放疗结合免疫治疗

肿瘤的下一个实践：放疗结合免疫治疗,大连大学附属中山医院毛绩伟,放射治疗的简史,1895年伦琴发现X线1898年居里夫发现放射性镭1899年报道了第1例经放疗治愈的皮肤癌病人,1913年X线管问世1920年Coolidge使用了放射线量的测量方法，定出了剂量单位即伦琴1922年深部X线机产生，报导放射治疗可治愈晚期喉癌且无严重的合并症,X线成像设备结构和原理,1934年分割照射的发明并沿用至今二战后60钴、137铯、192铱不断得到应用20世纪70年代后CT、模拟定位机、TPS的投入使用为提高治疗效果起到重要作用,随着放射物理学、分子生物学、计算机、电子技术的进步，影像学的发展，放射治疗已经成为肿瘤的三大治疗方法之一如：立体定向放射外科、三维适形放射治疗、调强放射治疗、影像引导的放射治疗及自适应放射治疗等,现代的放射治疗系统,Siemens,Varian,Elakta,Accuray,Brainlab,Tomotherapy,放疗的作用机制,历史上，放疗的临床功效归因于其诱导DNA损伤的能力，其可导致肿瘤细胞直接死亡然而在肿瘤放疗，进一步研究发现放疗具有“远位效应”，其与放疗诱发的免疫反应有关,放疗具有触发抗原特异性，适应性免疫的潜力，这种现象被称为“原位”接种,放疗诱导原位免疫,放疗的肿瘤细胞有效暴露肿瘤抗原并触发抗肿瘤免疫应答的细胞死亡免疫原性细胞死亡的标志之一是摄取由死亡细胞释放的抗原的APCs的成熟度增加CD47表达的减少和细胞表面钙网蛋白的增多促进APCs摄取,1.应激凋亡状态下癌细胞的内质网蛋白复合体（由钙网蛋白和二硫键蛋白异构酶ERp57组成）,异位到质膜,促进进吞噬细胞的吞噬作用调节吞噬细胞的活性,钙网蛋白提供“吃我”信号,促进DCs和巨噬细胞摄取该细胞,2.CD47的表达减少增加小鼠肿瘤的放射敏感性，同时赋予对正常组织的放射防护作用。,3.钙网蛋白也激活APCs中促炎症细胞因子如白细胞介素-6（IL-6）和肿瘤坏死因子-（TNF）的产生。,4.RT诱导的IgM,结合坏死肿瘤细胞,补体激活,释放补体过敏毒素,有助于DCs募集和成熟，并最终导致T细胞免疫,5.RT诱导的环鸟苷单磷酸腺苷单磷酸合酶（cGAS）-依赖的和“干扰素（IFN）基因的刺激物”（STING）-依赖的细胞溶质核酸感测途径触发DCs上的I型IFN信号传导，其调节RT诱导的适应性免疫应答？,诱导树突状细胞（DCs）的成熟，其获得有效地呈递抗原并调动适应性免疫的能力,6.放射损伤的肿瘤细胞,释放DAMPs,与PRR结合,DAMPs包括由临终的和应激细胞释放的ATP和HMGB1蛋白,胞外ATP作为单核细胞和DCs的“寻找”信号，并由嘌呤能受体P2X7感测，其作为炎症小体的关键调节元件，导致促炎症细胞因子如IL-1和IL-18的分泌APCs在体外用ATP刺激导致表面共刺激配体CD80和CD86的表达增加;并在体内引起级联的事件，包括信号转导和转录激活因子1（STAT1）磷酸化，IFN产生，T细胞扩增和调节性T（Treg）细胞的减少？自噬增加肿瘤细胞对体外和体内放疗的细胞毒性作用的敏感性,HMGB1是免疫原性细胞死亡的另一个关键标志，是从受应激或死亡的的细胞释放的组蛋白-染色质结合蛋白，特别是在暴露于放疗后的坏死细胞,HMGB1,结合TLR4和TLR9,激活骨髓分化初级应答蛋白88（MyD88）途径,核因子B（NF-B）的活化和下游炎症细胞因子应答,放射的“远位效应”不会发生在肿瘤蛋白53（p53）缺陷的动物,这可能与在有功能性p53的存在下由放射激活细胞的死亡或者细胞应激的机制有关实际上，p53缺陷减弱了通常由高剂量照射诱导的和加强免疫激活的危险信号p53参与NKG2D配体的调节，其在细胞应激时上调并诱导NK细胞的有效活化，此外还对细胞溶解性CD8+T细胞提供强共刺激物,免疫沙漠：当肿瘤缺乏适当的炎症介质时，则无法进行有效的抗原呈递和产生肿瘤反应性T细胞；若T细胞募集趋化因子减少，则无法将T细胞聚集到肿瘤；肿瘤血管还可以通过表达T细胞免疫抑制配体或诱导凋亡的死亡配体，进一步建立对肿瘤反应性T细胞的屏障，产生缺乏炎症细胞的肿瘤，我们称之为“免疫沙漠”,放疗为肿瘤微环境“洗牌”,肿瘤通过多途径抑制宿主的抗肿瘤免疫应答,1.