腦轉移瘤是成年人最常見的顱內惡性腫瘤，放射治療是腦轉移瘤常用的治療手段之一，特別是立體定向放射外科治療能很好地控制腫瘤，且較全腦放射治療能顯著減少對認知功能的影響。而免疫檢測點抑制劑在多種晚期腫瘤患者治療中毒副反應較小，且顯示出良好的生存優勢。該文介紹了腦轉移瘤的放射治療、免疫治療、立體定向放射外科治療聯合免疫檢測點抑制劑，探討了立體定向放射外科治療聯合免疫檢測點抑制劑的作用機制，及其在腦轉移瘤中的治療價值和研究進展，旨在為立體定向放射外科治療聯合免疫檢測點抑制劑更好地應用于腦轉移瘤提供理論基礎。
引用本文： 鄧義飛, 蘇州, 薛建新. 立體定向放射外科治療聯合免疫檢測點抑制劑在腦轉移瘤中的應用. 華西醫學, 2021, 36(1): 125-130. doi: 10.7507/1002-0179.201910072 復制
成人全身性惡性腫瘤中腦轉移瘤的占比高達 20%，腦轉移瘤最常繼發于肺癌、黑色素瘤以及乳腺癌[1-2]。據統計，美國的初診癌癥患者中約 2% 伴有腦轉移[3]，高達 25% 的患者死亡前已發生腦轉移，每年總計 15 萬～20 萬新發腦轉移患者[4-5]。腦轉移瘤與原發腫瘤在分子及生物學特征方面有所不同，腦轉移瘤具有獨特的能力，可以逃避機體免疫系統，并穿透血腦屏障，定植于腦實質[6]。腦轉移瘤患者通常會出現神經癥狀，這些癥狀可能導致患者生活質量和生存率下降[7]。同時腦轉移瘤的出現可能是毀滅性的進展，研究顯示腦轉移的患者比無腦轉移的患者預后差，可見腦轉移瘤嚴重影響患者的預后[5]。腦轉移瘤的傳統治療策略包括手術、放射治療（放療）、糖皮質激素或單獨全身治療，治療選擇通常由患者的特定因素決定，但是如何最佳地聯合治療仍是未知[8]。該文介紹了腦轉移瘤的放療、免疫治療、立體定向放射外科治療（stereotactic radiosurgery，SRS）聯合免疫檢測點抑制劑（immune checkpoint inhibitor，ICI），探討了 SRS 聯合 ICI 的作用機制，及其在腦轉移瘤中的治療價值和研究進展，旨在為 SRS 聯合 ICI 更好地應用于腦轉移瘤提供理論基礎。
1 放療
腦轉移瘤的放療技術可分為全腦放療和立體定向放療。幾十年來，全腦放療一直是腦轉移瘤患者的主要治療方法，對顱內病灶控制良好，能緩解患者癥狀，改善部分神經功能障礙以及精細動作的協調性。有多項前瞻性隨機試驗表明，腦轉移瘤單純手術切除局部失敗率為 55%～65%，術后輔助全腦放療可以降低局部復發率和新轉移灶發生率[9-10]。但全腦放療對患者記憶能力和認知功能沒有改善，甚至可能影響患者學習記憶和思維能力，提示放療可能損害了與學習記憶功能密切相關的海馬結構。全腦放療常見的分割方式是總劑量 30 Gy，分 10 次照射，2 周內完成治療[11]。而海馬極易受到輻射損害，Jenrow 等[12]報道單次輻射劑量>2 Gy 就可能會引起海馬的增殖細胞凋亡。
立體定向放療具有影像引導技術，通過圖像引導技術能準確地找到腫瘤所在的位置，精確度能夠達到毫米級，能有效減少對周圍正常組織的照射。有研究將 333 例有 1～3 個腦轉移瘤的患者隨機分為全腦放療組和全腦放療+SRS 組，分析發現有1 個腦轉移瘤的患者中全腦放療+SRS 相比單用全腦放療能為患者帶來更多的生存獲益（6.5 vs. 4.9 個月，P=0.04），證明了 SRS 的加入提高了生存率，SRS 可被用作改善有 1 個腦轉移瘤的患者全腦放療后局部控制的手段[13]。2016 年有研究將 213 例患者隨機分成 SRS 組（111 例）和 SRS+全腦放療組（102 例），患者入組條件為：有 1～3 個腦轉移灶（直徑<3 cm），無腦膜轉移，無腦干或視交叉受侵，美國東部腫瘤協作組評分為 0～2 分，放療期間未進行化學治療[14]。這項研究結果顯示，治療后 3 個月時，聯合治療組出現認知功能下降的患者比例高于 SRS 組（91.7% vs. 63.5%，P<0.001），出現短期記憶下降的患者比例也高于 SRS 組（30.4% vs. 8.2%，P=0.004），兩組的中位總生存期差異無統計學意義（10.4 vs. 7.4 個月，P=0.92）。該研究表明對于有 1～3 個腦轉移灶的患者，聯合治療無生存優勢，且單用 SRS 對認知功能影響更小。2017 年北美中心癌癥治療協作組的一項前瞻性隨機研究納入 194 例顱內寡轉移術后患者，比較了全腦放療與 SRS 術后瘤床放療，結果顯示 SRS 組沒有認知功能衰退的生存時間比全腦放療組長（3.7 vs. 3.0 個月，風險比 0.47，P<0.000 1），而未發現中位總生存期有顯著差別（風險比 1.07，P=0.70）[9]。其結果表明顱內寡轉移術后 SRS 可替代全腦放療，且認知功能減退的發生率更低，進一步驗證了 SRS 在腦轉移術后放療中的使用價值。目前，美國國立綜合癌癥網絡推薦 SRS 作為腦轉移患者的首選治療方案，特別是顱內轉移疾病負荷較輕的患者[15]。
