高強度聚焦超聲消融術聯合免疫檢查點抑制劑治療神經母細胞瘤的回顧性分析

劉勇志，張菊

(重慶醫科大學附屬第一醫院腫瘤科，重慶 400010)

0 引言

高強度聚焦超聲(high intensity focused ultrasound, HIFU)是治療腫瘤的一種新方法。HIFU 主要通過機械效應、熱效應、空化效應對腫瘤細胞進行破壞。近年來，國內外許多研究表明HIFU 不僅可以降低腫瘤體積，還可以抑制腫瘤轉移，提高患者的抗腫瘤免疫能力。免疫檢查點抑制劑則通過阻斷免疫檢查點可以間接活化T 細胞，增強免疫反應，提高機體的抗腫瘤免疫。而解除腫瘤對機體免疫的抑制作用。從而引發更強的抗腫瘤免疫，達到更長的生存期。因此，我們認為接受HIFU 治療的惡性腫瘤患者可能從免疫檢查點抑制劑中獲益更多。但這一觀點仍需要臨床研究的證實。

1 高強度聚焦超聲(high intensity focused ultrasound, HIFU)的抗腫瘤免疫效應

高強度聚焦超聲(high intensity focused ultrasound，HIFU)的機制是將體外低能量的超聲波聚焦于人體內的目標治療區域，并使該區域快速升溫至 65℃～100℃，導致局部產生蛋白質變性和凝固性壞死；同時，高強度聚焦超聲可以產生空化效應，使靶區內細胞的氣體原子核發生擴張，從而協同聲壓的影響，促使細胞內的膜結構(如細胞核膜)瓦解。與常規手術相比，HIFU 治療對腫瘤患者的自身免疫功能影響更小，術后恢復更快。HIFU 術后并發癥主要分為手術熱效應損傷(如皮膚燒傷，附近骨、神經燒傷)和非熱效應損傷(如疼痛、發熱、局部感染、腸穿孔)。研究發現(或：“臨床數據顯示”，但也要添加參考文獻)大部分患者術后并發癥較輕，暫未發現嚴重不可逆損傷。目前，有研究發現與腫瘤部分切除、局部姑息性放療等治療相比，姑息性治療聯合HIFU 治療的患者具有更長的生存期及無瘤生存期，并擁有更高的生活質量[1-4]，這可能與HIFU 治療后患者的抗腫瘤免疫效應提高有關。目前對于HIFU 提高患者抗腫瘤免疫效應的機制，主要有以下幾種說法：(1)HIFU 可以通過降低腫瘤負荷，恢復部分免疫功能；(2)HIFU 通過破壞腫瘤細胞，釋放具有抗原性質的腫瘤細胞碎片，激發機體免疫；(3)HIFU 通過誘導產生熱休克蛋白，增強抗腫瘤免疫效應。

2 免疫檢查點抑制劑的現狀

腫瘤的發生、發展和轉移不僅和多基因突變有關，還與腫瘤細胞免疫逃逸和異常細胞信號通路有關。腫瘤細胞可以通過多種途徑躲避機體的免疫監視與殺傷。其中，誘導CD8 +T 淋巴細胞的凋亡是腫瘤細胞免疫逃逸的主要機制。腫瘤細胞可以表達程序性死亡受體配體(Programed Death Ligand 1，PDL1)，并與T 淋巴細胞表面的程序性死亡受體(Programed Death 1，PD-1)偶聯，產生抑制信號并誘導 CD8 + T 淋巴細胞凋亡。

免疫治療經過幾十年的艱難摸索，從最開始的注射細菌、輸注細胞因子，腫瘤浸潤淋巴細胞療法，過繼淋巴細胞療法等療法都相繼失敗，直至今日，免疫檢查點抑制劑逐漸進入了腫瘤治療的舞臺。免疫檢查點是免疫抑制性通路，目前臨床上主要使用的免疫抑制劑包括PD-1 通路抑制劑和CTLA-4 通路抑制劑，其功能是抑制T 細胞活化和增殖，傳遞負性調節信號。而通過阻斷免疫檢查點可以間接活化T 細胞，增強免疫反應，提高機體的抗腫瘤免疫，解除腫瘤對機體免疫的抑制作用。從而引發更強的抗腫瘤免疫，達到更長的生存期。

