1、腫瘤免疫微環(huán)境與放射治療華中科技大學(xué)協(xié)和醫(yī)院腫瘤中心伍 鋼2016年8月27日長(zhǎng)春Kalbasi A, et al. J Clin Invet, 2015,123:2756-2763免疫逃逸：腫瘤細(xì)胞發(fā)生更多的突變導(dǎo)致不可控性生長(zhǎng)、侵襲、轉(zhuǎn)移免疫平衡：免疫表型發(fā)生轉(zhuǎn)化的腫瘤細(xì)胞能逃避CTLs的殺傷免疫清除：腫瘤細(xì)胞被CD8+CTLs特異性識(shí)別，通過細(xì)胞毒性機(jī)制對(duì)其殺傷腫瘤與免疫免疫與腫瘤的關(guān)系對(duì)腫瘤生長(zhǎng)具有調(diào)控功能的免疫細(xì)胞與腫瘤相關(guān)的免疫細(xì)胞有T細(xì)胞（T效應(yīng)、T輔助、T調(diào)節(jié)）、NK細(xì)胞、巨噬細(xì)胞（M1、M2）、髓源性抑制細(xì)胞（MDSC）、DC細(xì)胞等Kalbasi A, et al. J Cl

2、in Invet, 2015,123:2756-2763Van de Burg SH,et al. Nature Rev Cancer,2016,16:219-233抑瘤效應(yīng)：T效應(yīng)、T輔助、NK、DC、M1細(xì)胞促瘤效應(yīng)：T調(diào)節(jié)、M2、MDSCNativeNK ceii對(duì)腫瘤生長(zhǎng)具調(diào)控作用的免疫分子除圖中給出的免疫分子外，目前發(fā)現(xiàn)補(bǔ)體片段如C3a、C5a等也介入了放療引起的免疫反應(yīng)Barker et al., Nature Reviews Cancer. 2015 ,15:409-425Immunity , 2015，42, 767777腫瘤逃避和抑制免疫系統(tǒng)的機(jī)制抑制腫瘤抗原的遞呈免疫細(xì)胞活

3、性異常調(diào)節(jié)分泌免疫抑制因子募集免疫抑制細(xì)胞Pennock GK. et al. The Oncologist ，2015;20:812822. 谷氨酰胺代謝脂質(zhì)代謝糖代謝Warburg效應(yīng)：即使供氧充足，腫瘤細(xì)胞不依賴線粒體內(nèi)的氧化磷酸化（OXPHOS）供能，而選擇糖酵解途徑作為主要產(chǎn)能方式谷氨酰胺代謝增強(qiáng)：腫瘤的“必需氨基酸”脂質(zhì)代謝增強(qiáng)：腫瘤細(xì)胞高表達(dá)單?；视椭久福∕AGL），促進(jìn)脂肪分解成甘油和脂肪酸的水解酶，調(diào)節(jié)脂肪酸代謝網(wǎng)絡(luò)促進(jìn)癌癥的發(fā)生腫瘤抑制免疫系統(tǒng)的機(jī)制代謝改變最終引起包括T細(xì)胞在內(nèi)的所有免疫細(xì)胞的代謝發(fā)生重塑TME中T細(xì)胞的代謝重塑 細(xì)胞外氨基酸 ，乳酸堆積，饑餓AMPK

4、 TCR 表達(dá)，糖酵解 效應(yīng)T細(xì)胞 AMPK 糖酵解 ，OXPHOSP ，F(xiàn)AO ，腫瘤微環(huán)境中因子（TGF-，IL-10） Treg細(xì)胞代謝改變影響T細(xì)胞的分化類型免疫抑制，腫瘤生長(zhǎng)Biswas SK, Immunity, 2015,43:435-449腫瘤微環(huán)境中的免疫細(xì)胞代謝重塑效應(yīng)T細(xì)胞是抗腫瘤免疫的“特種兵”Pennock GK. The Oncologist, 2015,20:812-822腫瘤細(xì)胞釋放腫瘤抗原腫瘤抗原遞呈給T細(xì)胞效應(yīng)T細(xì)胞識(shí)別腫瘤AgT細(xì)胞殺滅腫瘤T細(xì)胞被激活，并增殖分化成效應(yīng)T細(xì)胞和記憶T細(xì)胞腫瘤微環(huán)境對(duì)效應(yīng)T細(xì)胞的調(diào)控抑制與阻遏限制T細(xì)胞遷移：TME將T細(xì)胞限

