非小細胞肺癌新輔助免疫治療進展及影像學(xué)療效評價挑戰(zhàn)

劉 穎 ，張宇威 ，葉兆祥

1.天津醫(yī)科大學(xué)腫瘤醫(yī)院放射科，國家腫瘤臨床醫(yī)學(xué)研究中心，天津 300060；

2.天津市“腫瘤防治”重點實驗室，天津 300060；

3.天津市惡性腫瘤臨床醫(yī)學(xué)研究中心，天津 300060

肺癌作為全球范圍內(nèi)發(fā)病率和死亡率均位居前列的惡性腫瘤，其患病數(shù)在逐年上升。在中國，2020年肺癌新發(fā)病例約81.6萬人，因肺癌死亡病例約71.5萬人，肺癌發(fā)病率和死亡率均位居癌癥首位［1］。非小細胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）是肺癌的主要病理學(xué)類型，約占肺癌的85%［2］。探索最優(yōu)的綜合治療模式是肺癌治療永恒的主題，盡管近20年來肺癌個體化、精準化診治的實踐使部分患者的預(yù)后獲得改善，但晚期肺癌患者5年總生存（overall survival，OS）率仍不理想［3］。隨著以程序性死亡［蛋白］-1（programmed cell death-1，PD-1）/程序性死亡［蛋白］配體-1（programmed cell death ligand-1，PD-L1）抗體為代表的免疫檢查點抑制劑（immune-checkpoint inhibitor，ICI）作為驅(qū)動基因陰性的局部晚期和轉(zhuǎn)移性NSCLC治療選擇，被寫入美國國立綜合癌癥網(wǎng)絡(luò)（National Comprehensive Cancer Network，NCCN）及歐洲腫瘤內(nèi)科學(xué)會（European Society for Medical Oncology，ESMO）指南［4-5］，免疫治療作為晚期肺癌一線和/或后線治療方案開啟了肺癌治療的新格局。多項臨床試驗［6-8］證實ICI顯著延長晚期NSCLC患者的無進展生存期（progressionfree survival，PFS）和OS期，鼓舞了研究者們［9］探索ICI在可切除NSCLC新輔助治療中的應(yīng)用。本文將對新輔助免疫治療在可切除NSCLC的初步研究結(jié)果和臨床應(yīng)用中存在的決策困惑——特別是療效評價和預(yù)測方面所面臨的挑戰(zhàn)進行述評。

1 新輔助免疫治療優(yōu)勢

新輔助治療指在患者接受手術(shù)之前進行的治療，目的在于縮瘤降期提高R0切除率，清除微轉(zhuǎn)移灶，降低復(fù)發(fā)風(fēng)險，從而延長無病生存期（disease-free survival，DFS）和OS期［10-11］。肺癌的傳統(tǒng)新輔助治療以化療為主，一項meta分析［12］發(fā)現(xiàn)，在ⅠB～ⅢA期的NSCLC患者中，新輔助化療相比單純手術(shù)可在一定程度上改善生存，5年OS率提高約5%，但藥物靈敏度、用藥周期等因素導(dǎo)致術(shù)后病理學(xué)檢查證實的腫瘤退縮程度不盡如人意，達主要病理學(xué)緩解（major pathological response，MPR）的患者比例為19%～22%，進一步達病理學(xué)完全緩解（pathologic complete response，pCR）的患者比例更低，僅0%～8%。此外，以鉑類藥物為基礎(chǔ)的化療藥物在殺傷腫瘤細胞的同時，也不可避免地對非腫瘤細胞產(chǎn)生損傷，同時化療帶來的3級或以上毒性反應(yīng)的發(fā)生率超過60%［13-14］。因此，新輔助化療給可切除NSCLC患者帶來的獲益有限。

