免疫細胞在直腸癌放化療中預測價值的研究進展

陳 虹, 寶瑩娜, 趙建國

(內蒙古醫科大學附屬醫院, 內蒙古 呼和浩特, 010050)

新輔助放化療(NCRT)可以實現腫瘤降期,降低腫瘤局部復發率,是局部晚期直腸癌(LCRC)的標準治療策略[1]。研究[2]表明,約21%的LARC患者在NCRT后可達病理完全緩解(PCR)。這部分患者通常能夠獲得較長的生存期,并且其后續治療采取觀察等待策略,就可以獲得與根治性手術相同的療效[3]。此外,一項全程新輔助治療與標準NCRT療效對比薈萃分析[4]顯示,全程新輔助治療有助于提高LARC患者的PCR率,增加無病生存期和總生存期。因此對于NCRT反應較差的患者,選擇強化的術前治療策略有助于改善療效。但是,不管是觀察等待策略,還是全程新輔助治療,均需敏感的生物標記物。在LARC患者行NCRT前預測其對治療的敏感性,篩選出最可能獲益的患者,這對患者后續行個體化治療至關重要。

腫瘤微環境(TME)是腫瘤細胞賴以生存的微環境,其內免疫細胞可通過與腫瘤細胞以及其他細胞相互作用,影響結直腸腫瘤的進展和轉移,并介導其對放化療的反應[5-6]。近年來,許多研究[7-9]對TME中可能具有預測作用的免疫細胞進行了報道,如細胞毒性T細胞、程序性細胞死亡-配體1(PD-L1)、腫瘤相關巨噬細胞(TAMs)、調節性T細胞(Treg)和中性粒細胞與淋巴細胞比值(NLR)等,但目前關于這些指標在直腸癌患者NCRT療效中的預測價值尚未達成共識。本文就以上免疫細胞在直腸癌NCRT中預測作用的研究進展予以綜述,探討這些免疫細胞作為預測直腸癌NCRT療效生物標記物的可行性,為開展后續臨床研究提供依據。

1 細胞毒性T細胞與免疫檢查點PD-L1

TME中免疫細胞在直腸癌治療中的作用是一個有前景的研究領域。近年來,隨著免疫治療,特別是免疫檢查點阻斷療法,一種通過抑制程序性細胞死亡受體-1(PD-1)/PD-L1軸來增強CD8+T細胞介導的抗腫瘤免疫應答的治療方法在臨床上取得了巨大進展,人們越來越認識到腫瘤微環境中免疫特征如CD8+T細胞和PD-L1可以預測患者臨床治療結果。

1.1 細胞毒性T細胞在直腸癌NCRT中的預測價值

細胞毒性T細胞,通常稱為CD8+T細胞,是適應性免疫反應的主要效應細胞,具有細胞溶解能力,可以特異性識別和殺傷腫瘤細胞,是抗腫瘤免疫的重要組成部分。CD8+T細胞最初被發現與結直腸癌的預后密切相關,在GALON J等[10]研究中,通過測定415例結直腸腫瘤樣本中心和侵襲邊緣2個區域的總T淋巴細胞(CD3)、CD8+T細胞及其相關的細胞毒性分子(GZMB)和記憶T細胞(CD45RO)的浸潤密度,發現無復發患者適應性免疫細胞浸潤密度高于復發患者,同時高密度的免疫浸潤也與較好的無病生存期和總生存期相關。免疫評分是基于CD3+和CD8+T細胞浸潤水平建立的,是一種對腫瘤預后進行判斷的檢測方法,其原理是測定腫瘤核心和侵襲邊緣CD8+和CD3+T細胞的浸潤密度,在2個區域2種細胞浸潤高為高評分,反之則為低評分[11]。MLECNIK B等[12]首先在結直腸癌中證實了免疫評分對腫瘤預后的預測價值要優于TNM分期。隨后ANITEI M G等[13]在研究中進一步證實了該發現,并在55例進行NCRT的直腸癌患者治療前活檢中發現, CD8+和CD3+T細胞高浸潤與NCRT后腫瘤分期降低有關,說明治療前取活檢對免疫細胞浸潤密度進行測定有助于預測患者對NCRT反應性。這種利用直腸癌患者NCRT前活檢標本進行免疫評分的方式,即為活檢適應性免疫評分,是對結腸癌手術標本進行標準化免疫評分的改進。SISSY C E等[14]為進一步評估活檢適應性免疫評分對LARC患者NCRT敏感性的預測價值。通過對322例LARC患者治療前活檢標本進行CD3+和CD8+T細胞免疫染色,并確定其活檢適應性免疫評分,發現評分高的患者局部復發率低,對新輔助治療更為敏感,并且那些評分高的患者,在觀察等待策略中獲益最大。該研究證實了活檢適應性免疫評分對LARC患者NCRT療效的預測價值,有助于為直腸癌患者提供個體化的治療選擇。