5、制在腫瘤基質(zhì)中，TME血管排斥T細(xì)胞進(jìn)入循環(huán)，減少其在腫瘤細(xì)胞周圍募集誘導(dǎo)T細(xì)胞凋亡：TME中IDO、PD-L1、單核細(xì)胞產(chǎn)物FasL、TNF-a等可引起T細(xì)胞凋亡和耗竭降低T細(xì)胞增殖：TME中乏氧等可使DCs免疫耐受，調(diào)控CD8+T細(xì)胞增殖能力下降或喪失 阻礙T細(xì)胞致敏：TME常降低CTL浸潤(rùn)能力，抑制CTL活性，導(dǎo)致腫瘤免疫赦免Joyce JA, et al. Science, 2015,348:74-80腫瘤特異性T細(xì)胞在腫瘤形成早期即功能異常？動(dòng)物實(shí)驗(yàn)提示：Schietinger A et al., Immunity, 2016, 45:389-401腫瘤特異性T細(xì)胞在腫瘤形成前期和早

6、期就已功能異常這種功能異常初始可逆，后期不可逆持續(xù)的抗原接觸導(dǎo)致了T細(xì)胞功能異常，與微環(huán)境因素?zé)o關(guān)前期和早期腫瘤病灶中功能異常的T細(xì)胞類似于人類腫瘤后期腫瘤激活的T細(xì)胞放療對(duì)腫瘤微環(huán)境（TME）產(chǎn)生的影響Fig. Radiation effects on the TME.Barker et al., Nature Reviews Cancer. 2015 ,15:409-425腫瘤血管癌巢組織免疫系統(tǒng)致血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷誘導(dǎo)腫瘤血管新生破壞腫瘤細(xì)胞，致其應(yīng)急反應(yīng)激活腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)（CAF）樹突細(xì)胞（DCs）自然殺傷細(xì)胞（NK）激活調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（TReg）腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAM）激活髓源性抑制

7、細(xì)胞（MDSC）三者均與放療抵抗和腫瘤復(fù)發(fā)相關(guān)，CAF還與組織纖維化關(guān)聯(lián)放療對(duì)免疫功能的主要影響雙向免疫原性細(xì)胞死亡 免疫耐受放療引起腫瘤細(xì)胞損傷并導(dǎo)致細(xì)胞應(yīng)激導(dǎo)致?lián)p傷相關(guān)模式分子（DAMP）反應(yīng)DAMP激活多種模式識(shí)別受體（PRR）Treg通過釋放CTLA4抑制CD8+細(xì)胞激活激活DC/NK/巨噬細(xì)胞/ T細(xì)胞，殺傷腫瘤細(xì)胞Barker et al., Nature Reviews Cancer. 2015 ,15:409-425免疫原性細(xì)胞死亡和免疫耐受放療誘導(dǎo)免疫原性細(xì)胞死亡的可能機(jī)制Kalbasi A, et al. J Clin Inv, 2015,123:2756-2763放療誘導(dǎo)

8、DAMPs等釋放，活化DCs為初始T細(xì)胞提供共刺激信號(hào)，交叉激活CTLs放療使CRT轉(zhuǎn)移到細(xì)胞表面，增強(qiáng)腫瘤抗原MHC-1交叉提成作用被交叉激活的CTLs，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生免疫細(xì)胞死亡免疫原性細(xì)胞死亡（ICD）：特定化學(xué)藥物或放射治療時(shí)，腫瘤細(xì)胞釋放DAMPs，由非免疫原性細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)槊庖咴约?xì)胞，在體內(nèi)激發(fā)CTLs介導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞殺傷效應(yīng)放療引起腫瘤免疫抑制的可能機(jī)制CTLs細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞Kalbasi A, et al. J Clin Inv, 2015,123:2756-2763MHC-1表達(dá)下調(diào)腫瘤新生血管異常，乏氧誘導(dǎo)HIF-1，生成SDF-1，后者趨化MDSCs 和TAMs，釋放大

9、量炎癥因子MDSCs 和TAMs分泌細(xì)胞因子，抑制DCs，共刺激下調(diào)，同時(shí)激活Tregs，抑制CTLs此外，還可通過TGF-, ROS ,RNI等消耗L-精氨酸抑制CTLs腫瘤細(xì)胞表達(dá)PD-L1 和 PD-L2，通過PD-1受體抑制CTLs功能運(yùn)用正性調(diào)節(jié) ：過繼細(xì)胞療法ACT再次激活T細(xì)胞抗腫瘤效應(yīng)抑制負(fù)性調(diào)節(jié)：抑制免疫系統(tǒng)負(fù)性調(diào)節(jié)，如TGF免疫檢查點(diǎn)抑制劑，anti-CLTA-4 anti-PD-1腫瘤抑制體外擴(kuò)增T細(xì)胞回輸抗腫瘤T細(xì)胞再活化免疫系統(tǒng)負(fù)性調(diào)節(jié)免疫檢查點(diǎn)對(duì)策：利用正性調(diào)節(jié)，抑制負(fù)性調(diào)節(jié)Demaria S et al. JAMA ONCOLOGY 2015，8 放療協(xié)同免疫治療

