放疗（RT）在进行肿瘤局部控制的同时，还可对远处和非放射部位产生系统效应，这被称为“远隔效应”。RT可活化系统免疫反应，因此免疫联合放疗（iRT）可能是一种极具前景的治疗策略。山东省肿瘤医院于金明院士团队近日在Signal Transduction and Targeted Therapy发表综述，系统阐述iRT机制、临床应用和发展前景。
山东省肿瘤医院院长
山东省人大常委会委员、教科文卫副主任
山东院士专家联合会首届会长
中央保健联系专家
中国抗癌协会副理事长
中华放射肿瘤学专业委员会名誉主任委员
中国抗癌协会放疗专业委员会名誉主任委员
山东抗癌协会理事长
中华肿瘤防治杂志等多家杂志主编或副主编
背景
近来研究发现RT具有系统抗肿瘤反应，其中最具代表性的就是“远隔效应”：一个部位的放疗可导致远处和非放射部位的肿瘤退缩。这种潜在能力提供了iRT的基础。免疫治疗（IO）仍需扩大获益谱。iRT可能是一种可行方式。
RT和IO的发展历程
RT发展包括发现、正电压、巨电压和离子束时代。调强放疗（IMRT），影像引导放疗（IGRT），立体定向放疗（SBRT）等先进技术已经得到广泛应用。免疫治疗具有超过100年的历史。直到2010年，免疫检查点抑制剂（ICI）陆续获批。
2005年，Demaria等首次提出放疗免疫作为治疗肿瘤的新型方法。2012年首例远隔效应病例被报道。2015年，转移性实体瘤患者接受RT联合IO（GM-CSF）获得成功结果，产生远隔效应，首次证实概念。2017年，PACIFIC研究显示临床获益，并改变了非小细胞肺癌（NSCLC）治疗临床实践（图1）。
图1 iRT发展时间线
RT原理
除了直接损伤放射肿瘤细胞，电离辐射（IR）也可诱导一系列生物学效应。IR的免疫调节效应是联合治疗的理论基础。这些效应包括增强肿瘤抗原释放和提呈，促进免疫细胞活化，增加肿瘤浸润淋巴细胞密度，促进T细胞对肿瘤细胞的识别，放大抗肿瘤效应。IR也可导致促炎细胞因子释放。肿瘤微环境（TME）可被IR诱导的改变重塑，重塑的TME可将“冷”肿瘤转化为“热”肿瘤。
但是IR也可以促进免疫抑制，增加Treg和髓系来源抑制细胞（MDSCs）等抑制性免疫细胞，升高免疫抑制性细胞因子。
IR对肿瘤细胞的效应
放射可通过高能质子和产生活性氧（ROS）直接导致肿瘤细胞DNA断裂。此外，IR还可释放损伤相关分子模式（DAMPs），具有强大免疫调节作用。另一方面，DNA损伤驱动的细胞反应也改变肿瘤细胞免疫原性，形成炎症性微环境重塑，产生远隔效应。
IR对基质细胞的效应
癌症相关成纤维细胞（CAFs）占基质细胞的大多数。放射后CAFs具有持续DNA损伤。IR还可招募CAF进入TME转化表型。CAFs可促进放疗抵抗肿瘤干细胞转化。CAF是TME的免疫抑制因子。
对不同免疫细胞的免疫调节效应
有研究显示放疗后Treg数量显著增加，可导致抑制性TME、免疫耐药和预后不佳。IL-10R介导的STAT3可能是调节FOXP3的关键因子，促进放疗后CD4+T细胞Treg细胞转化。IR不仅增加Treg数量，也增强放疗抵抗能力，调节Treg细胞表型。
肿瘤相关中性粒细胞（TANs）包括两种亚型，抗肿瘤（N1）和促肿瘤（N2）型。TANs可促进血管生成，免疫抑制，细胞外基质重塑和转移。RT对于TANs的作用矛盾，可活化TANs增强免疫反应，但是又可诱导TANs由N1向N2转化。
肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）包括肿瘤细胞杀伤表型M1和肿瘤促进表型M2。IR对TAMs活性和表型均具有影响。IR可促进M1和M2活化。关于IR对于TAMs作用的研究结论也有不同结果。
MDSCs可促进肿瘤进展。RT后很多器官MDSCs增加，但是也有研究显示RT后7~14天MDSCs降低。多项研究显示RT对于MDSCs具有抑制功能，cGAS/STING信号通路在其中起到重要作用。
树突状细胞（DC）是主要的抗原提呈细胞。研究显示RT主要通过DAMPs活化DC，增强肿瘤交叉提呈，促进T细胞活化和增殖。但是DCs也可能在放疗诱导免疫抑制中具有重要作用。