ICI的出現(xiàn)突破了新輔助治療這一瓶頸。ICI通過阻斷T細胞上表達的抑制性受體及相關(guān)配體的相互作用，調(diào)節(jié)機體正常的免疫細胞活性，發(fā)揮殺傷腫瘤細胞的作用。目前，臨床應(yīng)用較廣泛的ICI包括細胞毒性T淋巴細胞相關(guān)抗原4（cytotoxic T lymphocyte associated antigen-4，CTLA-4）抑制劑和PD-1/PD-L1抑制劑等。新輔助免疫治療與術(shù)后輔助免疫治療相比具有獨特的優(yōu)勢［11，15-19］：初治患者能更好地耐受系統(tǒng)性的抗腫瘤T細胞反應(yīng)以及其他抗腫瘤藥物，術(shù)前誘導(dǎo)的系統(tǒng)性免疫反應(yīng)可發(fā)揮持續(xù)的抗腫瘤效能，使機體產(chǎn)生長期免疫記憶以預(yù)防腫瘤復(fù)發(fā)；腫瘤切除前的較大腫瘤負荷可最大化激活機體的抗腫瘤效應(yīng)，同時其血管和淋巴管道完整性能保證藥物更好地到達病灶；此外，新輔助治療后腫瘤的病理學(xué)療效評價結(jié)果可為患者后續(xù)輔助治療方案的選擇提供依據(jù)［20］。

2 新輔助免疫治療在可切除NSCLC的應(yīng)用現(xiàn)狀

肺癌新輔助免疫治療主要有3種模式：單免疫藥治療、雙聯(lián)免疫藥治療和免疫治療聯(lián)合化療。2018年，F(xiàn)orde等［21］公布了全球首個新輔助免疫治療單臂臨床試驗CheckMate-159（NCT02259621）結(jié)果，展示了新輔助免疫治療的巨大潛力。該試驗招募了Ⅰ～ⅢA期NSCLC患者，于術(shù)前接受2個周期的nivolumab治療，2 1例患者中有2 0例達到R 0切除，患者對nivolumab耐受性良好，5例患者出現(xiàn)治療相關(guān)不良事件（treatment-related adverse event，TRAE），其中僅1例為3級不良反應(yīng)，未出現(xiàn)手術(shù)延遲；患者MPR率為45.0%（9例），其中2例達pCR，8例（40.0%）實現(xiàn)了腫瘤降期，18個月無復(fù)發(fā)生存率為73.0%。國內(nèi)開展的信迪利單抗單藥新輔助治療ⅠA～ⅢB期NSCLC患者的研究（ChiCTR-OIC-17013726）［22］初步數(shù)據(jù)顯示，40例入組患者中4例出現(xiàn)3級及以上TRAE，未出現(xiàn)手術(shù)延遲；37例患者接受根治性手術(shù)，15例（40.5%）達到MPR，其中6例（16.2%）原發(fā)腫瘤達pCR，3例（8.1%）淋巴結(jié)達pCR；鱗癌患者病理學(xué)緩解率優(yōu)于腺癌（MPR分別為48.4%和0.0%）；病理學(xué)緩解與腫瘤標準攝取值（standard uptake value，SUV）降低顯著相關(guān)（Pearson系數(shù)為0.86，P＜0.000 01）。該項研究結(jié)果數(shù)據(jù)與前述CheckMate-159近似。Ⅱ期多中心研究LCMC3（NCT02927301）［23］公布的最新研究結(jié)果顯示，納入的181例未經(jīng)治療的ⅠB～ⅢB期可切除NSCLC患者接受2個周期atezolizumab新輔助治療后159例行手術(shù)治療，其中145例（91.2%）患者達到R0切除，無表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）/間變性淋巴瘤激酶（anaplastic lymphoma kinase，ALK）基因突變的144例患者中30例（20.8%）獲得MPR，其中10例（6.9%）達pCR。Ⅰ/Ⅱ期患者的1年OS率為92%，DFS率為85%；Ⅲ期患者1年OS率為95%，DFS率為85%。MPR與PD-L1狀態(tài)相關(guān)，PD-L1 腫瘤細胞陽性比例（tumor proportion score，TPS）＜1%的患者有16%達到MPR，TPS≥1%的患者有29%達到MPR（P=0.117）。PD-L1 TPS＜50%的患者有14%的患者達到MPR，TPS≥50%的患者有37%達到MPR（P=0.009）。