肿瘤和基质来源的免疫抑制性因子（如TGF，10IL-10，PGE2）使肿瘤内皮上调抑制性配体（TIM-3，PDL-1和/或PDL-2）和免疫抑制分子（如IDO1或PGE2），限制效应T细胞活化2.即使是那些顺利进入肿瘤基质的T细胞仍有可能会遇到抑制性免疫细胞，如活化的2型巨噬细胞（M2），髓系衍生抑制性细胞（MDSC），以及调节性T细胞（Treg），继而发生缺失、耗竭或凋亡,3.T细胞最终与靶肿瘤细胞相遇时，由于MHC或特异性肿瘤相关抗原的下调，以及肿瘤细胞表面免疫抑制性蛋白（如PD-1）表达增加，也无法进行有效抗肿瘤免疫应答,放疗是如何重编肿瘤微环境的,放疗使得肿瘤微环境有利于效应T细胞募集和发挥功能电离辐射具有诱导涉及效应T细胞募集的趋化因子的能力，有效地将肿瘤转化为对T细胞攻击敏感的“发炎”组织RT可以通过局部血管内皮炎症增强肿瘤中的T细胞运输,巨噬细胞可以极化为不同的功能表型,经典活化的（M1型）巨噬细胞表达促炎细胞因子，例如IL-12，IL-23和TNF，以及一氧化氮（NO）和高水平的主要组织相容性复合物（MHC）I类和MHC-II类替代性活化的（M2）巨噬细胞表达抗炎细胞因子IL-10和转化生长因子（TGF）以及精氨酸酶-1，其有助于消耗细胞外L-精氨酸并驱动T细胞抑制,肿瘤相关的巨噬细胞表型主要为M2型有助于免疫抑制肿瘤微环境以及血管生成，生长和转移,低剂量的RT(2Gy）将TAM重编程为M1表型，这又导致肿瘤血管系统的正常化，CD31+血管减少和在肿瘤内皮细胞中血管细胞粘附蛋白上调-1（VCAM-1）低剂量RT增强了过继性免疫治疗的功效，因为增强了T细胞的肿瘤归巢RT对Treg细胞的影响尚未很好的被证实，可能与放疗剂量有关,RT还可以使肿瘤细胞对T细胞攻击更敏感,在小鼠模型中，以高剂量（即7Gy，不超过5个连续天）施用的大分割RT增加了type1IFN以及IFN的局部产生，其增强了肿瘤细胞中的MHC-1和抗原呈递此外，RT诱导肿瘤细胞中的死亡受体Fas的上调，使得它们对表达Fas配体的活化T细胞的杀伤敏感,总结：RT可以对肿瘤微环境的基质细胞具有启动效应，以及对肿瘤细胞本身的直接促炎作用，其一起促进针对免疫介导的肿瘤排斥的允许微环境的建立,三种放疗与免疫治疗联合的模式：,1.大分割放疗+免疫治疗2.联合放化疗+免疫治疗3.免疫治疗+放疗,大分割放疗+免疫治疗,治疗寡转移肿瘤病灶。利用放疗的原位肿瘤疫苗效应结合免疫治疗的局部及全身作用，降低远处失败率,包括激活APCs的药物CD40、TLRs激动剂释放T细胞抑制信号：比如放疗期间短暂应用抗CTLA-4抗体，以增强、增加、维持记忆CD8+T细胞免疫应答,免疫治疗+放疗,将放疗作为免疫应答调节剂，最大限度提高免疫治疗对特定肿瘤病灶的疗效。,单分割低剂量照射（LDI）（即0.5-2Gy）可以重编肿瘤微环境，诱导巨噬细胞向M1型极化。诱导一氧化氮合酶阳性（iNOS1）M1巨噬细胞又产生适当的趋化因子以募集效应T细胞并诱导肿瘤血管正常化和炎症反应，从而允许T细胞浸润肿瘤。,联合放化疗+免疫治疗,增加放化疗的局部效应，并通过放疗和免疫治疗的局部和系统协同作用，降低远处失败率，最终提