RT可促进T细胞活化，诱导细胞因子的产生和释放，促进T细胞向放射部位迁移，导致更好的免疫结局。低剂量RT联合PD-1抑制剂可促进T细胞向肿瘤部位迁移，增加肿瘤退缩。因此，RT增强细胞因子的分泌可促进T细胞浸润和放大T细胞活化。
IR可增强NK细胞归巢和细胞毒作用。RT后NK细胞向肿瘤中迁移增加，循环NK细胞活化增加，导致肿瘤退缩和远隔反应。
IR重塑TME
IR不仅可将“冷”肿瘤转化为“热”肿瘤，还可对TME产生免疫抑制效应。活化固有信号通路特别是cGAS-STING通路，分泌趋化因子和细胞因子，形成低氧环境，活化经典和替代补体系统在IR重塑TME中具有重要作用。
iRT增强远隔效应
远隔效应罕见，而免疫治疗的出现使得远隔效应成为可能。远隔效应涉及肿瘤分子和基因表达改变，因此从3个方面引入远隔效应更广泛的概念：大体水平，分子水平和基因水平。
目前广泛接受IR诱导的原位疫苗效应是将局部效应转化为远隔反应的关键机制。IR导致的肿瘤细胞免疫原性死亡释放多种新抗原，多种免疫细胞成熟可识别和攻击原发和远隔肿瘤细胞。此外，损伤核DNA可被cGAS-STING通路感知，介导T细胞交叉活化。
分子远隔效应主要指远隔部位IR诱导的细胞因子和趋化因子改变。高剂量RT导致免疫原性细胞死亡和系统抗肿瘤反应。已知IR可导致放射部位细胞因子改变，导致重塑的炎性TME。非放射部位组织具有延迟“远隔”DNA损伤反应，非放射组织中细胞因子升高。免疫调节效应的一个可能机制是肿瘤来源外泌体，其将信号导入远处部位。
此外，IMRT后血浆细胞因子和趋化因子表达水平变化，可产生系统炎症性反应。非放射部位的分子和基因水平可反映患者对RT的敏感性，成为远隔效应和治疗反应的预测因素。
联合SBRT和IO时，低剂量RT（低于物理损伤DNA或直接杀伤肿瘤细胞的阈值下）可刺激全身远隔肿瘤基质和促进远隔肿瘤退缩。总之，高剂量和低剂量RT可介导远隔肿瘤部位的分子改变，导致系统抗肿瘤反应。
低剂量RT的免疫调节效应和放疗远隔效应
低剂量RT联合IO在抗肿瘤免疫反应上可能和常规剂量RT具有不同功能。低剂量RT具有免疫调节效应，也被成为“放疗远隔效应”。放疗远隔效应是指立体定向RT基础上，系统抗肿瘤效应被低剂量RT增强。常规RT可产生免疫抑制分子，而低剂量RT可能是克服这些缺陷的强力武器。低剂量RT不足以导致细胞死亡，但是可开始危险信号，如活化cGAS-STING通路。此外，损伤细胞释放的DAMPs可进一步活化免疫反应。
证据显示低剂量RT可导致CD4+T细胞损伤，促进向Th2表型转化，导致一氧化氮合成酶（iNOS+）/M1表型产生，招募和杀伤肿瘤细胞。低剂量RT可刺激抗原摄取，影响肿瘤对ICI的敏感性，效应CD8+对比Treg细胞比例增加，重塑TME。因此，低剂量放疗导致的远处抗肿瘤反应可被称为放射远隔效应。
放疗远隔效应在临床前和临床研究中已经证实。低剂量RT促进M1巨噬细胞计划，增强NK细胞浸润。一项Ⅱ期研究中，联合低剂量RT可限制原发和继发肿瘤生长。SBRT联合伊匹木单抗的Ⅱ期研究中，低剂量放疗部位更倾向于反应。Ⅰ期研究中，低剂量RT、低剂量环磷酰胺和ICI可活化T细胞浸润。Yin等证实原发部位的大分割RT、远隔肿瘤的低剂量RT和PD-1抑制剂增强远隔反应。
治疗反应的生物标志物
探索有效和精准生物标志物可用于患者选择和预测结局。DAMPs可反映RT诱导免疫原性细胞死亡关键事件，是潜在预测iRT的生物标志物。RT后钙网蛋白水平可能反映肿瘤细胞对T细胞的敏感性，可能可作为iRT的生物标志物。
绝对淋巴细胞计数（ALC）可能是另一个预测远隔效应的生物标志物。多项临床研究显示接受RT和IO治疗的患者中，RT前后ALC和无进展生存期（PFS）及远隔效应相关。这些数据表明ALC对于iRT诱导的系统远隔效应的预测作用。
临床实践