Ⅱ期臨床試驗NEOSTAR（NCT03158129）研究［24］探討了新輔助免疫單藥對比雙聯(lián)免疫藥物治療的療效，該項目共招募44例Ⅰ～ⅢA期NSCLC患者，隨機分入nivolumab單藥組（n=23）或nivolumab聯(lián)合ipilimumab組（n=21），39例患者進一步行手術(shù)治療（其中2例接受額外的系統(tǒng)治療后切除），單藥組與雙藥聯(lián)合組MPR率分別為23.8%（5/21）和50.0%（8/16），前者pCR率為9.5%，后者pCR率達37.5%；與nivolumab單藥治療相比，nivolumab聯(lián)合ipilimumab治療后切除的腫瘤標本含有較少的存活腫瘤細胞（P=0.033）；兩組3～5級TRAE的發(fā)生率分別為13%和10%。上述結(jié)果提示雙免聯(lián)合用藥療效優(yōu)于單藥治療，然而值得注意的是，雙免聯(lián)合新輔助免疫治療延遲/取消手術(shù)的患者比例顯著增加。

免疫治療聯(lián)合化療是學(xué)者們圍繞新輔助免疫治療探索的一個新方向，推測新輔助免疫治療和化療之間可能存在一定的協(xié)同作用。化療可以刺激腫瘤細胞突變并產(chǎn)生新表位，從而激活抗腫瘤免疫反應(yīng)，提高腫瘤對ICI的靈敏度［25-26］。既往研究［27］證實，含鉑藥物不僅能誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡，還通過抑制信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子（signal transducer and activator of transcription，STAT）途徑降低PD-L2的表達，增強腫瘤與免疫細胞之間的相互作用；化療還可以通過增加樹突狀細胞和效應(yīng)T細胞的增殖，使腫瘤血管正常化，重建免疫微環(huán)境。在開放多中心單臂Ⅱ期臨床試驗NADIM研究［28］中，采用PD-1單抗（nivolumab）與含鉑雙藥化療（卡鉑和紫杉醇）方案聯(lián)用，納入的46例ⅢA期NSCLC患者中41例患者接受了根治性手術(shù)切除（R0切除），術(shù)后患者的pCR率達63.4%（26/41），MPR率高達82.9%（34/41），24個月的PFS率為77.1%。

2022年初更新的NCCN指南已將新輔助免疫治療納入NSCLC圍手術(shù)期治療方案［29］。需要指出的是，盡管前期探索性臨床試驗公布的研究數(shù)據(jù)已充分證實了新輔助免疫治療的安全性和有效性，但上述研究大多數(shù)為Ⅱ期研究，具有小樣本、非隨機對照等局限性，無法完全反映療法在真實世界的應(yīng)用效果，且目前的數(shù)據(jù)顯示新輔助免疫治療的總體療效差異較大，如何識別新輔助免疫治療的潛在獲益人群是臨床面臨的巨大挑戰(zhàn)。

3 新輔助免疫治療效果的影像學(xué)評價

影像學(xué)檢查是肺癌患者免疫治療效果評價的客觀依據(jù)。免疫治療與傳統(tǒng)治療相比，具有特殊的腫瘤反應(yīng)模式，如假性進展、超進展、延遲反應(yīng)等［30］。實體瘤療效評價標準工作組及其免疫治療委員會于2017年制定了針對免疫治療的實體腫瘤免疫療效評價標準（immune response evaluation criteria in solid tumor，iRECIST）［31］，提出了待證實的疾病進展（unconfirmed progressive disease，iUPD）和已證實的疾病進展（confirmed progressive disease，iCPD）兩個新的概念，但該評價標準仍然以單徑測量為核心，通過計算腫瘤變化率來評價療效，且具有明顯的滯后性，無法實現(xiàn)前瞻性預(yù)測患者免疫治療響應(yīng)程度。NSCLC新輔助免疫治療的先鋒研究CheckMate-159［21］即觀察到接受免疫治療患者影像學(xué)表現(xiàn)與其病理學(xué)改變不一致的問題：手術(shù)患者的客觀緩解率（objective response rate，ORR）僅為10%，但MPR率達到45%；而術(shù)前復(fù)查計算機體層成像（computed tomography，CT）顯示腫瘤明顯增大的患者中，1例達MPR，1例達pCR，前者的鏡下標本觀察到大量淋巴細胞和巨噬細胞浸潤。NEOSTAR研究［24］中達到MPR的患者在影像學(xué)RECIST評價完全緩解（complete response，CR）與部分緩解（partial response，PR）之和所占比例僅為69%。NSCLC新輔助治療專家共識［32］也指出，41%～45%的NSCLC新輔助治療患者病理學(xué)響應(yīng)與影像學(xué)評價結(jié)果不符。上述不一致的原因可能與藥物作用機制有關(guān)：對化療和靶向治療藥物而言，用藥后瘤床的病理學(xué)改變以壞死為主，同時伴有部分炎性浸潤、間質(zhì)形成及纖維化［33］；而新輔助免疫治療在上述治療后病理學(xué)改變的基礎(chǔ)上，免疫介導(dǎo)的腫瘤消退區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)大量淋巴細胞與巨噬細胞，以及三級淋巴結(jié)構(gòu)形成等特殊病理學(xué)征象［34-35］。常規(guī)影像學(xué)檢查方法可通過病灶徑線及CT值測量提示腫瘤床大小變化和壞死區(qū)域的存在，但難以評價其他病理學(xué)改變。