目前,基于綜合測定CD3+和CD8+T細胞浸潤密度的免疫評分的預測價值已在多項研究中得到驗證。此外, CD8+T細胞的獨立預測價值也同樣得到肯定。例如, MATSUTANI S等[15]研究表明, LARC患者NCRT后手術切除標本中CD8+T細胞密度較治療前活檢標本顯著升高,且治療前后活檢樣本中CD8+T細胞的低密度與對NCRT反應較差有關。另外,在一項系統綜述和薈萃分析中[16]發現,相比于治療前CD8+T細胞密度低的患者, CD8+T密度高的患者獲得PCR的可能性更大。結合以上研究可以看出,CD8+T細胞浸潤密度與NCRT治療療效呈正相關。其原因可能為細胞毒性藥物和輻射可通過殺傷腫瘤細胞,促使腫瘤細胞釋放新抗原,在腫瘤內原有CD8+T細胞浸潤密度的基礎上,進一步增加CD8+T細胞的募集,提高了局部抗腫瘤免疫反應。兩者協同作用得以產生更好的治療效果。因此,CD8+T細胞作為預測LARC患者NCRT療效的生物標記物極具前景。但目前不管是活檢適應性免疫評分,還是通過測定患者治療前活檢中CD8+T細胞浸潤水平以預測患者治療反應,均缺乏大樣本量的臨床研究,實現臨床應用還面臨許多阻礙。未來還需在更大的患者隊列中進行回顧性和前瞻性驗證,以使其早日應用于直腸癌。

1.2 PD-L1在直腸癌NCRT中的預測價值

PD-L1全稱為程序性細胞死亡-配體1,可以在T細胞、B細胞、巨噬細胞和樹突狀細胞中表達,并在干擾素的作用下上調。通過與PD-1結合,抑制T細胞的增殖和細胞因子的產生,在腫瘤免疫耐受和免疫逃逸中起著關鍵作用[17]。目前,靶向PD-1/PD-L1軸的免疫檢查點阻斷療法,已在多種實體腫瘤中得到應用,并且取得了臨床獲益[18]。但在結直腸癌中,僅有少數患者可以從免疫治療中獲益[19]。

為探索PD-L1表達水平與直腸癌預后以及NCRT反應之間的相關性,近年來開展了一系列的研究。SAIGUSA S等[20]研究發現, PD-L1高表達患者較PD-L1低表達患者更容易發生血管侵犯和腫瘤復發,并且PD-L1的高表達還與較差的無復發生存率和總生存率顯著相關。此外,該研究還發現PD-L1高表達患者中CD8+T細胞的浸潤數量顯著低于PD-L1低表達患者,證明了PD-L1表達與CD8+T細胞的浸潤密度呈負相關。而CD8+T細胞浸潤通常與較好的治療反應有關,這提示PD-L1的表達水平可能與NCRT療效存在一定的相關性,控制PD-L1的表達可能有助于提高直腸癌患者NCRT療效。盡管有許多發現,但這項研究的局限性在于存在兩種術前放化療方案,且NCRT與手術間隔時間也不同。在納入的90例直腸癌患者中, 43例接受了短療程放化療,而其余47例行長程放化療,并分別于治療后2～3周和4～6周后行根治性手術。人體內單核細胞通常包括經典單核細胞、中間單核細胞和非經典單核細胞3類,其中非經典單核細胞因其主要在血管中遷移,尋找有害微粒或受損內皮細胞,并對其進行清除來維持血管穩態,又被稱為巡邏單核細胞[21]。TOJO M等[22]首次報道了循環單核細胞中PD-L1表達與腫瘤對NCRT反應之間的相關性,證明了PD-L1在巡邏單核細胞上的表達與LARC患者對NCRT的反應呈負相關,是NCRT療效的獨立預測因素。之后, TAKAHASHI H等[23]通過研究109例LARC患者PD-L1和PD-1, 以及核β-catenin幾種免疫學相關標記物和NCRT抵抗之間的關系,發現基質內高水平的PD-L1陽性免疫細胞浸潤和腫瘤內核β-catenin的高表達與NCRT治療反應較差相關,可作為預測LARC患者對NCRT治療抵抗的指標。以上研究均表明, PD-L1的低表達與較好的治療反應相關。與上述研究結果相反的是, ZHANG S Y等[24]研究顯示,新輔助治療前后PD-L1高表達的患者可能獲得良好的治療反應。目前PD-L1表達的高低與NCRT療效的相關性仍存在爭議。評價病理反應的標準不同和評估PD-L1表達高低的臨界值的非標準化是導致研究結果產生差異的重要原因。因此,未來為進一步探索PD-L1和NCRT反應之間的潛在作用機制,明確其預測價值,不僅需要繼續開展更多的臨床試驗,還需要在今后的研究中盡量遵循相同的病理反應評價標準,并對LARC患者PD-L1檢驗臨界值進行確定。

