1、放射治疗联合免疫治疗,浙江省肿瘤院放疗科浙江省放射肿瘤学重点实验室郑 晓,传达2016年5月-首届中国肺癌精准诊疗论坛精神,今天的话题,放射治疗的尖端技术精准稳？诊断技术的进展推进了个体化治疗我们对肿瘤细胞的转归了解多少？肿瘤免疫治疗现状放疗对肿瘤免疫的影响,放射治疗消除癌症与尖端技术,肿瘤局部-精密医学物理学,运动控制精度,精准诊疗,肿瘤放射治疗的理想境界只对肿瘤进行照射，不给肿瘤周围正常组织照射。达到:杀灭肿瘤,又不产生明显的放射毒性和并发症,精确放射治疗技术SBRT、SABR,-大剂量的单次或低分割(少于5次分割）-高度几何学的精准度(-1mm)肿瘤锐利的边缘-SBRT治疗过程需要一个高
2、可行度的边缘,立体定向放射治疗:SBRT 立体消融放疗：SABR,早期NSCLC的SBRT：里程碑意义,RTOG 0236研究美国蒂默曼-Timmerman报告了59例 NSCLC 无法耐受手术的早期（T1-2NOMO，中位年龄72岁）59例患者中有55例可行分析评价，其余44例为T1，11例为T2SBRT方案：18Gy/f,54Gy/3f/14d,间隔40小时-8天（组织密度纠正计算后）结果:中位生存期32.6个月 2年 LCR 93.7%3年 LCR 97.6%LRC-87%2年 PFS 66.6%3年 PFS 48.3%M OS：48.1M 2年 OS 72.0%3年 OS 55.8%,
3、Robert Timmerman,et al.JAMA,2010;303(11):1070-1076,患者对SBRTDE的耐受性：研究方案预设的3级及4级不良事件发生率为12.7%和3.6%其包括：缺氧、低钙血症、肺炎及肺功能的减退,Population,Treatment,Endpoints,SABR,手术,Failure,Survival,Toxicity,and Treatment-Related Death at 3 Years,*p=0.037,Chang et al.,Lancet Oncol.2015 Jun;16(6):630-7,期非小细胞肺癌随机分组：SABR与手术,无复发
4、生存,总生存,并发症:3级以上治疗相关并发症Surgery高于SBRT,Pattern of failure after SABR in stage I NSCLC,1092 pts with median F/U 31.7 months Local failure 3.7%LN failure 7.2%DM:16.6%,在期非小细胞肺癌SABR后失效模式,(Zhao and Chang,Int.J Rad Onc Bio Phy,2015),治疗前,老年男性腺癌,PET/CT分期:cT1N0M0;Stage IA;50Gy/5f,BED=100Gy,治疗后1月复查,典型病例,I期NSCLC中
5、10%发现CTC;15%区域LN有微转移;17%发生远处转移,局部加全身治疗?,今天的话题,放射治疗的尖端技术精准稳？诊断技术的进展推进了个体化治疗我们对肿瘤细胞的转归了解多少？肿瘤免疫治疗现状放疗对肿瘤免疫的影响,NSCLC诊断：,从解剖学的图像/组织学,NSCLC诊断：,非小细胞肺癌驱动突变谱,中国人群肺鳞癌基因突变谱,J Clin Oncol,2012，Chest 2014(Our own data),NSCLC诊断：,非小细胞肺癌精确分子分型,中国非小细胞肺癌人群驱动突变谱,EGFR:Science,2004,New England J Med,2004HER2:Cancer Cell
6、,2002ALK:Nature,2007RET:Nature Med,2012ROS1:Cell,2011BRAF:Nature,2009AKT1:Nature,2010FGFR:Science,2012,循环肿瘤细胞/脱氧核糖核酸，单细胞分子分析/途径和免疫学的作用,Crowley,E.et al.Nat.Rev.Clin.Oncol.2013,10:472484,低浓度：在晚期癌症平均17 ng/ml 血浆 低比例：肿瘤DNA可以介于0.01%和93%之间0.01%and 93%,ctDNA检测方法在EGFR突变：普遍应用,Real-time monitoring,Representing