盡管免疫治療具有較大潛力，但免疫治療并非在所有癌癥患者中都顯示較好的療效[5,6]。接受免疫治療的患者即使初治有效，仍可能在治療一段時間后出現腫瘤進展或復發，這可能是由于抗原呈遞功能受損，導致T 細胞對腫瘤細胞識別不足[7,8]。因此腫瘤治療中局部和全身治療都需要考慮免疫治療的耐藥性問題，并將免疫上的“冷”腫瘤轉化為具有免疫反應性的“熱”腫瘤。

3 神經母細胞瘤的治療現狀與實驗進展

神經母細胞瘤是第三種最常見的兒童惡性腫瘤，它起源于腹部、胸部或頸部發育中的交感神經神經節[9,10]。近年來，隨著包括高劑量化療、放射治療、自體干細胞移植和免疫治療在內的多種治療方式的加入，兒童高危神經母細胞瘤患者的存活率有所提高[11]。僅管進行了強化治療，但因急性和晚期副作用相關的治療成本很高，仍有超過50%的患者難以生存[12]。神經母細胞瘤細胞通過降低人白細胞抗原(HLA)-I 類和II 類[13,14]從而逃避先天和適應性免疫系統，并可能被患者T 細胞[12-14]忽略。各種為促進基于免疫治療的策略所做的各種努力，包括對二亞神經節苷脂(GD2)特異性的工程T 細胞、直接靶向GD2 的單克隆抗體、?δT 細胞和疫苗治療，改變了神經母細胞瘤的治療前景[17-19]。免疫檢查點抑制劑治療是幾種成人腫瘤癌癥治療的最新進展，但在兒科實體腫瘤惡性腫瘤[5,17,21]中，類似的反應尚未得到重視。兒童神經母細胞瘤缺乏治療效果是由于TGF-β和IL-10 的上調，以及激活NK 上表達的受體的配體的下調和激活T 細胞[12,22]。天然抑制造血干細胞分化、樹突狀細胞(DCS)的產生、T 細胞增殖以及細胞和體液免疫反應對神經母細胞瘤腫瘤細胞的表型在人和小鼠(Neuro2a)宿主[23,24]中有著驚人的相似之處。對腫瘤微環境進行敏化和改變，以提高檢查點抑制劑治療的療效，從而導致全身腫瘤消退[25]。微創治療，如射頻(RFA)和冷凍消融已被用于在臨床上進行腫瘤消融，介導炎癥反應[26-28]。高強度聚焦超聲(HIFU)是一種完全無創的消融治療方法，用于臨床熱消融實體瘤[29,30]。然而，使用RFA和HIFU 的熱消融治療時可能由于熱相關的腫瘤固定而對免疫不利，導致腫瘤對免疫細胞的通透性差以及缺少抗原釋放[31,32]。除了熱消融外，HI FU 還可用于機械分餾腫瘤，因其具有最小的熱效應，又被成為組織成熟[33-35]，這項技術可能提高抗腫瘤免疫敏感性。目前有相關研究描述了HIFU 的治療模式，即沸騰的組織成熟(BH，這里將被稱為‘HIFU’)，這是一種能精確機械分割腫瘤的較高空間精度，使用臨床HIFU 系統進行消融[33-35]。HIFU 介導的腫瘤分瘤可能導致免疫原性細胞死亡，并在治療區內形成原位腫瘤碎片庫，增加該區域炎性反應，從而促使免疫敏化[32,39]，而該反應卻不太可能出現在HIFU 消融術后，因為完整的HIFU 消融治療后該組織缺乏腫瘤通透性[31]。