正電子發(fā)射體層成像（positron emission tomography，PET）/CT利用不同細胞對18F-FDG攝取的差異區(qū)分上述組織成分，能夠提供比常規(guī)CT更多的信息，但活躍的免疫細胞亦對18F-FDG攝取較高，盡管信迪利單抗新輔助治療的Ⅰb期臨床研究報道SUV的下降與病理學(xué)響應(yīng)有關(guān)［36］，但新輔助治療后誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)可導(dǎo)致假陽性結(jié)果［37］，且真實世界中患者承擔兩次PET/CT檢查費用負擔較重，限制了該成果的臨床轉(zhuǎn)化。此外，Cascone等［38］在NEOSTAR研究中還觀察到“淋巴結(jié)耀斑”（nodal immune flare，NIF）現(xiàn)象，即新輔助免疫治療后影像學(xué)檢查中呈現(xiàn)18F-FDG異常高攝取的淋巴結(jié)，病理學(xué)檢查結(jié)果卻不存在腫瘤浸潤，而是炎性非干酪性肉芽腫樣改變。NIF陽性和NIF陰性患者的腫瘤大小及其最大SUV（SUVmax）在治療前后差異無統(tǒng)計學(xué)意義，因此影像學(xué)指標無法判斷NIF是否存在；為進一步驗證ICI治療后腫瘤免疫浸潤構(gòu)成是否與NIF發(fā)生有關(guān)，后續(xù)進行了免疫相關(guān)指標研究，結(jié)果顯示，NIF陽性患者淋巴結(jié)的微環(huán)境呈炎癥狀態(tài)且富含巨噬細胞、樹突狀細胞、Th1細胞等多種細胞，并可能參與功能性免疫反應(yīng)通路以及免疫抑制程度的降低過程。以上結(jié)果表明，對于可切除NSCLC患者新輔助免疫治療后出現(xiàn)徑線增大的淋巴結(jié)，單純憑借SUVmax升高無法判定真性進展。

4 新輔助免疫治療效果預(yù)測

新輔助免疫治療的臨床實踐中，學(xué)者們一直致力于探索和挖掘精準預(yù)測新輔助免疫治療反應(yīng)的標志物。目前批準臨床應(yīng)用的ICI伴隨診斷生物標志物包括基于組織切片的PD-L1表達與基于腫瘤基因組測序的腫瘤突變負荷（tumor mutational burden，TMB）。術(shù)后輔助免疫治療IMpower010研究［39］數(shù)據(jù)提示，DFS和PD-L1表達水平之間存在一定程度的相關(guān)性。然而，新輔助免疫治療中卻出現(xiàn)了相互矛盾的結(jié)果：NEOSTAR研究中［24］PD-L1表達與MPR率顯著相關(guān)，但在其他多個研究中PD-L1表達陰性患者亦可能達到MPR，PD-L1表達與MPR率并無相關(guān)性［21，28，40-42］。2020年6月高組織腫瘤突變負荷（tTMB-H）被美國食品藥品監(jiān)督管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）批準作為泛實體瘤免疫治療伴隨診斷生物標志物。理論上腫瘤細胞基因突變導(dǎo)致的新抗原表達越多，其被免疫細胞識別的可能性越高。Checkmate-159研究［21］即支持上述假設(shè)，發(fā)現(xiàn)達到MPR的患者相對腫瘤突變負荷更高，然而部分研究［23，42］提示較高的TMB并不意味著患者一定能夠從ICI治療中獲益。術(shù)前穿刺標本在保證常規(guī)病理學(xué)檢查所需組織量的情況下，可能存在腫瘤細胞含量不足的情況導(dǎo)致無法進行測序及相應(yīng)大規(guī)模測序組套（Panel）；不同瘤種和不同PD-1/PD-L1單抗TMB預(yù)測值差異較大，不同檢測平臺和檢測基因數(shù)將會影響TMB結(jié)果；因此在一定程度上限制了其在新輔助治療中的推廣應(yīng)用。《腫瘤突變負荷應(yīng)用于肺癌免疫治療的專家共識》［43］暫不推薦TMB用于預(yù)測免疫新輔助治療效果。