7、 summation of spatial heterogeneity,cfDNA的特征,外周血是由于它的非侵入性的和容易获得理想的标本。ctDNA被释放到细胞凋亡和坏死的原发肿瘤细胞血、转移或CTC和已被证明具有相同的遗传特征与相应的肿瘤组织。使用血浆DNA的表皮生长因子受体的突变检测可以扩散到每一个病人。特别是，它来自不同的肿瘤区域，并可能克服组织中的表皮生长因子受体突变的异质性。同时，动态监测EGFR TKI敏感及耐药基因可以提高非小细胞肺癌患者的全过程管理。,Presented By Enriqueta Felip at 2015 ELCC,从基础临床病理特征到基因型肺癌治疗的革命增加
8、,增加肿瘤的个体化治疗,组织学,分子分型,今天的话题,放射治疗的尖端技术精准稳？诊断技术的进展推进了个体化治疗我们对肿瘤细胞的转归了解多少？肿瘤免疫治疗现状放疗对肿瘤免疫的影响,实体肿瘤,机制的复杂性,多通路、多基因的共同作用 每个基因可能存在DNA、RNA或蛋白质多水平的异常 同一基因也可能同时存在多个突变位点,研究策略,候选基因法（正向，验证已知）基于高通量技术平台的组学研究（逆向、发现未知）,影响肿瘤免疫周期的治疗方法,1.肿瘤细胞抗原释放 Chemotherapy Radiation therapy Targeted therapy,2.肿瘤抗原提呈 Vaccines、IFN-、GM-
9、CSF Anti-CD40、TLR agonist,3.活化 Anti-CTLA4 Anti-CD137 Anti-CX40 Anti-CD27 IL-2、IL-12,4.T细胞向肿瘤迁移,5.T细胞侵润肿瘤 Anti-VEGF,6.T细胞识别 肿瘤细胞 CARs,7.杀伤肿 瘤细胞Anti-PD-L1Anti-PD1IDO inhibitors,cancer cell death,Dendritic cells/APCs,APCs/T cells,CTLs,Immune and cancer cells,CTLs,cancer cells,CTLs,endothelial cells,Che
10、n DS,Immunity.2013;39(1):1-10,PD1/PD-L1Anti-PD-1:nivolumabAnti-PD-L1:MPDL3280A,MDSC,Treg,TAM,Neutrophil,Cancer cells,CCL2,CSF1,CXCL12,VEGFA,IL-4,SEMA3A,CCL5,CL22,PGE2,TNF,galectin 1,GM-CSF,CXCL1,VEGF,CXCL2,IL-1,PGE2,CXCL5,MIF,CXCL15,HMGB1,Th17,IL-17,IL-6,IL-23,TGF-,TGF-,IL-10,GBP,PD-L1,IL-10,B7-H4,I
11、L-10,TGF-,Arginase 1,CCL22,Arginase 1,DCreg,IL-10,IDO,CTLA-4,Recruitment ofImmunosuppressive cells,Phenotypic and functionalswitch of immune cells,PD-1,（Yang Liu&Xuetao Cao.Journal of Molecular Medicine.2016）,免疫抑制细胞的募集,免疫细胞表型和功能的切换,精氨酸酶 1;,作为一个尿素循环的关键酶,The hallmarks of cancer.Cell.2000,Hallmarks of
12、cancer:the next generation.Cell.2011,肿瘤学领域的热点和进展（肿瘤微环境）,新增4个特征,肿瘤微环境,Douglas Hanahan,Robert A.Weinberg,外分泌体：肿瘤转移的主力军,外分泌体：-是细胞分泌的直径大约为40-100纳米的微小囊泡。-可由机体众多类型细胞释放,并广泛分布于唾液、血浆、乳汁、尿液等体液当中.-可携带多种蛋白质、mRNA、miRNA,参与细胞通讯、细胞迁移、血管新生和肿瘤 细胞生长等过程.可以扩散到细胞附近区域-也可被循环系统带到更远的部位，并激活受体细胞中去。最近的研究结果表明：2007 年,Valadi等发现细胞分
