免疫治療時代的放射治療

       將免疫療法引入癌癥治療，從根本上改變了腫瘤的臨床管理。然而，只有少數(shù)患者（約10%至30%）對免疫治療的單一療法表現(xiàn)出長期反應。此外，還有許多癌癥類型，包括胰腺癌和膠質瘤，對免疫治療有抵抗力。由于放射治療的免疫調節(jié)作用，放射治療與免疫治療相結合在一些臨床試驗中取得了較好的治療效果。

       然而，放射治療是一把雙刃劍，在一定劑量和分割方式下，放射治療也會削弱免疫系統(tǒng)，并非所有臨床試驗都表明放射治療和免疫治療相結合可以提高生存率。因此，闡明放射治療與免疫系統(tǒng)之間的相互作用，有助于優(yōu)化放射治療和免疫治療的協(xié)同效應。

       放療影響抗腫瘤免疫的正反面

       放射治療可以單獨使用，也可以與其他治療方法（如手術、化療和免疫治療）結合使用。一方面，放療增強了腫瘤細胞的免疫原性，提高了抗腫瘤免疫能力。另一方面，在某些情況下，放射治療可能會增強患者的局部和全身免疫抑制。

       放射治療誘導局部和全身抗腫瘤免疫

       電離輻射促進細胞核中雙鏈DNA（dsDNA）的釋放，增加線粒體外膜的通透性，并觸發(fā)細胞質中線粒體DNA（mtDNA）的暴露。dsDNA和mtDNA都是啟動cGAS-STING途徑和隨后I型干擾素轉錄的有效介質。

       I型干擾素信號在激活DC中至關重要，從而促進T細胞活化和腫瘤控制。放療后腫瘤源性外泌體中dsDNA的積累也促進了DC的招募，并直接誘導DC的I型IFN應答，這進一步促進了CD8+T細胞的招募，為T細胞活化提供了第三個信號。

       為了逃避T細胞的攻擊，MHC I類分子在許多癌細胞中要么缺失要么低表達。放射治療上調了腫瘤細胞表面的MHC I類分子，并增強了TAA的生成，從而擴大了可供呈遞的抗原庫。此外，細胞表面的鈣網(wǎng)蛋白暴露、HMGB1和ATP的分泌增強了免疫原性并促使免疫細胞浸潤，從而促進腫瘤微環(huán)境中的免疫反應。

       放射治療還增加了腫瘤浸潤免疫刺激細胞的豐度，并刺激腫瘤細胞和基質細胞釋放促炎介質。趨化因子的釋放，如CXCL9、CXCL10、CXCL11和CXCL16，導致DC、巨噬細胞和T細胞的浸潤。

       總之，通過改變腫瘤細胞表型，觸發(fā)免疫刺激性DAMP的標志性釋放，以及增加促炎免疫細胞的數(shù)量，放療增強了腫瘤細胞對T細胞介導的抗腫瘤效應的敏感性，并促進了對癌細胞的識別和清除。

       放射治療引發(fā)免疫抑制和淋巴細胞減少

       放射治療的導致癌細胞中dsDNA的積累，從而激活cGAS/STING信號，促進I型IFN基因的轉錄。然而，干擾素信號也會產(chǎn)生有害影響，導致治療抵抗。腫瘤細胞的重復照射可誘導慢性I型干擾素和干擾素刺激的基因表達，從而通過多種抑制途徑介導輻射抵抗和轉移傳播。

       IFN-γ和I型IFN都負責上調腫瘤細胞上PD-L1的表達，從而進一步誘導T細胞耗竭，抵抗抗腫瘤免疫。IDO也被I型IFN和IFN-γ上調，作為免疫抑制因子發(fā)揮作用。此外，激活的STING信號可增強Tregs、MDSC的動員，并消除腫瘤免疫原性。局部放療上調CCL2和CCL5的分泌，這與Tregs和單核細胞的募集有關。招募的單核細胞以TNF-α依賴的方式激活Tregs，從而降低放射治療的療效。此外，通過分泌IL-10和TGF-β，Tregs增強MDSC的免疫抑制作用并抑制效應T細胞的功能。

