率能够穿透癌细胞膜，通过多种机制施加物理外力以杀死癌细胞。TTFields可特异性地靶向肿瘤细胞，不影响大部分健康细胞，因此在联合疗法中表现出积极的疗效提升和安全性保障。TTFields目前已获批用于治疗胶质母细胞瘤和间皮瘤，在包括NSCLC的多种实体瘤中也在积极的进行临床研究探索。
肺癌是中国最常见的癌症类型，非小细胞肺癌（NSCLC）约占肺癌的 85%，约 70% 的NSCLC在首次诊断时为局部晚期或转移性。在这部分最大的患者群体中，放疗联合铂类化疗药物是局部晚期NSCLC的一线标准治疗；转移性NSCLC的一线标准治疗是ICI±化疗。而晚期NSCLC二线治疗的标准治疗以ICI单药或单药化疗为主。目前看来，疗效提升和安全性控制正是这些疗法进一步探索的方向。
LUNAR研究的积极结果令人鼓舞，在 LUNAR研究之前，最后一个显著改善晚期铂类耐药NSCLC患者总生存期的III期临床研究已经是六年前7，这凸显了治疗这种疾病的难度。LUNAR研究的积极结果提示TTFields联合标准治疗有望进一步延长患者生存期，实现突破。
从本次发表的基础研究数据来看，TTFields治疗在NSCLC小鼠体内模型中可诱导ICD，与 ICI 联合治疗可能通过更高的肿瘤浸润、IFN-γ释放和效应性记忆CD8+T细胞的发育增强免疫应答，促进抗肿瘤免疫，并改善肿瘤控制。这可能是LUNAR研究中TTFields与ICI联合治疗取得成功的潜在机制。
除LUNAR研究外，旨在评估TTFields 联合ICI治疗NSCLC有效性的临床研究EF-36/KEYNOTE-B36(NCT04892472)研究也在进行中。我们将继续关注即将公布的LUNAR研究完整数据，期待TTFields为NSCLC患者带来新的临床获益。
1. Novocure Announces Pivotal LUNAR Study in Non-Small Cell Lung Cancer Met Primary Overall Survival Endpoint. Retrieved January 5, 2023. https://www.novocure.com/novocure-announces-pivotal-lunar-study-in-non-small-cell-lung-cancer-met-primary-overall-survival-endpoint/
2. Barsheshet Y, et al. Int J Mol Sci. 2022 Nov 15;23(22):14073.
3. Nat Rev Drug Discov . 2015 Aug;14(8):561-84.
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ZMCNNP20230110008 Expire Date 2024/01/10
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