近年來新興的計算機視覺與人工智能技術(shù)推動了開發(fā)基于圖像的生物標志物用于疾病預(yù)后分層的相關(guān)研究。目前，影像組學(xué)及深度學(xué)習(xí)技術(shù)已成功應(yīng)用于預(yù)測多種腫瘤新輔助治療后腫瘤病理學(xué)響應(yīng)［44-49］。Khorrami等［50］回顧并分析90例Ⅲ期術(shù)前行新輔助放化療的NSCLC患者，分別從肺內(nèi)病灶及病灶向外周擴展15 mm形成的瘤周區(qū)域提取1 542個影像組學(xué)特征，最終篩選出4個影像組學(xué)特征和1個臨床特征構(gòu)建多元邏輯回歸分類器，可很好地預(yù)測MPR［訓(xùn)練集中曲線下面積（area under curve，AUC）=0.90，測試集中AUC=0.86］；多變量Cox回歸生成的影像組學(xué)風(fēng)險評分與OS和DFS顯著相關(guān)。上述結(jié)果表明，基于基線CT圖像的肺腫瘤內(nèi)部和瘤周的紋理特征可以預(yù)測新輔助放化療后病理學(xué)響應(yīng)程度，并預(yù)估患者OS和DFS。NSCLC免疫治療領(lǐng)域，利用影像組學(xué)或深度學(xué)習(xí)分析NSCLC患者PET/CT、CT圖像以精準預(yù)測藥物作用下的腫瘤表型演進特性的研究，證實了基于醫(yī)學(xué)影像的智能決策模型用于預(yù)測接受ICI治療患者預(yù)后的可行性［51-53］；有研究［54-56］發(fā)現(xiàn)，肺癌腫瘤CT圖像的人工智能分析能夠在一定程度上重建腫瘤驅(qū)動基因突變、PD-L1表達及TMB等特征。盡管目前尚未見基于影像的人工智能方法預(yù)測新輔助免疫治療效果的研究報道，但前述研究結(jié)果為影像生物標志物用于新輔助免疫治療前臨床決策奠定了基礎(chǔ)。

5 總結(jié)及展望

新輔助免疫治療在可切除NSCLC的臨床試驗中顯示出良好的安全性和耐受性，并為NSCLC患者帶來更高的疾病緩解率。新輔助免疫治療后再分期對臨床決策至關(guān)重要，誤判可能會導(dǎo)致手術(shù)時間延遲，甚至造成部分患者喪失手術(shù)治療機會，但現(xiàn)有的療效評價方法及預(yù)測手段尚無法實現(xiàn)精準化個體化的判斷。CT是肺癌療效評價最常用的影像學(xué)檢查方法，但短期內(nèi)多次隨訪仍需考慮輻射問題；磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）可以很好地解決這一問題，且目前胸部高分辨率掃描技術(shù)可清晰地顯示肺結(jié)節(jié)，MRI功能成像技術(shù)如體素內(nèi)不相干運動（intravoxel incoherent motion，IVIM）、動態(tài)增強MRI（dynamic contrast-enhanced MRI，DCEMRI）已嘗試應(yīng)用于進展期NSCLC化療效果評估［57］、肺良惡性結(jié)節(jié)的鑒別［58］。未來基于CT及MRI圖像的影像人工智能分析可深入挖掘影像組學(xué)特征中反映腫瘤組織對藥物響應(yīng)特性的信息，并通過影像學(xué)和病理學(xué)檢查結(jié)果對照研究揭示療效相關(guān)的影像病理組學(xué)基礎(chǔ)，輔助臨床醫(yī)師篩選出新輔助免疫治療的高獲益人群，實現(xiàn)肺癌精準治療。