2 免疫治療
大腦曾經被認為是一個免疫特權器官，能積極地抑制任何免疫反應，因為血腦屏障的存在、抗原提呈細胞的缺乏以及神經細胞和膠質細胞不表達主要組織相容復合物。目前已知腦實質的免疫反應受到嚴密的調節[16]。在已形成的腦轉移瘤中，腫瘤微環境由先天免疫系統組成，即小膠質細胞和巨噬細胞，而適應免疫系統主要通過 T 細胞實現[17-18]。一方面，腦轉移腫瘤細胞可以操縱其微環境中的代謝物和基質成分來影響免疫反應。吲哚胺 2,3-雙加氧酶是一種將色氨酸分解為犬尿氨酸的酶，腫瘤細胞通過吲哚胺 2,3-雙加氧酶的過度表達有效消耗微環境中的色氨酸[18]。色氨酸的消耗，激活 T 細胞的應激反應，抑制其增殖并誘導免疫抑制的調節性T 細胞表型[19]。此外，這一過程中犬尿氨酸的釋放進一步促進調節性 T 細胞的分化，以及影響抗原提呈細胞、樹突狀細胞和巨噬細胞的免疫抑制表型，導致它們分泌更多的調節性細胞因子，如白細胞介素-10 和轉化生長因子-β[19]。對比非小細胞肺癌原發灶，腦轉移瘤中有較高的配體即程序性死亡蛋白配體-1（programmed death ligand-1，PD-L1）表達和較低的腫瘤浸潤性淋巴細胞表達[20]。已有學者發現惡性黑色素瘤腦轉移灶中原發性腫瘤的免疫原性可能通過募集腫瘤浸潤性淋巴細胞影響腦轉移瘤的 T 細胞反應[21]。而腦轉移瘤中腫瘤浸潤性淋巴細胞的密度似乎與患者腦水腫的程度和總生存期有關[21]。另一方面，腦轉移腫瘤細胞可以調節并激活小膠質細胞的功能，產生誘導型一氧化氮合酶和腫瘤壞死因子-α，使其溶解靶細胞[22]。因此，腦轉移瘤的微環境中存在對免疫治療有反應的先決條件。
在免疫反應過程中具有抑制性免疫調節的位點被稱為免疫檢測點。為抑制受體和抑制信號通路，這些“檢測點”在正常情況下能抑制 T 細胞的功能，同時在腫瘤組織中可能被腫瘤利用形成免疫逃逸。程序性死亡蛋白 1（programmed cell death 1，PD-1）與其配體 PD-L1 結合，可以防止自我反應。相反，若腫瘤細胞已經進化出免疫逃逸機制，則通過干擾 T 細胞受體信號轉導，過表達 PD-L1，誘導 PD-1 陽性 T 細胞失能和/或凋亡[23]。ICI 則參與抗腫瘤免疫反應的 T 細胞活化后其表面多種抑制性調節受體表達的上調，與腫瘤細胞表面高表達的相應配體結合，對免疫反應產生抑制作用，下調腫瘤相關免疫反應的強度。ICI 不直接作用于腫瘤細胞，而是以單克隆抗體抑制劑的形式來阻斷抑制性信號通路，激活全身免疫，增強 T 細胞活性，避免血腦屏障的阻擾，順利進入顱內抑制腫瘤生長，最終達到消滅腫瘤的目的。目前研究較多的是 PD-1、PD-L1 和細胞毒性 T 淋巴細胞相關抗原 4 等。
在過去的幾年里，免疫治療已經成為治療黑色素瘤、肺癌、腎癌等原發腫瘤的有效和強有力的策略[24-27]。比如，有研究顯示伊匹木單抗（細胞毒性 T 淋巴細胞相關抗原 4 抑制劑）使 24% 的未使用類固醇的無癥狀黑色素瘤腦轉移患者病情得以控制[28]。CheckMate-204 研究是針對黑色素瘤腦轉移采用納武利尤單抗（PD-1 抑制劑）聯合伊匹木單抗治療的一項臨床研究[29]。在這項Ⅱ期試驗中，患者入組標準包括：≥1 個可測量病灶，未接受局部放療，且病灶大小在 0.5～3.0 cm。入組患者分為 2 個隊列：① 無神經系統癥狀或不需要接受類固醇治療的患者（無癥狀，隊列 A）；② 有神經系統癥狀的患者，無論是否接受類固醇治療（有癥狀，隊列 B）。所有患者均接受納武利尤單抗 1 mg/kg+伊匹木單抗一次 3 mg/kg，3 次/周，一共 4 次，此后采用納武利尤單抗一次 3 mg/kg，2 次/周，直至病情進展或出現毒性。主要終點指標是顱內臨床獲益率（完全緩解+部分緩解+疾病穩定≥6 個月）。結果顯示隊列 A 中（中位隨訪 20.6 個月），顱內臨床獲益率為 58.4%。隊列 B 的中位隨訪時間為 5.2 個月，顱內客觀緩解率為 16.7%，顱內臨床獲益率為 22.2%。隊列 A 中 54.5%的患者發生 3/4 級不良事件，隊列 B 中55.6% 的患者發生不良事件（其中神經系統癥狀的發生率分別為 6.9% 和 16.7%）。該研究結果提示，納武利尤單抗+伊匹木單抗在無癥狀黑色素瘤腦轉移的患者中，顯示出了持久的顱內控制率，進一步支持這一治療可以作為該人群的一線治療方法。