2 TAMs在直腸癌NCRT中的預測價值

TAMs是TME的重要組成部分,起源于循環系統中的單核細胞或組織內的巨噬細胞,并在TME的刺激下分化為TAMs。作為其來源的巨噬細胞在生理微環境的刺激下通常可以分化成為2種表型。一種為經典激活巨噬細胞,即M1型巨噬細胞。另一種是替代激活巨噬細胞,即M2型巨噬細胞。在結直腸腫瘤細胞的生長過程中分別具有促腫瘤和抗腫瘤的作用[25]。研究[26]表明, TAMs通常具有M2型巨噬細胞的表型和功能,可通過分泌多種細胞因子或借助外泌體促進腫瘤細胞增殖、刺激腫瘤相關血管生成、抑制抗腫瘤免疫反應,促進腫瘤的進展和轉移,并且還與結直腸腫瘤治療耐藥相關。一項體外實驗證實, M2型TAMs可通過釋放CCL22, 激活PI3K/AKT通路以抵消5-氟尿嘧啶的抗腫瘤作用,從而導致化療耐藥[27]。為探索TAMs細胞在LARC患者NCRT療效中的預測價值, LIU X等[28]通過使用免疫組化對191例LARC患者NCRT前后收集的腫瘤樣本進行分析,發現TME中較高密度的TAMs浸潤與LARC患者較差的預后密切相關。隨后基于NCRT前活檢樣本中巨噬細胞相關生物標志物CD163、CD68、MCSF和CCL2表達水平建立了用于預測LARC患者預后和NCRT反應的風險評分模型,發現巨噬細胞相關生物標記物的高表達與非PCR密切相關,高評分患者通常對NCRT反應較差,在NCRT之后可以考慮更強化的輔助治療以提高療效。之后, YANG Y Q等[9]為探索免疫細胞浸潤密度與治療反應之間的相關性,納入了76例LARC患者。檢測患者NCRT前活檢樣本中免疫細胞浸潤情況,之后對患者免疫特征與臨床治療反應行單因素和多因素分析,發現高水平的TAMs與非PCR密切相關。可以看出,腫瘤內TAMs的高密度常與NCRT療效較差有關,有成為預測NCRT療效的生物標記物的潛力。但目前有關TAMs預測LARC患者NCRT療效的研究較少,且多為回顧性研究。因此,為使TAMs未來有助于患者臨床治療方案的選擇,需要進行大規模的前瞻性臨床試驗來證實之前的研究結果。

3 Treg在直腸癌NCRT中的預測價值

Treg是一類以CD25和叉頭狀/翼狀螺旋轉錄因子3 (Foxp3) 表達為主的免疫抑制細胞,可通過抑制抗原提呈細胞的成熟、競爭性耗竭IL-2、分泌免疫抑制性細胞因子、表達顆粒酶和穿孔素殺死效應T細胞等方式發揮其免疫抑制功能[29]。Treg在多種腫瘤中已被證明與預后不良相關[30]。但在結直腸癌中,調節性T細胞對預后的影響是有爭議的。例如,JI D B等[31]研究證實, Treg的浸潤密度與LARC患者預后呈負相關。而在其他研究中, Treg則被證明密度的增加與結直腸癌預后良好相關[32-33]。目前,有關Treg浸潤與NCRT敏感性的部分研究結果存在矛盾。SHINTO E等[34]通過對93例直腸癌患者NCRT前后的活檢標本進行CD8和Foxp3免疫染色,發現在治療前活檢中, CD8+/Foxp+高比值與腫瘤消退相關。而MCCOY M J等[35]研究則證明NCRT前TME中Foxp3+Tregs浸潤密度與LARC患者腫瘤消退無關。2項研究結果之間缺乏一致性,可能是因為SHINTO E等研究中患者接受的NCRT均為短療程放化療(20 Gy/5f, 4 Gy/f; 尿嘧啶7 d), 而MCCOY M J等研究中患者接受的術前治療為長程放化療(50.4 Gy/28f, 1.8 Gy/f; 5-氟尿嘧啶),相較于長程放化療,短程放化療后PCR率較低[36], 因此短程放化療與長療程放化療研究結果可能存在差異。此外, MCCOY M J等[37]進行的另一項研究通過評估128例直腸癌患者NCRT后手術切除樣本中T細胞亞群與臨床結果的相關性,發現治療后Foxp3+Treg的低密度與更高的PCR率有關。此后, SEKIZAWA K等[38]通過對65例接受新輔助化療后行根治性切除的直腸癌患者手術切除標本行免疫組化分析,同樣發現新輔助化療后低密度的Foxp3+Treg浸潤與LARC的腫瘤退縮相關。基于以上研究結果,目前治療前Foxp3+Treg浸潤是否與LARC對NCRT敏感性有關仍有爭議,未來仍需繼續開展大規模臨床研究證實Foxp3+Treg的預測作用。而治療后低密度的Foxp3+Treg浸潤被證明與腫瘤消退有關,說明Foxp3+Treg可能通過其免疫抑制功能抑制患者對NCRT的反應。一項臨床前小鼠實驗[31]表明,放療聯合耗竭的Treg的治療策略可增強直腸癌治療療效,并可產生遠隔效應。因此,在LARC患者NCRT治療過程中,通過減少Treg腫瘤內浸潤密度,以改善治療反應,有望成為直腸癌的一個治療靶點。