有實驗表明[40]，HIFU 治療與αCTLA-4+αPD-L1 聯合治療難治性單側神經母細胞瘤可以顯著延長荷瘤小鼠的生存時間，而單獨使用HIFU 或單獨與單個免疫檢查點抑制劑聯合治療對于延長荷瘤小鼠生存時間是無效的。單獨在HIFU 治療后24小時，在接受治療的腫瘤中觀察到CD4+和CD8α+細胞的顯著浸潤，與未治療的腫瘤相比，在48 小時內CD68+細胞顯著增加。在HIFU 治療后24 小時測量脾臟和腫瘤引流的淋巴結N K 細胞(D X5+)數量顯著增加，此時DC(CD11c+)脾臟、腫瘤引流的淋巴結和對側淋巴結的數量也適度增加。該現象表明，HI FU后腫瘤局部免疫細胞浸潤的早期和明顯增加。而進一步的研究顯示[40]，未經HIFU 治療的神經母細胞瘤無PD-L1 表達，HIFU治療后72 小時，大多數腫瘤細胞的PD-L1 表達顯著增加，因此，抗PD-L1 治療是對抗這種效應和增強抗腫瘤免疫反應的關鍵。與此同時，實驗表明在HIFU 后24 小時，白細胞介素-2(IL-2)和粒細胞巨噬細胞集落刺激因子(GM-CS F)顯著增加，血管內皮生長因子- A(VEGF-A)顯著減少。在HIFU 治療后48 小時白細胞介素-6(IL-6)顯著上調，而白細胞介素-10(IL-10)的濃度顯著降低。此外，在HIFU 治療后72 小時，IL-10 繼續顯著下降，而干擾素-?(IFN-?)在72 小時顯著升高。HIFU 治療后的24、48、72 小時這三個時間點的腫瘤內遺傳模式中，S100 鈣結合蛋白A8(S100a8)，S100 鈣結合蛋白A9(S100a9)，熱休克蛋白家族成員7(Hspb7)，脂鈣蛋白2(Lcn2)均顯著過表達，而熱休克蛋白家族A 成員1B(Hsp70)和CD72 表達在HI FU 后24 小時和48 小時均顯著表達，高遷移率組盒1(Hmgb1)表達在HI FU 后沒有改變。因此，從細胞變化、細胞因子和遺傳特征中得到的集體證據表明，HI FU 治療難治性的神經母細胞瘤會導致腫瘤、淋巴結和脾臟中早期免疫細胞的存在，從而將非免疫原性的“冷”腫瘤轉化為免疫原性的“熱”腫瘤。這一理論在后續的實驗中也得到證實，系統免疫效應在HI FU 聯合αCTLA-4+αPD-L1 后持續，并導致全身“脫落”效應和延長生存期。使用HIFU 聯合CTLA-4+αPD-L1 進行部分腫瘤分餾治療會導致脫落效應，并顯著延長先前無法治療的大的單側和雙側小鼠神經母細胞瘤腫瘤模型的存活時間。該實驗為HIFU 治療提供了一個概念上的證明：HIFU 能激發全身免疫系統，并且可以作為檢查點抑制劑治療的佐劑。這種全身抗腫瘤作用是通過上調樹突狀細胞、腫瘤浸潤的T 細胞、促炎細胞因子和DAMPs 以及同時下調Foxp3、IL-10 和VEGF-A 等腫瘤前調節因子來介導的。此外，這種聯合治療引發了一種全身效應記憶反應，導致腫瘤再發的排斥反應，并且可以被采納轉移。部分腫瘤分割難治性神經母細胞瘤的小鼠使用HIFU 增強先天和適應性細胞免疫，將“冷”非免疫源性腫瘤轉化為“熱”免疫原性腫瘤。將這種HIFU 模式與αCTLA-4+αPD-L1 治療結合，可誘導有效的全身免疫，并治療大多數具有大的單側和雙側神經母細胞瘤的小鼠。與此同時，HIFU 治療這些腫瘤可導致長期免疫記憶。迄今為止，僅有動物實驗，尚未有臨床使用HIFU 與免疫檢查點抑制劑聯用進展報道。

4 小結

目前國內外公認腫瘤最佳的治療方式是多學科綜合治療，既要兼顧全身治療同時又要妥善進行局部治療，才能使患者獲得最佳的療效，同時對于治療過程中可能產生的不良反應盡量控制在最小范圍。全身治療包括化療、分子靶向治療、免疫治療、基因治療、中醫中藥，還有營養和心理、精神支持。局部治療包括外科、血管介入、各種局部的毀損治療，如射頻消融、微波消融、HIFU、冷凍和化療藥物局部治療。HIFU 只是眾多局部治療手段的一種。現有報道也充分說明單靠HIFU 技術并不能達到理想的腫瘤治療效果。但是綜上所述，HIFU 治療與免疫檢查點抑制劑的聯合治療已經被動物試驗證實治療大的單側和雙側神經母細胞瘤有效，故可以為臨床治療神經母細胞瘤提供一個新思路。