EYNOTE-189 和 EYNOTE-024 這 2 項臨床研究探討了帕博利珠單抗（PD-1 抑制劑）作為無表皮生長因子受體突變和間變性淋巴瘤激酶融合突變的晚期非小細胞肺癌一線治療的效果，結果顯示對比單純化學治療，該藥明顯延長了未經治療的轉移性非鱗狀細胞癌患者的無進展生存期和總生存期[30-31]。NCT02008227 是一項阿特珠單抗（PD-L1 抑制劑）對比多西他賽用于一線治療失敗的晚期非小細胞肺癌患者的Ⅲ期臨床研究，結果表明無論 PD-L1 的表達狀態或病理類型，阿特珠單抗可改善患者總生存率，且安全性良好[32]。意大利的一項對 1 588 例非小細胞肺癌患者的調查隨訪顯示，409 例（26%）使用納武利尤單抗治療的無癥狀或局部控制良好的腦轉移患者的客觀緩解率為 17%，疾病控制率為 40%，中位總生存期為 8.1 個月，與無腦轉移患者使用納武利尤單抗獲益情況相似[33]。NCT02085070 是一項帕博利珠單抗治療非小細胞肺癌或惡性黑色素瘤腦轉移患者的Ⅱ期臨床研究，納入標準為至少 1 個腦轉移灶，直徑 5～20 mm，無相關神經系統癥狀，未經治療的患者，結果顯示患者的總體治療耐受性良好，未發生大于 1 級的神經系統不良反應事件，34 例 PD-L1 表達陽性的非小細胞肺癌患者接受帕博利珠單抗治療，10 例（29%）患者腦轉移灶控制較好，腦轉移瘤控制或病情穩定的患者無進展生存期為 10.7 個月，中位總生存期為 8.9 個月，31% 的患者至少生存 2 年，5 例 PD-L1 不表達的患者沒有中樞系統反應，但有 2 名患者生存超過 1 年[34]。另外一項回顧性研究顯示，43 例腦轉移的非小細胞患者中 16 例有癥狀，納武利尤單抗治療后顱內和顱外緩解率分別是 9% 和 11%，無進展生存期分別是 3.9 個月和 2.8 個月，雖然 PD-L1 表達狀態未知的患者緩解率比較低，但是顱內與顱外的緩解率較一致[35]。此外，腫瘤相關的血管源性水腫在腦轉移中較常見，PD-1 抑制劑的使用不會加重水腫的發生[36]。綜合來看，PD-1 抑制劑可能是體積小而無癥狀非小細胞肺癌腦轉移患者安全有效的治療選擇。
隨著人們對免疫系統及其在癌癥發生和進展中作用的進一步了解，過去 10 年中癌癥的免疫治療有了重大進展，PD-1/PD-L1 抑制劑正逐漸在免疫調節劑中建立起主導地位[37]。美國食品藥品監督管理局已經批準納武利尤單抗、帕博利珠單抗和德瓦魯單抗（PD-L1 抑制劑）治療幾種轉移性癌癥。從最初的獲批二線、三線治療到目前的一線治療，如帕博利珠單抗單藥、帕博利珠單抗聯合化學治療作為一線治療用于無表皮生長因子受體突變和間變性淋巴瘤激酶融合突變晚期非小細胞肺癌，以及德瓦魯單抗用于未手術的Ⅲ期非小細胞肺癌同步放療和化學治療后的維持治療，PD-1/PD-L1 抑制劑在腫瘤治療領域的地位日益突出。
3 SRS 聯合 ICI
放療和免疫系統之間的密切聯系早在 100 多年前由 Murphy 等[38]提出。然而，放療的免疫原性效應卻被忽略了幾十年。在過去的 10～15 年中，有臨床前研究表明，輻射可以作為一種原位疫苗，因為它能使腫瘤相關抗原釋放，從而激活抗原提呈細胞向引流淋巴結遷移，在那里啟動細胞毒 CD8+ T 細胞，產生適應性免疫應答[39]。輻射本身也可激活腫瘤微環境的許多免疫抑制機制，如轉化生長因子-β 的釋放，導致 CD4+ T 細胞轉化為調節性 T 細胞，以及腫瘤相關巨噬細胞極化為免疫抑制 M2 表型。此外，輻射導致三磷酸腺苷的釋放，在腫瘤微環境中迅速分解為腺苷。細胞外腺苷的局部積累抑制樹突狀細胞和效應 T 細胞，同時促進調節性 T 細胞的增殖[40]。同時，其他研究也強調了使用 ICI（如細胞毒性 T 淋巴細胞相關抗原 4 抑制劑）的情況下低分割放療方案（如總劑量 24 Gy，分 3 次照射）對比單次大劑量（如總劑量 20 Gy，單次照射）可產生更強大的 CD8+ T 細胞對抗原的識別及其介導的免疫應答，并提高生存率[41]。其次，臨床前模型還發現 T 細胞減少可能是由于在骨髓中分離了幼稚的 T 細胞，是腫瘤引起全身免疫抑制的另一種機制[42]。當腫瘤穿過血腦屏障進入顱內時，會導致 T 細胞隔離，隨著 T 細胞 1 型 1-磷酸鞘氨醇受體表達的降低，逆轉 T 細胞在骨髓中的隔離和抑制 1 型 1-磷酸鞘氨醇受體內化可作為免疫治療的輔助手段[42]。以上數據表明，中樞神經系統和外周免疫系統之間存在相互作用，可能導致全身免疫抑制。這意味著腦轉移瘤的存在實際上可能降低免疫檢查點抑制劑的療效，會促進全身疾病的進展。