13、泌的外泌体中含有生物学活性的 mRNA、microRNA。肿瘤产生的外泌体在引起肿瘤转移、营造适合肿瘤转移的条件，帮助肿瘤逃避免疫系统监视等方面都发辉有重要作用。,外分泌体：可以潜在的诱导上皮细胞-间充质转化因子，削弱阻挡肿瘤转移的屏障；导致血管的通透性增加，使肿瘤细胞更容易进入血管并随着循环系统转移。可以改造受体组织的微环境，使其更适于肿瘤细胞的生长。不同外泌体对不同器官的亲和力各异，使得肿瘤扩散出现的地点表现出一定的规律。,肿瘤细胞来源的Exosomes含有mRNA、microRNA和蛋白质。肿瘤细胞来源的Exosomes通过与受体（靶）细胞互动对话（cross talk）。将其携带的mR
14、NA、microRNA和蛋白质传送至受体细胞，促进细胞间信息的交流和传递，进而调控受体细胞的生物学行为。Exosomes不仅对肿瘤免疫、肿瘤的侵袭与转移及肿瘤耐药具有重要的调节作用，在肿瘤的诊断与治疗方面也具有重要价值。,外分泌体作用,电离辐射影响的exosomes蛋白组成头颈部鳞状细胞癌的体外分泌,外泌体蛋白之间潜在的相互作用网络,（A）蛋白发现于外照射的细胞（217注释蛋白质。（B）蛋白发现于外来控制细胞（62注释的蛋白质）。蛋白质之间的相互作用是显着的蓝线，线的厚度与水平的信心。,K.Jelonek et al,ACTA ABP Biochimica Polonica Vol.62,No
15、 2/2015;265272,电离辐射影响体外HNSCC Exosomes蛋白质组,研究发现，在头颈部鳞癌细胞暴露于电离辐射显著影响蛋白检测外泌体的分泌成分。在蛋白特异性过多照射细胞外泌体那些参与转录、翻译、细胞分裂和细胞信号转导。这表明，外泌体在反映细胞过程中辐射引起的变化（如瞬态抑制转录/翻译或应激信号）。,蛋白质与生物过程，它存在于外来FaDu细胞分泌受电离辐射。,结论：辐射影响的外泌体产生这种效应具有剂量和时间依赖性。从辐射得到的外泌体更容易走上共培养细胞和分子组成，增强细胞的迁移有特异性改变，至少部分是由于增强激活TrkA和FAK信号。研究揭示：放射治疗可能通过影响细胞间信号传递体，
16、并针对外泌体离可以提供抗肿瘤进展的外泌体的影响的一个新的治疗方法的策略。,外泌体分泌,趋化因子,外泌体分泌,骨髓,中性粒细胞,趋化因子的分泌,外泌体分泌被AT-摄取,通过外泌体的RNA激活TLR3,肿瘤外泌体RNA促进肺转移前位通过激活肺泡上皮细胞TLR3招募中性粒细胞的形成,今天的话题,放射治疗的尖端技术精准稳？诊断技术的进展推进了个体化治疗我们对肿瘤细胞的转归了解多少？肿瘤免疫治疗现状放疗对肿瘤免疫的影响,Science 2013,342:1442Nat Rev.Drug Discovery,2011,10:591,肿瘤免疫治疗经历了120年的发展，历经起步发展腾飞,肿瘤免疫治疗历经起步发
17、展腾飞1891年纽约一名外科医生William Coley链球菌来治疗肉瘤的试验开始，经历了漫长的探索，遭遇重大挫折。1984年，美国国立癌症研究院史蒂夫罗森伯格(Steve Rosenberg)团队成功地用高剂量白细胞介素2(IL-2)治愈第一例晚期转移性黑色素瘤患者(琳达)，生物治疗（免疫治疗）被确定为继手术、放疗、化疗后第四大治疗手段。2010年，美国FDA批准了树突状细胞疫苗sipuleucel-T用于治疗前列腺癌，它能够刺激机体产生针对肿瘤的特异免疫。2011年，美国FDA又批准了免疫调节剂ipilimumab用于黑色素瘤的治疗,抗TC负调控单抗肿瘤疫苗等,肺癌的免疫治疗,肺癌体细胞
18、高频突变可能导致其免疫原性增加2靶向PD-L1/PD-1通路将会改变肺癌的治疗,1Ton N.Schumacher et al Science 20152Chen DS et al.CCR 2012,免疫治疗,主动免疫,被动免疫,增强免疫细胞功能,治疗疫苗,免疫节点抑制剂,Cytokines,Gsk1572932ATG4010Cima Vax EGFBelagenpumatucel-LTerenpumatucelLRacotumomab,CTLA-4抑制剂PD-1抑制剂PD-L1抑制剂Other CheckpiontInhibitors,针对肿瘤微循环,过继性免疫,贝伐单抗西妥昔单抗曲妥珠单抗
19、,过继性细胞治疗CIK、CTL、TIL及DC-CIK、CAR-T等,个体化瘤苗,个性化瘤苗是在病人中利用高通量的二代测序对肿瘤患者的肿瘤细胞进行了基因组变异检测，通过生物信息学分析找到了潜在可以作为疫苗设计的靶点，合成免疫原性肿瘤抗原多肽，开展个体化肿瘤疫苗研究和治疗。,树突状细胞（DC）疫苗,以树突状细胞为靶向的治疗性肿瘤疫苗的设计思路是让树突状细胞处理加工肿瘤相关抗原，利用MHCI将小分子肽（9-10个氨基酸）提呈于细胞表面，激发T细胞抗肿瘤免疫应答反应，杀死表达肿瘤相关抗原的肿瘤细胞。,Science.2015 May 15;348(6236):803-8.,疗效标志物,通过疗效标志物能
