STTT：于金明院士团队深度解析放疗与免疫治疗的发展前景

给免疫治疗“找个理想的伴儿”，用联合治疗破解当前制约免疫治疗的瓶颈，可能是最近几年里许多科学家和医生的头等大事了。正在进行中的免疫治疗临床研究，就有八成在做联合治疗[1]。

作为传统的癌症局部治疗手段，放疗就在免疫联合治疗临床研究中屡屡出场，因为学界已经逐渐意识到，放疗的作用并不局限于局部控制病灶，它的免疫调节效应也非常值得利用。

尤其是在局部晚期非小细胞肺癌（NSCLC）中，同步放化疗后再使用免疫巩固治疗的“PACIFIC模式”大获成功，更让放疗与免疫治疗的联合备受期待。打破制约免疫治疗的枷锁，让放疗老树开新花，具体应该向哪些方向进军呢？

中国工程院院士、山东省肿瘤医院院长于金明教授团队，近期就在Signal Transduction and Targeted Therapy期刊专门发文，畅谈了新时代放疗+免疫治疗模式（iRT）的发展前景。国内放疗领域的大咖出手，必然不同凡响[2]！

论文首页截图

早在1953年，就有人发现了放疗的“远端效应”（abscopal effect），即局部放疗可能使远处未被照射的病灶消退，以今天的眼光来看，这就是放疗免疫调节效应的表现，2012年一篇登上《新英格兰医学杂志》的研究也证实了这一点[3]。

而从临床前研究来看，放疗几乎能影响免疫治疗的整个过程，从免疫细胞的致敏和激活，到癌细胞抗原释放和被提呈，释放促炎性细胞因子，调节微环境中的其它细胞……所以在2005年，就有人提出了联合放疗+免疫治疗的iRT模式[4]。

经历几十年的发展后，今天的放疗相比几十年前更是强大得多，比如用于部分早期可手术的NSCLC患者时，精准放疗的长期疗效完全能匹敌手术[5]。放疗自身越是精准高效，就能越好地配合免疫治疗。

所以在PACIFIC研究之前，已经有学者尝试过iRT的联合治疗模式，而PACIFIC研究的成功更是让学界“脑洞大开”，比如MD安德森癌症中心的张玉蛟教授，就提出了I-SABR的创新iRT模式[6]，各种临床研究更是如雨后春笋一般层出不穷。

不过于金明院士团队指出，其实在作用机制上，放疗对免疫治疗的影响也明显是一把“双刃剑”，需要综合考量放疗对癌细胞、免疫细胞以及微环境中各种间质细胞的影响，才能做好真正精准的iRT。

放疗对癌细胞的影响

放疗主要通过两种途径杀伤癌细胞，即高能放射线直接诱导DNA断裂或诱导癌细胞内活性氧的产生，而这两种途径都会进一步影响癌细胞和免疫细胞的生物学行为，从而改变肿瘤微环境，进而影响到免疫治疗。

比如在发生DNA断裂后，癌细胞就需要激活DNA损伤修复（DDR）机制，但各种致癌基因突变往往会导致DDR异常，继续增加癌细胞基因组的不稳定性，从而激活cGAS-STING信号通路，免疫系统就很可能收到警报而被激活。

放疗在癌细胞内诱导生成的活性氧，也可以通过类似的途径激活STING通路，诱导I型干扰素介导的抗肿瘤免疫应答，此外含有DNA的癌细胞外泌体也可能转运到树突状细胞，这些都是放疗激活系统性抗肿瘤免疫应答的潜在机制。

放疗对肿瘤间质细胞的影响

肿瘤相关成纤维细胞（CAFs）是大多数肿瘤间质内的主要成分，它们并不容易被放疗直接杀死，但也会出现DNA损伤和下游信号通路的变化。有研究显示，放疗会一定程度上限制CAFs的促癌作用，但同时被放疗照射后的CAFs又有免疫抑制作用，因此放疗对间质细胞的影响还需要深入评估。

放疗对各类免疫细胞的影响

之所以会说放疗对免疫治疗的影响是“双刃剑”，就与放疗对免疫细胞的影响有关，除了直接杀伤对免疫治疗至关重要的细胞毒性T细胞、B细胞外，放疗还对另外几类免疫细胞有不小的影响。