此外，有證據表明，腦轉移瘤除了抑制腦內免疫微環境外，還通過多種機制誘導全身免疫抑制，包括分泌轉化生長因子-β 和使骨髓中的幼稚淋巴細胞分離。Jackson 等[43]利用 B16 黑色素瘤在大腦和其他周邊部位的轉移模型，發現腦轉移黑色素瘤由于腫瘤特異性 T 細胞功能失調以及繼發小膠質細胞分泌轉化生長因子-β 的增加，其耐受性強于中樞神經系統外類似大小的腫瘤。在這項研究中，腫瘤抗原特異性疫苗接種和局部放療的結合逆轉了T 細胞耐受，提高了 T 細胞效應細胞與 T 調節細胞的比例，還導致小膠質細胞分泌轉化生長因子-β 的減少，提高了腦轉移瘤小鼠的生存率。這些數據表明，腦轉移瘤可能損害全身抗腫瘤免疫，從而加速中樞神經系統內外的腫瘤進展，通過疫苗接種和放療相結合可以恢復抗腫瘤免疫[43]。
KEYNOTE-001 是第 1 項評估抗 PD-1 藥物帕博利珠單抗用于初治或經治晚期非小細胞肺癌療效和安全性的臨床研究，該研究隨訪數據顯示試驗組與對照組的 5 年生存率分別為 23.2% 和 15.5%，帕博利珠單抗使晚期非小細胞肺癌患者的總生存期明顯延長[44]。該研究對免疫治療前接受放療的單中心數據的二次分析發現，42 例患者接受放療，4 例接受顱內放療，55 例患者未放療，接受放療患者與未放療患者的中位無進展生存期分別為 4.4 個月和 2.1 個月（P=0.019），中位總生存期分別為 10.7 個月和 5.3 個月（P=0.026），可見免疫治療聯合放療可發揮協同作用，明顯延長了晚期非小細胞肺癌患者的無進展生存期和總生存期[44]。2015 年，Kiess 等[45]發表了一項回顧性研究，納入 SRS 和伊匹木單抗治療的 46 例黑素瘤腦轉移患者，SRS 單次劑量為 15～24 Gy，分為 3 組：伊匹木單抗前 SRS 組、伊匹木單抗同步 SRS 組（連續使用伊匹木單抗之間或伊匹木單抗治療后 1 個月內進行 SRS）和伊匹木單抗后 SRS 組（伊匹木單抗治療后 1 個月進行 SRS），1 年內腦轉移灶控制率分別為 36%、31% 和 8%。另外一項回顧性研究納入 70 例黑色素瘤、非小細胞肺癌或腎細胞癌腦轉移患者，SRS 聯合應用伊匹木單抗和/或帕博利珠單抗/納武利尤單抗治療腦轉移患者的中位總生存期分別是：ICI 后 SRS 組為 12 個月，ICI 前 SRS 組為 15 個月和 ICI 同步 SRS 組為 18 個月。分別與 ICI 同步 SRS 組比較，結果顯示，ICI 后 SRS 組（P=0.002，風險比=3.82）和 ICI 前 SRS 組（P=0.002，風險比=2.64），ICI 同步 SRS 組生存率優勢明顯[46]。綜上，免疫治療聯合放療對腦轉移患者有協同作用，同時該作用可能會在 SRS 在 ICI 之前或同時使用時更明顯。
雖然 SRS 聯合 ICI 治療腦轉移患者可以提高生存率，但也可能增加放射性腦壞死風險，這也需要重視。最近的一項研究發現，接受 SRS 治療的黑色素瘤腦轉移患者中，聯合伊匹木單抗組與單純 SRS 組相比，放射性腦壞死發生率較高（SRS+伊匹木單抗組 6%～8% vs. SRS 組 0%，P=0.005）[47]。另一項回顧性研究納入 480 例非小細胞肺癌腦轉移患者，發現 SRS 聯合免疫靶向治療與 SRS 單獨治療發生有癥狀放射性腦壞死的比例分別為 20% 和 6.8%[48]，提示免疫治療聯合 SRS 需要慎重選擇。其他研究也發現，接受 SRS 和 ICI 治療的患者中 37.5% 出現放射性腦壞死，而接受 SRS 治療的患者中僅 4.7% 出現放射性腦壞死[49]。
4 總結
目前，多種 ICI 已獲批用于許多種癌癥的免疫治療。放療廣泛用于控制局部轉移腫瘤進展，同時可引起全身腫瘤反應以及放射區域之外未治療的轉移病灶消退（遠隔效應）。越來越多的證據表明，遠隔效應可能由免疫介導，電離輻射可增強抗腫瘤 T 細胞效應的初始和效應階段，可上調免疫和腫瘤細胞表面 PD-1 和 PD-L1 表達，為放療與 ICI 的聯合應用奠定了基礎。因此放療聯合 ICI 日趨引起了人們的關注。
雖然 SRS 聯合 ICI 治療腦轉移瘤患者無論顱內局部控制還是生存方面均顯示出優勢，但是對于腦轉移瘤的聯合治療，放射劑量、分割模式以及 ICI 的劑量與組合模式仍不明確。未來的研究可能會尋找預測性的生物標記物，比如腦轉移病灶的 PD-L1 表達和腫瘤突變負荷，以及基因狀態與原發腫瘤的差別等，以指導組合方式的最佳模式。放射性腦壞死是 ICI 聯合 SRS 治療腦轉移瘤患者的嚴重不良反應之一。在有癥狀的放射性腦壞死的處理上，使用糖皮質激素可能會干擾 ICI 的主要作用機制，從而降低全身治療的有效性。因此，需要進一步了解癥狀性放射性腦壞死的危險因素，盡可能減少或避免治療相關的放射性腦壞死的發生。總之，如何讓腦轉移瘤患者在 SRS 聯合 ICI 治療中獲益更大，需要免疫學家、腫瘤學家、神經外科學家和放射腫瘤學家之間的多學科合作，同時也需要進行中和計劃中的前瞻性試驗來進一步探索和驗證。
