免疫細胞在直腸癌放化療中預(yù)測價值的研究進展

陳 虹, 寶瑩娜, 趙建國

(內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院, 內(nèi)蒙古 呼和浩特, 010050)

新輔助放化療(NCRT)可以實現(xiàn)腫瘤降期,降低腫瘤局部復(fù)發(fā)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(xù)治療采取觀察等待策略,就可以獲得與根治性手術(shù)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(yīng)較差的患者,選擇強化的術(shù)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(yù)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(xù)行個體化治療至關(guān)重要。

腫瘤微環(huán)境(TME)是腫瘤細胞賴以生存的微環(huán)境,其內(nèi)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(jié)直腸腫瘤的進展和轉(zhuǎn)移,并介導(dǎo)其對放化療的反應(yīng)[5-6]。近年來,許多研究[7-9]對TME中可能具有預(yù)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(guān)巨噬細胞(TAMs)、調(diào)節(jié)性T細胞(Treg)和中性粒細胞與淋巴細胞比值(NLR)等,但目前關(guān)于這些指標在直腸癌患者NCRT療效中的預(yù)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(yù)測作用的研究進展予以綜述,探討這些免疫細胞作為預(yù)測直腸癌NCRT療效生物標記物的可行性,為開展后續(xù)臨床研究提供依據(jù)。

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(lǐng)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(dǎo)的抗腫瘤免疫應(yīng)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(huán)境中免疫特征如CD8+T細胞和PD-L1可以預(yù)測患者臨床治療結(jié)果。

1.1 細胞毒性T細胞在直腸癌NCRT中的預(yù)測價值

細胞毒性T細胞,通常稱為CD8+T細胞,是適應(yīng)性免疫反應(yīng)的主要效應(yīng)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(fā)現(xiàn)與結(jié)直腸癌的預(yù)后密切相關(guān),在GALON J等[10]研究中,通過測定415例結(jié)直腸腫瘤樣本中心和侵襲邊緣2個區(qū)域的總T淋巴細胞(CD3)、CD8+T細胞及其相關(guān)的細胞毒性分子(GZMB)和記憶T細胞(CD45RO)的浸潤密度,發(fā)現(xiàn)無復(fù)發(fā)患者適應(yīng)性免疫細胞浸潤密度高于復(fù)發(fā)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(guān)。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(yù)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(qū)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(jié)直腸癌中證實了免疫評分對腫瘤預(yù)后的預(yù)測價值要優(yōu)于TNM分期。隨后ANITEI M G等[13]在研究中進一步證實了該發(fā)現(xiàn),并在55例進行NCRT的直腸癌患者治療前活檢中發(fā)現(xiàn), CD8+和CD3+T細胞高浸潤與NCRT后腫瘤分期降低有關(guān),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(yù)測患者對NCRT反應(yīng)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(yīng)性免疫評分,是對結(jié)腸癌手術(shù)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(yīng)性免疫評分對LARC患者NCRT敏感性的預(yù)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(yīng)性免疫評分,發(fā)現(xiàn)評分高的患者局部復(fù)發(fā)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(yīng)性免疫評分對LARC患者NCRT療效的預(yù)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(yù)測價值已在多項研究中得到驗證。此外, CD8+T細胞的獨立預(yù)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(shù)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(yīng)較差有關(guān)。另外,在一項系統(tǒng)綜述和薈萃分析中[16]發(fā)現(xiàn),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(jié)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(guān)。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(nèi)原有CD8+T細胞浸潤密度的基礎(chǔ)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(yīng)。兩者協(xié)同作用得以產(chǎn)生更好的治療效果。因此,CD8+T細胞作為預(yù)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(yīng)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(yù)測患者治療反應(yīng),均缺乏大樣本量的臨床研究,實現(xiàn)臨床應(yīng)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(yīng)用于直腸癌。