       淋巴細胞減少是放射治療中最常見的副作用之一。由于骨髓對輻射極為敏感，因此在放射治療期間，可能會發(fā)生嚴重的骨髓損傷。即使相對較低的輻射劑量也會導致骨髓暫時功能性消融。當骨髓受到中等劑量的輻射時，需要幾年時間才能恢復活躍的造血功能。較高的輻射劑量會導致不可逆轉的損害。循環(huán)中的外周血單個核細胞也對電離輻射高度敏感。每天重復進行常規(guī)分割放射治療的細胞毒性足以耗盡遷移的免疫效應細胞。

       放射治療導致淋巴細胞減少的另一個機制是通過淋巴器官的照射。幼稚T細胞對輻射極為敏感，即使低劑量照射淋巴組織也會導致p53介導的快速凋亡。此外，放療誘導的腫瘤細胞分泌Gal-1表現(xiàn)出T細胞促凋亡活性，并與淋巴細胞減少和不良生存結局相關。

       放療與免疫療法的聯(lián)合治療

       在過去的十年中，已經(jīng)批準了幾種用于癌癥臨床治療的免疫治療藥物。這些免疫治療藥物中已有許多在臨床開展了與放射免疫療法的聯(lián)合治療的測試。

       放療與免疫治療的協(xié)同作用

       由于放射治療具有顯著的免疫刺激效應，它為免疫治療與不同形式的放射治療相結合提供了理論基礎。

       HNSCC的臨床前研究表明，通過將腫瘤微環(huán)境轉化為炎癥環(huán)境，放療使無反應的HNSCC腫瘤對PD-L1抑制敏感。放療和抗PD-L1抗體協(xié)同減少腫瘤浸潤性MDSC的積聚，將T細胞從抑制性腫瘤免疫微環(huán)境中釋放出來，并增強抗腫瘤作用。放射免疫治療還可在受照區(qū)域外誘導強烈的由CD8+T細胞介導的抗腫瘤反應。通過免疫治療與放療的結合，患者可以實現(xiàn)轉移腫瘤的局部控制和消退。

       此外，當完全反應的小鼠受到重新植入的腫瘤細胞攻擊時，放療和抗PD-L1藥物的組合會誘導免疫記憶效應。由于復發(fā)和遠處轉移是癌癥相關死亡的主要原因，產(chǎn)生記憶免疫反應可以有效預防腫瘤復發(fā)和轉移，從而延長患者的生存時間。

       臨床研究表明，放射免疫治療對患者的生存率有著令人鼓舞的益處。晚期非小細胞肺癌患者放療后給予Nivolumab治療，PFS中位數(shù)（4.4個月vs 2.1個月，p=0.019）和OS中位數(shù)（10.7個月vs 5.3個月，p=0.026）比未接受放療的患者顯著延長。

       總之，放射免疫治療重塑了抑制性腫瘤免疫微環(huán)境，促進了T細胞反應的產(chǎn)生，識別并清除了受照射腫瘤部位和遠處轉移的癌細胞。

       在某些情況下，放療不能增強與免疫治療的聯(lián)合效應

       免疫治療通過刺激抗腫瘤免疫反應來消除癌細胞，而抗腫瘤免疫應答主要依賴于激活CD8+T細胞或利用的免疫細胞。放射治療可能通過上調抑制性免疫細胞的浸潤并直接損傷循環(huán)淋巴細胞，包括CD8+T細胞，從而有效地降低免疫治療的療效。因此，放療和免疫治療并不總是顯示協(xié)同效應。