10、的機(jī)制射線致細(xì)胞死亡 DC提呈抗原 T細(xì)胞識(shí)別腫瘤Ag 產(chǎn)生抗腫瘤T細(xì)胞射線致細(xì)胞死亡激活炎癥信號(hào)釋放特異性Ag激活固有免疫激活特異免疫答T細(xì)胞為主DC/NK/M1Demaria S et al. JAMA ONCOLOGY 2015，8 放療可改善T細(xì)胞抑制/阻遏狀態(tài)正向：-重組腫瘤相關(guān)的巨噬細(xì)胞, 使 血管正常化-趨化因子，效應(yīng)T細(xì)胞募集-提高腫瘤細(xì)胞MHC1、FAS受 體表達(dá)Demaria S et al. JAMA ONCOLOGY 2015，8 負(fù)向：-放療也可以上調(diào)PD-L1 抗PD-L1治療依據(jù)放療增強(qiáng)腫瘤抗原的交互遞呈，激活T細(xì)胞Sharabi AB, et al., Lanc

11、et Oncol, 2015, 16:e498-509電離輻射誘導(dǎo)的危險(xiǎn)信號(hào)增強(qiáng)DC細(xì)胞介導(dǎo)的抗原遞呈，使CD8T細(xì)胞激活和增值在缺乏危險(xiǎn)信號(hào)時(shí)，腫瘤抗原遞呈是受限或致耐受性的放療聯(lián)合免疫治療的策略因瘤而異潛在靶點(diǎn)：根據(jù)腫瘤免疫表型分為 免疫阻斥型（immune exclusion）增加T細(xì)胞募 T細(xì)胞浸潤(rùn)作用受阻，致腫瘤組織中參與免疫調(diào)節(jié)的T細(xì)胞減 免疫抑制型（immune suppression）增強(qiáng)T細(xì)胞活化 T細(xì)胞活化功能受到抑制 免疫檢查點(diǎn) 抑制免疫功能 免疫應(yīng)答不足/T細(xì)胞耗竭，抑 制免疫檢查點(diǎn) 例如CTLA-4 、PD-1 Demaria S et al. JAMA ONCOLO

12、GY 2015，8 免疫阻斥型: T細(xì)胞浸潤(rùn)作用受阻，致腫瘤組織中參與免疫調(diào)節(jié)的T細(xì)胞減少免疫阻斥原因：血管異常、DC缺失、趨化因子，致T細(xì)胞募集放療影響：血管正?；②吇蜃拥仁鼓[瘤中效應(yīng)T細(xì)胞聚集免疫靶點(diǎn)：促腫瘤抗原提呈回輸效應(yīng)細(xì)胞、共刺激分子Demaria S et al. JAMA ONCOLOGY 2015，8 -PD-L1阻斷劑通過抑制腫瘤細(xì)胞免疫逃逸發(fā)揮作用-而臨床實(shí)驗(yàn)表明此療法對(duì)大多病人無效，腫瘤不敏感或耐藥的機(jī)制是什么？如何克服？PD-1/PD-L1阻斷劑抗腫瘤的機(jī)制Haidong Tang,et al. Cancer Cell ,2016, 29:285296-實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：大

13、量T細(xì)胞浸潤(rùn)對(duì)于PD-L1阻斷療法治療腫瘤有著很重要的作用-對(duì)于PD-L1阻斷療法陽性的EGFR+腫瘤，使用LIGHT與抗EGFR抗體的融合蛋白可以增加腫瘤中T細(xì)胞浸潤(rùn)，從而改善檢查點(diǎn)阻斷療法耐藥性Haidong Tang,et al. Cancer Cell ,2016, 29:285296Facilitating T Cell Infiltration in Tumor Microenvironment Overcomes Resistance to PD-L1 Blockade腫瘤組織中T細(xì)胞浸潤(rùn)貧乏的機(jī)制Weiping Zou, et al. Science Translation M

14、edicine, 2016,8:328B-鏈蛋白信號(hào)的激活和TH1型細(xì)胞因子CXCL9、CXCL10的沉默，致腫瘤CD8+T細(xì)胞浸潤(rùn)貧乏，反之則T細(xì)胞浸潤(rùn)增加3.策略：放療聯(lián)合免疫治療的潛在靶點(diǎn)免疫抑制型: T細(xì)胞活化功能受到抑制免疫抑制原因：DC耐受、抗原性減弱、負(fù)向調(diào) 節(jié)因子高表達(dá)致T細(xì)胞活化放療影響：抗原提呈、清除腫瘤原位疫苗免疫療法： 殺傷位點(diǎn)激動(dòng)劑回輸效應(yīng)細(xì)胞和共刺激分子抑制/拮抗負(fù)性調(diào)節(jié)位點(diǎn)TLR7激動(dòng)劑+放療：NCT01421017TGF-阻滯劑+放療：NCT01401062Demaria S et al. JAMA ONCOLOGY 2015，8 免疫檢查點(diǎn)抑制劑：抗CTLA-