1.2 PD-L1在直腸癌NCRT中的預(yù)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(diào)。通過與PD-1結(jié)合,抑制T細胞的增殖和細胞因子的產(chǎn)生,在腫瘤免疫耐受和免疫逃逸中起著關(guān)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(yīng)用,并且取得了臨床獲益[18]。但在結(jié)直腸癌中,僅有少數(shù)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(yù)后以及NCRT反應(yīng)之間的相關(guān)性,近年來開展了一系列的研究。SAIGUSA S等[20]研究發(fā)現(xiàn), PD-L1高表達患者較PD-L1低表達患者更容易發(fā)生血管侵犯和腫瘤復(fù)發(fā),并且PD-L1的高表達還與較差的無復(fù)發(fā)生存率和總生存率顯著相關(guān)。此外,該研究還發(fā)現(xiàn)PD-L1高表達患者中CD8+T細胞的浸潤數(shù)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(guān)。而CD8+T細胞浸潤通常與較好的治療反應(yīng)有關(guān),這提示PD-L1的表達水平可能與NCRT療效存在一定的相關(guān)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(fā)現(xiàn),但這項研究的局限性在于存在兩種術(shù)前放化療方案,且NCRT與手術(shù)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(shù)。人體內(nèi)單核細胞通常包括經(jīng)典單核細胞、中間單核細胞和非經(jīng)典單核細胞3類,其中非經(jīng)典單核細胞因其主要在血管中遷移,尋找有害微?；蚴軗p內(nèi)皮細胞,并對其進行清除來維持血管穩(wěn)態(tài),又被稱為巡邏單核細胞[21]。TOJO M等[22]首次報道了循環(huán)單核細胞中PD-L1表達與腫瘤對NCRT反應(yīng)之間的相關(guān)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(yīng)呈負相關(guān),是NCRT療效的獨立預(yù)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(xué)相關(guān)標記物和NCRT抵抗之間的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)基質(zhì)內(nèi)高水平的PD-L1陽性免疫細胞浸潤和腫瘤內(nèi)核β-catenin的高表達與NCRT治療反應(yīng)較差相關(guān),可作為預(yù)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(yīng)相關(guān)。與上述研究結(jié)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(yīng)。目前PD-L1表達的高低與NCRT療效的相關(guān)性仍存在爭議。評價病理反應(yīng)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(dǎo)致研究結(jié)果產(chǎn)生差異的重要原因。因此,未來為進一步探索PD-L1和NCRT反應(yīng)之間的潛在作用機制,明確其預(yù)測價值,不僅需要繼續(xù)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(yīng)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(yù)測價值

TAMs是TME的重要組成部分,起源于循環(huán)系統(tǒng)中的單核細胞或組織內(nèi)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(huán)境的刺激下通?？梢苑只蔀?種表型。一種為經(jīng)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(jié)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(guān)血管生成、抑制抗腫瘤免疫反應(yīng),促進腫瘤的進展和轉(zhuǎn)移,并且還與結(jié)直腸腫瘤治療耐藥相關(guān)。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(dǎo)致化療耐藥[27]。為探索TAMs細胞在LARC患者NCRT療效中的預(yù)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(fā)現(xiàn)TME中較高密度的TAMs浸潤與LARC患者較差的預(yù)后密切相關(guān)。隨后基于NCRT前活檢樣本中巨噬細胞相關(guān)生物標志物CD163、CD68、MCSF和CCL2表達水平建立了用于預(yù)測LARC患者預(yù)后和NCRT反應(yīng)的風險評分模型,發(fā)現(xiàn)巨噬細胞相關(guān)生物標記物的高表達與非PCR密切相關(guān),高評分患者通常對NCRT反應(yīng)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(yīng)之間的相關(guān)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(yīng)行單因素和多因素分析,發(fā)現(xiàn)高水平的TAMs與非PCR密切相關(guān)。可以看出,腫瘤內(nèi)TAMs的高密度常與NCRT療效較差有關(guān),有成為預(yù)測NCRT療效的生物標記物的潛力。但目前有關(guān)TAMs預(yù)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(guī)模的前瞻性臨床試驗來證實之前的研究結(jié)果。