成人全身性惡性腫瘤中腦轉移瘤的占比高達 20%，腦轉移瘤最常繼發于肺癌、黑色素瘤以及乳腺癌[1-2]。據統計，美國的初診癌癥患者中約 2% 伴有腦轉移[3]，高達 25% 的患者死亡前已發生腦轉移，每年總計 15 萬～20 萬新發腦轉移患者[4-5]。腦轉移瘤與原發腫瘤在分子及生物學特征方面有所不同，腦轉移瘤具有獨特的能力，可以逃避機體免疫系統，并穿透血腦屏障，定植于腦實質[6]。腦轉移瘤患者通常會出現神經癥狀，這些癥狀可能導致患者生活質量和生存率下降[7]。同時腦轉移瘤的出現可能是毀滅性的進展，研究顯示腦轉移的患者比無腦轉移的患者預后差，可見腦轉移瘤嚴重影響患者的預后[5]。腦轉移瘤的傳統治療策略包括手術、放射治療（放療）、糖皮質激素或單獨全身治療，治療選擇通常由患者的特定因素決定，但是如何最佳地聯合治療仍是未知[8]。該文介紹了腦轉移瘤的放療、免疫治療、立體定向放射外科治療（stereotactic radiosurgery，SRS）聯合免疫檢測點抑制劑（immune checkpoint inhibitor，ICI），探討了 SRS 聯合 ICI 的作用機制，及其在腦轉移瘤中的治療價值和研究進展，旨在為 SRS 聯合 ICI 更好地應用于腦轉移瘤提供理論基礎。
1 放療
腦轉移瘤的放療技術可分為全腦放療和立體定向放療。幾十年來，全腦放療一直是腦轉移瘤患者的主要治療方法，對顱內病灶控制良好，能緩解患者癥狀，改善部分神經功能障礙以及精細動作的協調性。有多項前瞻性隨機試驗表明，腦轉移瘤單純手術切除局部失敗率為 55%～65%，術后輔助全腦放療可以降低局部復發率和新轉移灶發生率[9-10]。但全腦放療對患者記憶能力和認知功能沒有改善，甚至可能影響患者學習記憶和思維能力，提示放療可能損害了與學習記憶功能密切相關的海馬結構。全腦放療常見的分割方式是總劑量 30 Gy，分 10 次照射，2 周內完成治療[11]。而海馬極易受到輻射損害，Jenrow 等[12]報道單次輻射劑量>2 Gy 就可能會引起海馬的增殖細胞凋亡。
立體定向放療具有影像引導技術，通過圖像引導技術能準確地找到腫瘤所在的位置，精確度能夠達到毫米級，能有效減少對周圍正常組織的照射。有研究將 333 例有 1～3 個腦轉移瘤的患者隨機分為全腦放療組和全腦放療+SRS 組，分析發現有1 個腦轉移瘤的患者中全腦放療+SRS 相比單用全腦放療能為患者帶來更多的生存獲益（6.5 vs. 4.9 個月，P=0.04），證明了 SRS 的加入提高了生存率，SRS 可被用作改善有 1 個腦轉移瘤的患者全腦放療后局部控制的手段[13]。2016 年有研究將 213 例患者隨機分成 SRS 組（111 例）和 SRS+全腦放療組（102 例），患者入組條件為：有 1～3 個腦轉移灶（直徑<3 cm），無腦膜轉移，無腦干或視交叉受侵，美國東部腫瘤協作組評分為 0～2 分，放療期間未進行化學治療[14]。這項研究結果顯示，治療后 3 個月時，聯合治療組出現認知功能下降的患者比例高于 SRS 組（91.7% vs. 63.5%，P<0.001），出現短期記憶下降的患者比例也高于 SRS 組（30.4% vs. 8.2%，P=0.004），兩組的中位總生存期差異無統計學意義（10.4 vs. 7.4 個月，P=0.92）。該研究表明對于有 1～3 個腦轉移灶的患者，聯合治療無生存優勢，且單用 SRS 對認知功能影響更小。2017 年北美中心癌癥治療協作組的一項前瞻性隨機研究納入 194 例顱內寡轉移術后患者，比較了全腦放療與 SRS 術后瘤床放療，結果顯示 SRS 組沒有認知功能衰退的生存時間比全腦放療組長（3.7 vs. 3.0 個月，風險比 0.47，P<0.000 1），而未發現中位總生存期有顯著差別（風險比 1.07，P=0.70）[9]。其結果表明顱內寡轉移術后 SRS 可替代全腦放療，且認知功能減退的發生率更低，進一步驗證了 SRS 在腦轉移術后放療中的使用價值。目前，美國國立綜合癌癥網絡推薦 SRS 作為腦轉移患者的首選治療方案，特別是顱內轉移疾病負荷較輕的患者[15]。
2 免疫治療