从iRT的证实概念研究后，Golden等首次证实RT联合GM-CSF具有高频率的远隔效应。Shaverdian等发现接受RT的NSCLC患者接受帕博利珠单抗治疗较未行RT的患者具有更长的PFS和总生存（OS）。RT和CTLA-4抑制剂的联合也具有远隔效应。最确切的证据来自于PACIFIC Ⅲ期研究，放化疗后接受度伐利尤单抗治疗的NSCLC患者PFS和OS较接受安慰剂治疗的患者显著延长。但是iRT的最佳药物、顺序、剂量、分割、放疗部位还需要探索。
放疗剂量/分割
一项临床前研究报道RT 7.5 Gy/F可能达到更好结局。另一项研究显示和3 Gy×5次相比，单次剂量15 Gy具有更高宿主免疫细胞浸润肿瘤。还有研究显示常规分割联合IO可能具有更好疗效。临床实践中，大分割RT可能具有优势，IO+SBRT具有更高潜力。PACIFIC亚组分析显示不论何种放疗方式，患者均具有显著获益。一项随机Ⅰ/Ⅱ期研究中，帕博利珠单抗+SBRT（50 Gy/4F）具有更佳疗效。数据显示SBRT和大分割RT可能具有更有效的抗肿瘤免疫反应。
不是所有转移灶均平等参与系统免疫监视，激活远隔效应的成功在于准确选择放疗的转移灶。因此需要考虑如何选择合适病灶活化免疫反应，以及多部位RT是否可达到系统疾病控制。多项回顾性研究显示所有部位RT可显著改善OS和PFS。因此，可能需要多靶RT优化iRT反应。
IO模式选择
一项回顾性分析显示NSCLC患者中，SBRT联合PD-1抑制剂的PFS优于联合CTLA-4抑制剂。一项Ⅱ期研究评估了2种ICI作为同步化放疗后的Ⅲ期NSCLC患者巩固治疗，安全性分析显示纳武利尤单抗+伊匹木单抗组的3级不良事件高于纳武利尤单抗组，因此还需要更多临床研究数据。
最佳RT时机
目前数据显示同时或ICI的延迟给予均可产生抗肿瘤作用。PACIFIC研究奠定了度伐利尤单抗在放化疗后给药的框架。但是HOPE-005/CRIMSON回顾性队列中，接受同步化放疗后度伐利尤单抗巩固治疗的NSCLC患者中81.8%发生了肺炎。PACIFIC研究显示14天内IO联合RT患者获益更为明显。但是一项回顾性研究显示SBRT后≥21天开始IO治疗患者具有更长OS。因此，最佳RT时机还需要探索。
同步方面，一项Ⅱ期研究显示放化疗和阿替利珠单抗同步的3级以上免疫相关不良事件发生率20%~30%，2级以上肺炎发生率10%~16%，中位PFS 13.2个月~18.6个月，因此IO和化放疗同步的安全性和疗效也被证实。总之，同步iRT可能较序贯治疗更为有效，但是临床数据有限。
iRT新辅助治疗可能具有更好的局部控制率和系统抗肿瘤反应。很多研究正在进行，包括KEYLYNK-012，CheckMate 73L，PACIFIC-2等。此外，新型药物如纳米颗粒作为免疫调节剂或放疗增敏剂的研究也在进行。
综上，目前最佳联合模式可能是大分割RT联合抗PD-1治疗，多项研究已经证实iRT疗效显著优于单纯IO。RT可将单纯IO的野外反应率从19.7%增加至41.7%。但是最佳联合方式还需要更多研究探索。
iRT毒性
严重RT诱导损伤包括放疗诱导肺损伤（RILI），放疗诱导心脏病（RIHD），放疗诱导肝损伤等，和细胞因子的产生，氧化应激，DNA损伤有关。IO相关毒性包括肺炎，结肠炎，肝炎，内分泌疾病和皮肤毒性。
提高iRT的安全性至关重要。没有证据表明iRT毒性显著高于单纯ICI或RT。目前的临床研究显示iRT耐受性良好。iRT的1~2级毒性常见，但是3级以上毒性较为罕见。需要更多临床数据平衡生存获益和正常组织毒性。
前景
基于IR的免疫效应和免疫抑制效应，本综述阐述了iRT的临床前原理和临床应用。数据显示iRT可能是局部晚期和寡转移肿瘤的新型治疗方案。此外，低剂量RT的多部位RT和放疗远隔效应可激发系统抗肿瘤反应，具有良好前景。
Zhang Z, et al. Radiotherapy combined with immunotherapy: the dawn of cancer treatment. Signal Transduct Target Ther. 2022;7(1):258.
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