1）免疫调节性T细胞（Treg）

大量研究显示，放疗后肿瘤部位的Treg数量会明显增多，表型和功能也会受到影响，导致微环境进入抑制状态，在其中起到关键作用的，是被放疗激活的STAT3通路和表达明显上调的TGF-β。

2）肿瘤相关中性粒细胞（TANs）/巨噬细胞（TAMs）

放疗对TANs的作用相对而言还不算明确，N1型TANs可能被诱导出抗癌效应，诱导癌细胞的凋亡，并激活细胞毒性T细胞，但N2型TANs的表现却恰好相反，它们可能抑制细胞毒性T细胞和NK细胞的抗肿瘤应答。

而TAMs也能分为M1和M2两型，放疗的影响同样是正反两面，M1型TAMs可以通过吞噬作用消灭癌细胞，但M2型TAMs则可能与Treg联手抑制免疫应答，此外TAMs向M1或M2型的极化，也可能受到放疗的影响。

3）髓系来源的免疫抑制细胞（MDSCs）

作为免疫微环境中的主要免疫抑制性细胞，MDSCs一般会在放疗照射肿瘤部位后数量明显增加，并被募集到肿瘤部位，导致明显的免疫抑制效应，而cGAS/STING通路在其中发挥了关键作用。

4）树突状细胞

树突状细胞可以被放疗直接激活，此外还有多种间接激活途径，比如放疗杀死癌细胞后，会释放大量抗原及损伤相关的分子模式（DAMPs），这些都是树突状细胞的“兴奋剂”，但一小部分树突状细胞也可能参与了放疗后的免疫抑制。

重新看待放疗的“远端效应”

说了这么多放疗对全身免疫状态产生的影响，但实际在临床中观察到的放疗“远端效应”却并不多，对此于金明院士团队认为，在免疫检查点抑制剂问世前，单纯由放疗带来的免疫应答改变，大多数时候不足以导致病灶消退，但在iRT联合治疗时代，看待远端效应也应该有全新的视角。

远端效应可以分为宏观、分子和基因三个层面来看，虽然宏观层面肿瘤不一定缩小，但放疗几乎必然会导致分子和基因层面的改变，比如上面的放疗杀死癌细胞、释放抗原及DAMPs，这些发生在照射局部的改变，都是远端效应激活全身免疫应答的关键，而多种细胞因子和趋化因子在其中扮演着关键的角色。

三种层面上的“远端效应”

特别值得一提的是，与根治性、高剂量放疗不同，不以杀死癌细胞为目标的低剂量放疗，可能更有利于调节免疫微环境，减少高剂量放疗导致的免疫抑制，从而有效配合免疫治疗，“低剂量放疗就像是打开了城门，把免疫细胞、效应分子这些援兵放进来”，而这可能主要与低剂量放疗诱导的癌细胞DNA损伤有关。

于金明院士团队借用了国外学者的说法，将低剂量放疗这种独特的效应命名为“放疗远端效应”（Radscopal effect，区别于传统的远端效应）[7]，也有初步临床研究证实了放疗远端效应的用处[8]。还有临床研究尝试高剂量+低剂量放疗联合使用，从而全面发挥放疗的远端效应，有效控制了部分晚期患者的转移灶[9]。

寻找提示iRT疗效的生物标志物

虽说免疫+放疗的iRT模式前景广阔，但与现有免疫治疗类似，也并非所有患者都能从治疗中获益，因此理想的使用策略就是通过生物标志物，优先筛选出潜在的获益人群，PD-L1表达、肿瘤突变负荷（TMB）这些标志物，估计也不能直接照搬到iRT当中，所以还是需要从机制出发来寻找适用的新型标志物。

例如属于DAMPs之一的钙网蛋白（calreticulin），就是放疗诱导免疫原性细胞死亡的关键分子，它的出现可能就提示放疗有效调节了免疫应答；于金明院士团队还提到了外周血淋巴细胞绝对计数（ALC），有研究显示治疗前后的ALC水平均与放疗远端效应有关，可以用于疗效预测和预后评估。