大腦曾經被認為是一個免疫特權器官，能積極地抑制任何免疫反應，因為血腦屏障的存在、抗原提呈細胞的缺乏以及神經細胞和膠質細胞不表達主要組織相容復合物。目前已知腦實質的免疫反應受到嚴密的調節[16]。在已形成的腦轉移瘤中，腫瘤微環境由先天免疫系統組成，即小膠質細胞和巨噬細胞，而適應免疫系統主要通過 T 細胞實現[17-18]。一方面，腦轉移腫瘤細胞可以操縱其微環境中的代謝物和基質成分來影響免疫反應。吲哚胺 2,3-雙加氧酶是一種將色氨酸分解為犬尿氨酸的酶，腫瘤細胞通過吲哚胺 2,3-雙加氧酶的過度表達有效消耗微環境中的色氨酸[18]。色氨酸的消耗，激活 T 細胞的應激反應，抑制其增殖并誘導免疫抑制的調節性T 細胞表型[19]。此外，這一過程中犬尿氨酸的釋放進一步促進調節性 T 細胞的分化，以及影響抗原提呈細胞、樹突狀細胞和巨噬細胞的免疫抑制表型，導致它們分泌更多的調節性細胞因子，如白細胞介素-10 和轉化生長因子-β[19]。對比非小細胞肺癌原發灶，腦轉移瘤中有較高的配體即程序性死亡蛋白配體-1（programmed death ligand-1，PD-L1）表達和較低的腫瘤浸潤性淋巴細胞表達[20]。已有學者發現惡性黑色素瘤腦轉移灶中原發性腫瘤的免疫原性可能通過募集腫瘤浸潤性淋巴細胞影響腦轉移瘤的 T 細胞反應[21]。而腦轉移瘤中腫瘤浸潤性淋巴細胞的密度似乎與患者腦水腫的程度和總生存期有關[21]。另一方面，腦轉移腫瘤細胞可以調節并激活小膠質細胞的功能，產生誘導型一氧化氮合酶和腫瘤壞死因子-α，使其溶解靶細胞[22]。因此，腦轉移瘤的微環境中存在對免疫治療有反應的先決條件。
在免疫反應過程中具有抑制性免疫調節的位點被稱為免疫檢測點。為抑制受體和抑制信號通路，這些“檢測點”在正常情況下能抑制 T 細胞的功能，同時在腫瘤組織中可能被腫瘤利用形成免疫逃逸。程序性死亡蛋白 1（programmed cell death 1，PD-1）與其配體 PD-L1 結合，可以防止自我反應。相反，若腫瘤細胞已經進化出免疫逃逸機制，則通過干擾 T 細胞受體信號轉導，過表達 PD-L1，誘導 PD-1 陽性 T 細胞失能和/或凋亡[23]。ICI 則參與抗腫瘤免疫反應的 T 細胞活化后其表面多種抑制性調節受體表達的上調，與腫瘤細胞表面高表達的相應配體結合，對免疫反應產生抑制作用，下調腫瘤相關免疫反應的強度。ICI 不直接作用于腫瘤細胞，而是以單克隆抗體抑制劑的形式來阻斷抑制性信號通路，激活全身免疫，增強 T 細胞活性，避免血腦屏障的阻擾，順利進入顱內抑制腫瘤生長，最終達到消滅腫瘤的目的。目前研究較多的是 PD-1、PD-L1 和細胞毒性 T 淋巴細胞相關抗原 4 等。
在過去的幾年里，免疫治療已經成為治療黑色素瘤、肺癌、腎癌等原發腫瘤的有效和強有力的策略[24-27]。比如，有研究顯示伊匹木單抗（細胞毒性 T 淋巴細胞相關抗原 4 抑制劑）使 24% 的未使用類固醇的無癥狀黑色素瘤腦轉移患者病情得以控制[28]。CheckMate-204 研究是針對黑色素瘤腦轉移采用納武利尤單抗（PD-1 抑制劑）聯合伊匹木單抗治療的一項臨床研究[29]。在這項Ⅱ期試驗中，患者入組標準包括：≥1 個可測量病灶，未接受局部放療，且病灶大小在 0.5～3.0 cm。入組患者分為 2 個隊列：① 無神經系統癥狀或不需要接受類固醇治療的患者（無癥狀，隊列 A）；② 有神經系統癥狀的患者，無論是否接受類固醇治療（有癥狀，隊列 B）。所有患者均接受納武利尤單抗 1 mg/kg+伊匹木單抗一次 3 mg/kg，3 次/周，一共 4 次，此后采用納武利尤單抗一次 3 mg/kg，2 次/周，直至病情進展或出現毒性。主要終點指標是顱內臨床獲益率（完全緩解+部分緩解+疾病穩定≥6 個月）。結果顯示隊列 A 中（中位隨訪 20.6 個月），顱內臨床獲益率為 58.4%。隊列 B 的中位隨訪時間為 5.2 個月，顱內客觀緩解率為 16.7%，顱內臨床獲益率為 22.2%。隊列 A 中 54.5%的患者發生 3/4 級不良事件，隊列 B 中55.6% 的患者發生不良事件（其中神經系統癥狀的發生率分別為 6.9% 和 16.7%）。該研究結果提示，納武利尤單抗+伊匹木單抗在無癥狀黑色素瘤腦轉移的患者中，顯示出了持久的顱內控制率，進一步支持這一治療可以作為該人群的一線治療方法。EYNOTE-189 和 EYNOTE-024 這 2 項臨床研究探討了帕博利珠單抗（PD-1 抑制劑）作為無表皮生長因子受體突變和間變性淋巴瘤激酶融合突變的晚期非小細胞肺癌一線治療的效果，結果顯示對比單純化學治療，該藥明顯延長了未經治療的轉移性非鱗狀細胞癌患者的無進展生存期和總生存期[30-31]。