20、够甄别出具体个体对于拟接受肿瘤免疫疗法的敏感性，从而提高病人的选择治疗方式的准确性和高效性。,Cycle 1,Cycle 2,Cycle 3,d 1-d 21,day0 8 15,day 0：Isolation of PBMNCday 1-5：Chemotherapyday 8：First DC infusionday 15：Second DC infusion(DC pulsed with heat stressed auto-tumor lysates),Evaluation,4 weeks later,PR/CR,day 22-day 42,day 43-day 63,confirm,L
21、OHP 130mg/m2 d1CF 200mg d155FU 450mg/m2 d15,(A):Chemotherapy+DC vaccine(CR+PR 45.07%)(B):Chemotherapy(CR+PR 23.35%),A randomized,multi-center phase II Clinical trails of DC-based chemoimmunotherapy of advanced colon cancer patients(20022012,approved by China FDA),(150 patients),一项随机、多中心II期临床试验，基于DC联
22、合化疗治疗晚期大肠癌患者（2002-2012、中国FDA批准）,热应激的自体肿瘤抗原,I期NSCLC瘤内免疫状况指导术后辅助化疗,126例手术切除的I期NSCLC标本：所有的患者均未行术后辅助治疗IHC可见瘤内CD8+TILs,PD-L1及 Foxp3+TILs均有不同程度及表达,传统高危因素:分化差,脉管受侵,切缘阳性,淋巴结切检数,T4cm,脏层胸膜受侵,PD-L1在男性,鳞癌及分化差的肿瘤中高表达Foxp3在鳞癌及腺癌的表达率高于大细胞癌,CD8+TILs,PD-L1,Foxp3+TILs 表达与临床特征相关性研究,CD8+TILs高浸润 患者预后好,CD8+TILs 比传统 高危因素对
23、 DFS 有更好预测效果,Low-Foxp3/high-CD8+TILs 为DFS 的预测因子,结论：对术后I期NSCLC低CD8+TILs的，即使不伴有传统高危因素也强烈建议给予术后辅助化疗,I期NSCLC瘤内免疫状况指导术后辅助化疗,传统高危因素:分化差,脉管受侵,切缘阳性,淋巴结切检数,T4cm,脏层胸膜受侵,Nivolumab作用机制,肿瘤浸润淋巴细胞表面PD-1的表达与其细胞因子生成减少以及效应功能降低有关Nivolumab与T细胞表面的PD-1结合，从而阻断PD-L1/PD-L2触发的免疫抑制信号通路，恢复T细胞的抗肿瘤功能。,Luis Paz-Ares,et al.ASCO 20
24、15 LAB109,PD-L1表达作为免疫关卡抑制剂biomarker的可行性,肿瘤细胞,肿瘤浸润的免疫细胞,Herbst R S,et al.Nature,2014,515(7528):563-567.Powles T,et al.Nature,2014,515(7528):558-562.,PD-L1在人类肿瘤中广泛表达,a Surgical tumor specimens(internal Genentech data from non-trial samples).NSCLC samples include collaboration with Ignacio Wistuba(MD A
25、nderson)and David Shames(Genentech).b PD-L1 expression assessed with proprietary Genentech/Roche IHC reagent.,PD-L1(NSCLC),PD-L1(Melanoma),Positive PD-L1 staining(proprietary Genentech/Roche PD-L1 IHC)High sensitivity and specificity in FFPE samples,PD-1/PD-L1药物预测上市时间,Ref:FirstWord Lists,FDA批准的免疫关卡抑