       盡管抗PD-1抗體與8Gy×2照射聯(lián)合，以CD8+T細胞依賴性方式增強了原發(fā)性和轉移性腫瘤的控制，并逆轉了適應性免疫抵抗，但2Gy×10照射后的抗PD-1抗體抑制了DLN內(nèi)腫瘤特異性CD8+T細胞中IFN的表達，導致缺乏療效。這可能是由于低劑量每日分次放射治療引起的淋巴細胞減少和免疫抑制。選擇性淋巴結放療經(jīng)常用于局部腫瘤的治療，旨在解決潛在的亞臨床淋巴結微轉移。然而，當與抗CTLA-4抗體結合時，選擇性淋巴結照射有助于免疫抑制腫瘤微環(huán)境，與抗CTLA-4抗體單藥治療相比，生存時間沒有延長。此外，盡管放療聯(lián)合抗CTLA-4可導致腫瘤消退，但PD-L1表達同時上調，從而導致T細胞耗竭和耐藥。

       與臨床前研究一致，有幾個臨床試驗表明放射治療和免疫治療之間沒有聯(lián)合作用。一項涉及前列腺癌的3期試驗表明，在多西他賽治療后進展的患者中，8Gy放療聯(lián)合ipilimumab與單純放療組相比，OS無顯著差異。臨床前證據(jù)表明，低分割電離輻射與ICIs聯(lián)合應用可顯著增強腫瘤控制。然而，旨在評估nivolumab和SBRT（9Gy×3）在HNSCC中協(xié)同作用的臨床試驗未能改善ORR。此外，作為FDA批準的第一種自體細胞免疫療法，與安慰劑相比，sipuleucel-T的中位生存期提高了4.1個月。然而，轉移性去勢抵抗前列腺癌患者接受300cGy×10劑量放療后，sipuleucel-T組的PFS中位數(shù)與單純sipuleucel-T組相當。此外，單用Sipuleucel-T組的累積抗原提呈細胞和IFN-γ+T細胞甚至更高。

       總之，放療在某些情況下可能會削弱免疫治療的療效。免疫治療與放療是否協(xié)同作用與多種因素有關。放療與免疫治療相結合時，應充分考慮放療的免疫調節(jié)作用。需要進行額外的調查，以確定最 佳放療方案、目標檢查點和患者隊列，從而全面評估放射免疫治療的療效。

       增強放療與免疫治療協(xié)同效應的策略

       為了優(yōu)化放射免疫治療的抗腫瘤效果，應考慮幾個方面，包括探索適當?shù)姆派渲委煼桨?，考慮免疫治療與放療相結合時的時間表，減少放射治療的免疫抑制作用以及一些放射治療新技術的應用。

       選擇合適的放射治療方案

       為了優(yōu)化放射免疫治療的效果，放射治療方案應設計為包括兩個因素：劑量和分割方式。臨床醫(yī)生根據(jù)經(jīng)驗應用常規(guī)放射治療，以實現(xiàn)局部腫瘤控制和耐受毒性。然而，即使是可耐受的淋巴細胞減少癥也會減弱放射治療與免疫治療相結合的療效。常規(guī)放射治療的發(fā)展沒有考慮免疫系統(tǒng)的潛在治療效果，這通常會對免疫系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響，不利于免疫治療。低分割輻射與ICIs聯(lián)合使用可增強抗腫瘤免疫，從而顯著控制腫瘤。此外，與單次大劑量放療相比，低分割放療也具有優(yōu)越的療效。

       研究報告稱，低分割放療與免疫治療相結合的療效有所提高。如抗PD-1抗體與8Gy×2，而不是2Gy×10聯(lián)合，增強了原發(fā)性和轉移性腫瘤的控制。單劑量20Gy局部放療的療效與8Gy×3和6Gy×5相當。然而，當與抗CTLA-4抗體聯(lián)合時，僅分割放療可顯著改善原發(fā)和繼發(fā)腫瘤部位的腫瘤生長。

       放療方案與ICIs聯(lián)合應用時有一個特定的治療窗口。放射免疫治療的最終效果取決于對免疫系統(tǒng)復雜影響的綜合效果。低分割放療與免疫治療相結合更為合適。然而，放射治療結合免疫治療的臨床試驗通?；诮?jīng)典方案，聯(lián)合免疫治療的最 佳放射治療方案仍有待探索。