NCT02008227 是一項阿特珠單抗（PD-L1 抑制劑）對比多西他賽用于一線治療失敗的晚期非小細胞肺癌患者的Ⅲ期臨床研究，結果表明無論 PD-L1 的表達狀態或病理類型，阿特珠單抗可改善患者總生存率，且安全性良好[32]。意大利的一項對 1 588 例非小細胞肺癌患者的調查隨訪顯示，409 例（26%）使用納武利尤單抗治療的無癥狀或局部控制良好的腦轉移患者的客觀緩解率為 17%，疾病控制率為 40%，中位總生存期為 8.1 個月，與無腦轉移患者使用納武利尤單抗獲益情況相似[33]。NCT02085070 是一項帕博利珠單抗治療非小細胞肺癌或惡性黑色素瘤腦轉移患者的Ⅱ期臨床研究，納入標準為至少 1 個腦轉移灶，直徑 5～20 mm，無相關神經系統癥狀，未經治療的患者，結果顯示患者的總體治療耐受性良好，未發生大于 1 級的神經系統不良反應事件，34 例 PD-L1 表達陽性的非小細胞肺癌患者接受帕博利珠單抗治療，10 例（29%）患者腦轉移灶控制較好，腦轉移瘤控制或病情穩定的患者無進展生存期為 10.7 個月，中位總生存期為 8.9 個月，31% 的患者至少生存 2 年，5 例 PD-L1 不表達的患者沒有中樞系統反應，但有 2 名患者生存超過 1 年[34]。另外一項回顧性研究顯示，43 例腦轉移的非小細胞患者中 16 例有癥狀，納武利尤單抗治療后顱內和顱外緩解率分別是 9% 和 11%，無進展生存期分別是 3.9 個月和 2.8 個月，雖然 PD-L1 表達狀態未知的患者緩解率比較低，但是顱內與顱外的緩解率較一致[35]。此外，腫瘤相關的血管源性水腫在腦轉移中較常見，PD-1 抑制劑的使用不會加重水腫的發生[36]。綜合來看，PD-1 抑制劑可能是體積小而無癥狀非小細胞肺癌腦轉移患者安全有效的治療選擇。
隨著人們對免疫系統及其在癌癥發生和進展中作用的進一步了解，過去 10 年中癌癥的免疫治療有了重大進展，PD-1/PD-L1 抑制劑正逐漸在免疫調節劑中建立起主導地位[37]。美國食品藥品監督管理局已經批準納武利尤單抗、帕博利珠單抗和德瓦魯單抗（PD-L1 抑制劑）治療幾種轉移性癌癥。從最初的獲批二線、三線治療到目前的一線治療，如帕博利珠單抗單藥、帕博利珠單抗聯合化學治療作為一線治療用于無表皮生長因子受體突變和間變性淋巴瘤激酶融合突變晚期非小細胞肺癌，以及德瓦魯單抗用于未手術的Ⅲ期非小細胞肺癌同步放療和化學治療后的維持治療，PD-1/PD-L1 抑制劑在腫瘤治療領域的地位日益突出。
3 SRS 聯合 ICI
放療和免疫系統之間的密切聯系早在 100 多年前由 Murphy 等[38]提出。然而，放療的免疫原性效應卻被忽略了幾十年。在過去的 10～15 年中，有臨床前研究表明，輻射可以作為一種原位疫苗，因為它能使腫瘤相關抗原釋放，從而激活抗原提呈細胞向引流淋巴結遷移，在那里啟動細胞毒 CD8+ T 細胞，產生適應性免疫應答[39]。輻射本身也可激活腫瘤微環境的許多免疫抑制機制，如轉化生長因子-β 的釋放，導致 CD4+ T 細胞轉化為調節性 T 細胞，以及腫瘤相關巨噬細胞極化為免疫抑制 M2 表型。此外，輻射導致三磷酸腺苷的釋放，在腫瘤微環境中迅速分解為腺苷。細胞外腺苷的局部積累抑制樹突狀細胞和效應 T 細胞，同時促進調節性 T 細胞的增殖[40]。同時，其他研究也強調了使用 ICI（如細胞毒性 T 淋巴細胞相關抗原 4 抑制劑）的情況下低分割放療方案（如總劑量 24 Gy，分 3 次照射）對比單次大劑量（如總劑量 20 Gy，單次照射）可產生更強大的 CD8+ T 細胞對抗原的識別及其介導的免疫應答，并提高生存率[41]。其次，臨床前模型還發現 T 細胞減少可能是由于在骨髓中分離了幼稚的 T 細胞，是腫瘤引起全身免疫抑制的另一種機制[42]。當腫瘤穿過血腦屏障進入顱內時，會導致 T 細胞隔離，隨著 T 細胞 1 型 1-磷酸鞘氨醇受體表達的降低，逆轉 T 細胞在骨髓中的隔離和抑制 1 型 1-磷酸鞘氨醇受體內化可作為免疫治療的輔助手段[42]。以上數據表明，中樞神經系統和外周免疫系統之間存在相互作用，可能導致全身免疫抑制。這意味著腦轉移瘤的存在實際上可能降低免疫檢查點抑制劑的療效，會促進全身疾病的進展。