来自临床实践的iRT应用模式初探

免疫治疗和放疗的联合要想实现1+1>2，当然也不是易如反掌，免疫治疗的药物类型、免疫与放疗的先后顺序、放疗的剂量、分割及照射部位，都可能影响联合治疗的效果，有许多研究在探索最优使用模式，从而将协同增效最大化。

影响iRT疗效和安全性的因素确实非常多

1）放疗的剂量及分割

放疗对免疫应答的调节，在一定范围内也有“剂量依赖性”，但≥15Gy的高剂量放疗又可能导致免疫抑制，因此可以考虑大分割放疗模式，已有在晚期NSCLC中开展的早期临床研究显示，高剂量大分割SBRT（50Gy/4次）联合PD-1抑制剂在多个疗效终点上，都优于传统放疗（45Gy/15次）+PD-1抑制剂[10]。

2）放疗的照射部位

研究显示，放疗照射位于不同部位的转移病灶，对全身免疫应答也会产生不同的影响，最理想的当然是把所有病灶都照射一遍，但考虑到患者的耐受性，可能应优先考虑低剂量放疗，还应注意不同癌症对放疗的敏感性问题。

3）放疗的使用时机

目前学界争论最大的话题，就是免疫治疗和放疗应该是“序贯使用”还是“同步使用”，虽然PACIFIC研究的免疫巩固模式，也就是先放疗（放化疗）后用免疫大获成功，但从一些真实世界研究来看，序贯治疗患者的肺炎发生率也还是比较高的[11]，另外在放疗后开始使用免疫治疗的时机，可能也与疗效有关。

而以KEYNOTE-799为代表的一些临床早期研究则显示，免疫治疗与放疗同步使用有望进一步提高疗效，安全性也与序贯治疗大体相当，这也是近年来大规模临床研究的重点探索方向。于金明院士团队还介绍，以纳米材料作为免疫调节剂或放疗增敏剂，还有望进一步提升iRT的疗效。

4）免疫疗法的选择

有回顾性研究显示，PD-1/L1抑制剂联合放疗，用于NSCLC患者的疗效明显优于CTLA-4抑制剂+放疗[12]，但结论仍有待前瞻性数据证实，还不能说PD-1/L1抑制剂是更合适放疗的搭档。

正在进行的CheckMate-73L研究，则将评估PD-1+CTLA-4双免疫方案与PD-1抑制剂单药，在局部晚期NSCLC中作为免疫巩固治疗的价值，不过从II期研究来看，双免疫方案的毒性及其导致的停药是不容忽视的[13]。

5）iRT毒性问题

放疗可能导致肺损伤、心脏疾病和肝损伤，而免疫治疗也有免疫相关肺炎、结肠炎、肝炎等典型副作用，二者联合使用的安全性也是临床焦点，例如NSCLC临床研究中比较多见的放射性肺炎问题，不过现有数据显示，放射性肺炎大多并不严重，需医疗干预乃至危及生命的3-4级肺炎比较少见，风险还是小于治疗获益的。

结语

照射多病灶的免疫调节效应、低剂量放疗专属的“远端效应”，以及放疗激活的全身免疫应答，都让iRT联合治疗模式颇受期待，但在iRT被临床常规应用之前，还需要跨越一系列的难关和挑战，相信未来的临床研究会给出更好的答案。

参考文献：

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2.Zhang Z, Liu X, Chen D, et al. Radiotherapy combined with immunotherapy: the dawn of cancer treatment[J]. Signal Transduction and Targeted Therapy, 2022, 7: 258.

3.Postow M A, Callahan M K, Barker C A, et al. Immunologic correlates of the abscopal effect in a patient with melanoma[J]. New England Journal of Medicine, 2012, 366(10): 925-931.

4.Demaria S, Bhardwaj N, McBride W H, et al. Combining radiotherapy and immunotherapy: a revived partnership[J]. International Journal of Radiation Oncology* Biology* Physics, 2005, 63(3): 655-666.

5.Chang J Y, Mehran R J, Feng L, et al. Stereotactic ablative radiotherapy for operable stage I non-small-cell lung cancer (revised STARS): long-term results of a single-arm, prospective trial with prespecified comparison to surgery[J]. The Lancet Oncology, 2021, 22(10): 1448-1457.

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