       探索免疫治療與放療相結合的時間表

       據(jù)報道，免疫治療給藥方案對放射治療的腫瘤抑制有顯著影響。同時給予放療和抗PD?L1治療，而不是序貫治療與長期腫瘤控制相關。然而，KEYNOTE-001 的1期臨床試驗顯示，在pembrolizumab之前接受任何形式放療的患者均表現(xiàn)出延長的PFS。此外，在轉移性HNSCC患者中，與nivolumab單藥相比，nivolumab同時接受SBRT并沒有改善ORR。

       因此，最 佳順序可能與多種因素有關，如免疫治療的類型、放療方案、腫瘤特征和個體差異。所有這些因素都應考慮在內(nèi)，以獲得更好的預后效果。

       縮小放射治療范圍

       完整的癌癥免疫循環(huán)在免疫治療中至關重要，放射免疫治療在放療過程中保護淋巴細胞是很重要的。為了減少放療對免疫細胞的負面影響，必須避免淋巴結、骨髓和血液的照射。

       在過去二十年中，IMRT以及其他技術使適形劑量應用于放射治療成為可能，從而降低非惡性組織的輻射劑量，同時確保局部腫瘤的殺瘤劑量。針對各種適應癥的常規(guī)放療方案，如NSCLC、宮頸癌、HNSCC，通常針對腫瘤部位制定50-70Gy的全劑量，針對DLN制定45-50Gy的劑量，以達到預防覆蓋的目的。由于DLN是T細胞交叉啟動的主要平臺，淋巴組織中的T細胞對放療極為敏感，照射無瘤淋巴結可能會干擾抗腫瘤免疫反應的啟動。因此，頸部淋巴結陰性患者無需進行預防性淋巴結照射。應高度重視淋巴結的保護。此外，血液循環(huán)和骨髓中的T細胞對輻射極為敏感。放射治療期間，有必要減少血管和骨髓的暴露。

       放射治療新技術的應用

       新技術的開發(fā)也是將放療對免疫系統(tǒng)的副作用降至最低的一個很好的選擇。質子放射治療能夠減少向非惡性組織輸送的劑量，并誘導組織相容性抗原和TAAs的上調。此外，質子放療增加了腫瘤細胞表面鈣網(wǎng)蛋白的暴露，從而增加了CTL對腫瘤細胞的殺傷作用。將免疫治療與質子放射治療相結合是很有前景的。

       重離子放射治療（HIRT）正在成為治療惡性腫瘤的前沿技術。HIRT可以改變能量并疊加多個布拉格峰，從而提供更精確的治療。與質子放射治療和基于光子的IMRT相比，碳離子放射治療與更高的OS相關。在治療期間，HIRT將顯著減少淋巴細胞損傷。因此，HIRT增強了免疫系統(tǒng)在放射免疫治療中的作用。

       與臨床應用的常規(guī)劑量率約為5Gy/min相比，F(xiàn)LASH放療可以以超高劑量率（>40Gy/s）提供劑量。因此，它可以降低正常組織毒性，同時保持局部腫瘤控制。通過提供更高的劑量率，F(xiàn)LASH放療縮短了治療時間。短的暴露時間顯著減少了循環(huán)免疫細胞的輻射。

       小結

       免疫治療的療效高度依賴于免疫系統(tǒng)。免疫治療與其他治療方法的結合應充分考慮免疫調節(jié)作用。放療由于其對免疫系統(tǒng)的刺激作用而成為理想的伴侶。然而，放射治療具有深遠的免疫調節(jié)作用，并非所有放療方案都與免疫治療協(xié)同作用。了解放療的潛在免疫機制對于提高放療和免疫治療的協(xié)同效應至關重要。

       現(xiàn)有證據(jù)證明，同時給予低分割放療和免疫治療更有可能提高治療效果。減少照射量也顯示出改善患者預后的潛力。此外，放療技術的技術突破為創(chuàng)造放射免疫治療的最大療效提供了重要機會。