15、4局部放療聯(lián)合抗CTLA-4腫瘤抗原提呈趨化因子上調(diào)抗原清除能力放療遠(yuǎn)位效應(yīng)Demaria S et al. JAMA ONCOLOGY 2015，8 伊匹單抗可封閉CTLA-4，解除其對(duì)T細(xì)胞的抑制，致腫瘤緩解-放射治療誘導(dǎo)急性炎癥反應(yīng)及免疫原性細(xì)胞死亡，-形成促進(jìn)抗腫瘤免疫微環(huán)境-腫瘤原位疫苗 Vaccine, 2015,16;33(51):7415-22放療誘導(dǎo)形成原位疫苗，促進(jìn)抗CTLA-4治療效果抗CTLA-4可通過ADCC作用清除腫瘤內(nèi)Tregs，增強(qiáng)抗腫瘤免疫多項(xiàng)基礎(chǔ)及臨床研究表明，抗CTLA-4RT，療效明顯優(yōu)于單一治療，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ) Vaccine, 2015,16;33(51)

16、:7415-22抗CTLA-4治療RT，兩者具有協(xié)同效應(yīng)聯(lián)合療法中，不同分割劑量放療對(duì)抗腫瘤免疫的作用，有待進(jìn)一步探索局部放療能觸發(fā)針對(duì)特異性腫瘤抗原的T細(xì)胞免疫反應(yīng)程序性細(xì)胞死因子PD-1 ,PD-L1為PD-1的配體，兩者被稱為檢查點(diǎn)分子，主要維持免疫系統(tǒng)對(duì)自身抗原耐受PD-1主要在效應(yīng)階段，通過與其配體PD-L1和PD-L2作用在腫瘤微環(huán)境中抑制T細(xì)胞功能。RT+PD-L1增加腫瘤細(xì)胞對(duì)ICD的敏感性Sharabi AB, et al., Lancet Oncol, 2015, 16:e498-509單獨(dú)應(yīng)用抗PD-L1沒有明顯的細(xì)胞毒效應(yīng)RT+PD-L1阻斷劑可上調(diào)腫瘤細(xì)胞MHC、FA

17、S，增強(qiáng)其對(duì)T細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用的敏感性放療+雙重檢查點(diǎn)阻斷激活腫瘤非特異性免疫從而提高放療效果Victor C T-S, et al. Nature, 2015 ,520:373-380小鼠雙側(cè)接種B16-F10黑色素瘤細(xì)胞，成瘤后僅一側(cè)放療放療與伊匹單抗（anti-CTLA4） 聯(lián)合取得更好效果從聯(lián)合治療后非照射區(qū)域復(fù)發(fā)的瘤體提取細(xì)胞并接種小鼠，二次成瘤后再次聯(lián)合治療，結(jié)果產(chǎn)生放療抵抗轉(zhuǎn)錄組學(xué)提示：PD-L1可能與聯(lián)合治療抵抗有關(guān)敲除瘤細(xì)胞的PD-L1后治療敏感性提高 RT+伊匹單抗RT+伊匹單抗Victor C T-S, et al. Nature, 2015 ,520:373-380

18、原因：PD-L1可致T細(xì)胞耗竭在放療 anti-CTLA4 基礎(chǔ)上，再加anti-PD-L1，則可逆轉(zhuǎn)T細(xì)胞耗竭、增加腫瘤灶CD8 TILs浸潤(rùn)、提高小鼠存活率放療雙檢查點(diǎn)阻斷實(shí)驗(yàn)結(jié)果RT+抗CTLA4單抗+PD-L1單抗，可增加TCR表型多樣性、增加TIL浸潤(rùn)、逆轉(zhuǎn)T細(xì)胞耗竭，從而增加抗腫瘤效應(yīng)放療與PD-L1mAb同步提高放療療效用三陰乳腺癌、結(jié)腸癌等細(xì)胞系構(gòu)建小鼠腫瘤模型，分次放療后可引起腫瘤細(xì)胞PD-L1表達(dá)上調(diào)分次放療聯(lián)合抗PD-1/PD-L1單抗治療可激活CD8+T細(xì)胞，提高局部腫瘤控制、延長(zhǎng)生存期、防止腫瘤復(fù)發(fā)分次放療同步抗PD-1/PD-L1單抗治療可顯著增強(qiáng)療效，而序貫療法則無明顯效果A&B：方案A與方案B使荷瘤小鼠的生存期明顯延長(zhǎng)，而方案C未表現(xiàn)出明顯效果Dovedi SJ, et al. Cancer Research，2014,74:5