3 Treg在直腸癌NCRT中的預(yù)測價值

Treg是一類以CD25和叉頭狀/翼狀螺旋轉(zhuǎn)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(yīng)T細胞等方式發(fā)揮其免疫抑制功能[29]。Treg在多種腫瘤中已被證明與預(yù)后不良相關(guān)[30]。但在結(jié)直腸癌中,調(diào)節(jié)性T細胞對預(yù)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(yù)后呈負相關(guān)。而在其他研究中, Treg則被證明密度的增加與結(jié)直腸癌預(yù)后良好相關(guān)[32-33]。目前,有關(guān)Treg浸潤與NCRT敏感性的部分研究結(jié)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(fā)現(xiàn)在治療前活檢中, CD8+/Foxp+高比值與腫瘤消退相關(guān)。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(guān)。2項研究結(jié)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(shù)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(jié)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(shù)切除樣本中T細胞亞群與臨床結(jié)果的相關(guān)性,發(fā)現(xiàn)治療后Foxp3+Treg的低密度與更高的PCR率有關(guān)。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(shù)切除標本行免疫組化分析,同樣發(fā)現(xiàn)新輔助化療后低密度的Foxp3+Treg浸潤與LARC的腫瘤退縮相關(guān)。基于以上研究結(jié)果,目前治療前Foxp3+Treg浸潤是否與LARC對NCRT敏感性有關(guān)仍有爭議,未來仍需繼續(xù)開展大規(guī)模臨床研究證實Foxp3+Treg的預(yù)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(guān),說明Foxp3+Treg可能通過其免疫抑制功能抑制患者對NCRT的反應(yīng)。一項臨床前小鼠實驗[31]表明,放療聯(lián)合耗竭的Treg的治療策略可增強直腸癌治療療效,并可產(chǎn)生遠隔效應(yīng)。因此,在LARC患者NCRT治療過程中,通過減少Treg腫瘤內(nèi)浸潤密度,以改善治療反應(yīng),有望成為直腸癌的一個治療靶點。

4 NLR在直腸癌NCRT中的預(yù)測價值

NLR是一種有效的系統(tǒng)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(jié)直腸癌患者的預(yù)后不良有關(guān)。此外, NLR還被證明可作為預(yù)測直腸癌放化療反應(yīng)的生物標志物。在一項評估NLR預(yù)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(yīng)的相關(guān)性,發(fā)現(xiàn)放化療前NLR升高(≥3)可作為NCRT反應(yīng)性差的預(yù)測指標。因為當NLR升高時,中性粒細胞的促腫瘤作用占優(yōu)勢或是淋巴細胞的抗腫瘤免疫反應(yīng)降低,可能導(dǎo)致患者對NCRT的反應(yīng)性較差。在2019年發(fā)表的2項血液學(xué)生物標記物對LARC患者NCRT反應(yīng)預(yù)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(yīng)相關(guān)[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(yù)測LARC患者對NCRT的反應(yīng)性。ANDRAS D等[44]研究發(fā)現(xiàn)當NLR<4.5時,患者表現(xiàn)為治療后部分或完全病理緩解。而NLR>4.5, 則提示治療反應(yīng)差或無反應(yīng),其預(yù)測患者對放化療反應(yīng)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(yīng)的相關(guān)性,發(fā)現(xiàn)較高的NLR(>3.88)與較差的治療反應(yīng)相關(guān)。以上研究可以看出,雖然NLR水平與患者對NCRT反應(yīng)性具有一定的相關(guān)性,但目前NLR尚無統(tǒng)一的臨界值來預(yù)測患者對NCRT反應(yīng)。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(yù)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(guān),但仍有部分研究結(jié)果與之相反。例如, LINO-SILVA L S等[46]研究發(fā)現(xiàn), NLR值與LARC患者對NCRT的反應(yīng)性無關(guān)。此外,一項大型回顧性研究[47]結(jié)果顯示, NLR并非PCR的獨立預(yù)測因素,同樣證明了NLR與LARC患者的治療反應(yīng)無關(guān)。因此,NLR的預(yù)測價值尚未明確,但因NLR具有獲取簡單且經(jīng)濟有效的特點,將其與影像、腫瘤標記物等預(yù)測指標相結(jié)合預(yù)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(jié)

預(yù)測LARC患者對NCRT的反應(yīng)性至關(guān)重要,其反應(yīng)性的高低對后續(xù)治療具有指導(dǎo)意義。對于反應(yīng)良好者,可以選擇觀察等待策略,避免手術(shù)帶來的副作用,并提高生活質(zhì)量; 對于反應(yīng)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(yōu)化患者治療結(jié)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(yù)測LARC患者NCRT療效尚未應(yīng)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(shù)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(dǎo)致患者對NCRT的反應(yīng)性不同,從而導(dǎo)致研究結(jié)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(yù)測價值存在爭議。因此,仍需繼續(xù)深入探索研究,在更大規(guī)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(yù)測價值,嘗試采取聯(lián)合多種生物標記物的方式提高預(yù)測的準確性,從而使得更多的患者受益。