4 NLR在直腸癌NCRT中的預測價值

NLR是一種有效的系統性炎癥標志物,可參與腫瘤的進展。多項研究[39-40]表明, NLR的高比值通常與結直腸癌患者的預后不良有關。此外, NLR還被證明可作為預測直腸癌放化療反應的生物標志物。在一項評估NLR預測價值的研究中, KIM I Y等[41]通過分析102例直腸癌患者NLR值和病理反應的相關性,發現放化療前NLR升高(≥3)可作為NCRT反應性差的預測指標。因為當NLR升高時,中性粒細胞的促腫瘤作用占優勢或是淋巴細胞的抗腫瘤免疫反應降低,可能導致患者對NCRT的反應性較差。在2019年發表的2項血液學生物標記物對LARC患者NCRT反應預測價值的研究中同樣表明,治療前較高的NLR與LARC患者NCRT后較差的病理反應相關[42-43]。但2項研究NLR臨界值差異較大,分別為1.78和4.06。還有研究將4.50作為NLR的臨界值來預測LARC患者對NCRT的反應性。ANDRAS D等[44]研究發現當NLR<4.5時,患者表現為治療后部分或完全病理緩解。而NLR>4.5, 則提示治療反應差或無反應,其預測患者對放化療反應性差的準確性為0.85, 敏感性和特異性均為83.3%。許寧等[45]通過分析148例LARC患者治療前NLR和治療反應的相關性,發現較高的NLR(>3.88)與較差的治療反應相關。以上研究可以看出,雖然NLR水平與患者對NCRT反應性具有一定的相關性,但目前NLR尚無統一的臨界值來預測患者對NCRT反應。未來需要對不同的臨界值進行驗證,選取最具敏感性和特異性的NLR值作為最佳臨界值,從而更精準地預測放化療療效。

令人遺憾的是,雖然目前已有相當一部分研究證明了NLR與LARC患者NCRT療效有關,但仍有部分研究結果與之相反。例如, LINO-SILVA L S等[46]研究發現, NLR值與LARC患者對NCRT的反應性無關。此外,一項大型回顧性研究[47]結果顯示, NLR并非PCR的獨立預測因素,同樣證明了NLR與LARC患者的治療反應無關。因此,NLR的預測價值尚未明確,但因NLR具有獲取簡單且經濟有效的特點,將其與影像、腫瘤標記物等預測指標相結合預測患者NCRT療效,可能有助于提高當前臨床評估方法的準確性,也可以使患者獲益。

5 小 結

預測LARC患者對NCRT的反應性至關重要,其反應性的高低對后續治療具有指導意義。對于反應良好者,可以選擇觀察等待策略,避免手術帶來的副作用,并提高生活質量; 對于反應較差者,可選擇全程新輔助放化療,通過強化新輔助治療以優化患者治療結果;或盡快嘗試其他治療方法,以避免延誤治療時機。目前,利用TME中免疫細胞來預測LARC患者NCRT療效尚未應用于臨床。因為目前研究多為回顧性研究,且樣本量較小。在各項研究中不同患者之間放療劑量、新輔助放化療與手術間隔時間、化療藥物使用等存在差異,這些臨床差異可能會導致患者對NCRT的反應性不同,從而導致研究結果的可信度不高。此外,一些免疫細胞在LARC患者NCRT療效中的預測價值存在爭議。因此,仍需繼續深入探索研究,在更大規模的隊列研究和前瞻性臨床試驗中驗證這些免疫細胞的預測價值,嘗試采取聯合多種生物標記物的方式提高預測的準確性,從而使得更多的患者受益。