此外，有證據表明，腦轉移瘤除了抑制腦內免疫微環境外，還通過多種機制誘導全身免疫抑制，包括分泌轉化生長因子-β 和使骨髓中的幼稚淋巴細胞分離。Jackson 等[43]利用 B16 黑色素瘤在大腦和其他周邊部位的轉移模型，發現腦轉移黑色素瘤由于腫瘤特異性 T 細胞功能失調以及繼發小膠質細胞分泌轉化生長因子-β 的增加，其耐受性強于中樞神經系統外類似大小的腫瘤。在這項研究中，腫瘤抗原特異性疫苗接種和局部放療的結合逆轉了T 細胞耐受，提高了 T 細胞效應細胞與 T 調節細胞的比例，還導致小膠質細胞分泌轉化生長因子-β 的減少，提高了腦轉移瘤小鼠的生存率。這些數據表明，腦轉移瘤可能損害全身抗腫瘤免疫，從而加速中樞神經系統內外的腫瘤進展，通過疫苗接種和放療相結合可以恢復抗腫瘤免疫[43]。
KEYNOTE-001 是第 1 項評估抗 PD-1 藥物帕博利珠單抗用于初治或經治晚期非小細胞肺癌療效和安全性的臨床研究，該研究隨訪數據顯示試驗組與對照組的 5 年生存率分別為 23.2% 和 15.5%，帕博利珠單抗使晚期非小細胞肺癌患者的總生存期明顯延長[44]。該研究對免疫治療前接受放療的單中心數據的二次分析發現，42 例患者接受放療，4 例接受顱內放療，55 例患者未放療，接受放療患者與未放療患者的中位無進展生存期分別為 4.4 個月和 2.1 個月（P=0.019），中位總生存期分別為 10.7 個月和 5.3 個月（P=0.026），可見免疫治療聯合放療可發揮協同作用，明顯延長了晚期非小細胞肺癌患者的無進展生存期和總生存期[44]。2015 年，Kiess 等[45]發表了一項回顧性研究，納入 SRS 和伊匹木單抗治療的 46 例黑素瘤腦轉移患者，SRS 單次劑量為 15～24 Gy，分為 3 組：伊匹木單抗前 SRS 組、伊匹木單抗同步 SRS 組（連續使用伊匹木單抗之間或伊匹木單抗治療后 1 個月內進行 SRS）和伊匹木單抗后 SRS 組（伊匹木單抗治療后 1 個月進行 SRS），1 年內腦轉移灶控制率分別為 36%、31% 和 8%。另外一項回顧性研究納入 70 例黑色素瘤、非小細胞肺癌或腎細胞癌腦轉移患者，SRS 聯合應用伊匹木單抗和/或帕博利珠單抗/納武利尤單抗治療腦轉移患者的中位總生存期分別是：ICI 后 SRS 組為 12 個月，ICI 前 SRS 組為 15 個月和 ICI 同步 SRS 組為 18 個月。分別與 ICI 同步 SRS 組比較，結果顯示，ICI 后 SRS 組（P=0.002，風險比=3.82）和 ICI 前 SRS 組（P=0.002，風險比=2.64），ICI 同步 SRS 組生存率優勢明顯[46]。綜上，免疫治療聯合放療對腦轉移患者有協同作用，同時該作用可能會在 SRS 在 ICI 之前或同時使用時更明顯。
雖然 SRS 聯合 ICI 治療腦轉移患者可以提高生存率，但也可能增加放射性腦壞死風險，這也需要重視。最近的一項研究發現，接受 SRS 治療的黑色素瘤腦轉移患者中，聯合伊匹木單抗組與單純 SRS 組相比，放射性腦壞死發生率較高（SRS+伊匹木單抗組 6%～8% vs. SRS 組 0%，P=0.005）[47]。另一項回顧性研究納入 480 例非小細胞肺癌腦轉移患者，發現 SRS 聯合免疫靶向治療與 SRS 單獨治療發生有癥狀放射性腦壞死的比例分別為 20% 和 6.8%[48]，提示免疫治療聯合 SRS 需要慎重選擇。其他研究也發現，接受 SRS 和 ICI 治療的患者中 37.5% 出現放射性腦壞死，而接受 SRS 治療的患者中僅 4.7% 出現放射性腦壞死[49]。
4 總結
目前，多種 ICI 已獲批用于許多種癌癥的免疫治療。放療廣泛用于控制局部轉移腫瘤進展，同時可引起全身腫瘤反應以及放射區域之外未治療的轉移病灶消退（遠隔效應）。越來越多的證據表明，遠隔效應可能由免疫介導，電離輻射可增強抗腫瘤 T 細胞效應的初始和效應階段，可上調免疫和腫瘤細胞表面 PD-1 和 PD-L1 表達，為放療與 ICI 的聯合應用奠定了基礎。因此放療聯合 ICI 日趨引起了人們的關注。
雖然 SRS 聯合 ICI 治療腦轉移瘤患者無論顱內局部控制還是生存方面均顯示出優勢，但是對于腦轉移瘤的聯合治療，放射劑量、分割模式以及 ICI 的劑量與組合模式仍不明確。未來的研究可能會尋找預測性的生物標記物，比如腦轉移病灶的 PD-L1 表達和腫瘤突變負荷，以及基因狀態與原發腫瘤的差別等，以指導組合方式的最佳模式。放射性腦壞死是 ICI 聯合 SRS 治療腦轉移瘤患者的嚴重不良反應之一。在有癥狀的放射性腦壞死的處理上，使用糖皮質激素可能會干擾 ICI 的主要作用機制，從而降低全身治療的有效性。因此，需要進一步了解癥狀性放射性腦壞死的危險因素，盡可能減少或避免治療相關的放射性腦壞死的發生。總之，如何讓腦轉移瘤患者在 SRS 聯合 ICI 治療中獲益更大，需要免疫學家、腫瘤學家、神經外科學家和放射腫瘤學家之間的多學科合作，同時也需要進行中和計劃中的前瞻性試驗來進一步探索和驗證。