26、制剂-截至2015年底,Yervoy.Princeton,NJ:Bristol-Meyers Squibb Company;2013.Opdivo.Princeton,NJ:Bristol-Meyers Squibb Company;2015.Keytruda.Whitehouse Station,NJ:Merck 2015.,Slide 17,Roy Herbst 2015 ASCOKerr et al.JTO 2015,PD-L1的表达作为biomarker存在的问题,PD-L1的表达作为biomarker存在的问题,肿瘤异质性不同瘤种以及同一肿瘤的不同区域肿瘤病灶和转移灶之间的差异活检和
27、治疗之间的时间间隔抗体以及染色情况有效性的界定（界定值 cut-offs）表达PD-L1的细胞类型（免疫细胞 vs 肿瘤细胞，或两者皆有）表达的部位（细胞表面 vs 细胞内膜 vs基质细胞）强度，多少百分比为“阳性”分布，斑状 vs 弥漫性，肿瘤内 vs 肿瘤周围,免疫反应的调控机制非常复杂仅凭单一的PD-L1表达作为biomarker似乎是不够的,今天的话题,放射治疗的尖端技术精准稳？诊断技术的进展推进了个体化治疗我们对肿瘤细胞的转归了解多少？肿瘤免疫治疗现状放疗对肿瘤免疫的影响,放疗对抗肿瘤免疫的双重影响,RT：免疫抑制作用；免疫增强作用 Ab scopal(远隔效应)：机制 RT治疗领域
28、以外的肿瘤表现，已有肿瘤特异性抗体增加，T细胞活化因子升高，出现新的抗肿瘤抗体：由全身炎症或免疫反应引起的RT野外的肿瘤转归。,N Engl J Med.2012;366(10):925931.IJROBP.2013;85(2):293295,Radiation Dose Effect in Stage III NSCLC,S/p Concurrent ChemoRT,Kong et al,RSNA Boost,2008,物理或生物剂量不足,物理或生物剂量过度,物理或生物剂量适宜,Teng F,et al.Cancer Letters 2015:365:2329,放疗对抗肿瘤免疫的双重影响,A
29、dapted Haikerwal et al.Cancer Letters 2015,放射剂量,传统分割,超分割,放疗诱导肿瘤细胞死亡,有丝分裂障碍,凋亡,自噬,坏死,衰老,Cellular Immunity Enhanced After SABR,but Decreased After CFRT of Non-Small Cell Lung Cancer Patients,ASTRO 2015，Abs#1078,结论：早期NSCLC的细胞免疫在SABR后增强，但常规放疗后下降,非小细胞肺癌患者SABR后增强细胞免疫 但CFRT后是降低了细胞免疫,Siva，Callahan，Kron ef a
30、l.Acfa oncologica 2015:1-8,SABR后可观察到的炎症反应,治疗前,治疗后,SABR诱导免疫原性，增加机体免疫,DAMP，损伤相关分子模式；GITR，糖皮质激素诱导的肿瘤坏死因子受体家族相关基因；PD-1，程序性细胞死亡1；PD-L1，细胞程序性死亡1配体1；TIM3，T细胞免疫球蛋白及粘蛋白域containing-3。,Bernstein MB,Nature Reviews/Clincal oncology,.doi:10.1038/nrclinonc.2016.30,系统对肿瘤细胞的识别和攻击，提高疗效,Int.J.Mol.Sci.2014,15,927-943,放
31、疗可增强T细胞和NK细胞的抗肿瘤效应,Oncology(Williston Park).2015 May;29(5):331340.,放疗对免疫系统的影响,SBRT将肿瘤细胞的炎性细胞打伤后，可在短时间内激活DC细胞，释放大量抗原，这些抗原被抗原递呈细胞捕获后呈递给T淋巴细胞，T淋巴细胞产生淋巴因子，这些因子作用于原发灶和转移灶的肿瘤细胞，产生抗原特异性免疫应答。,放疗激活抗肿瘤免疫反应,放疗促进肿瘤抗原释放、扩增、改变和表达放疗联接先天性免疫和获得性免疫放疗激活和增强T细胞应答,J Clin Invest.2013;123(7):27562763.,单纯放射治疗：存在一定程度的免疫激活效应，
32、但不足以解除机体对肿瘤的免疫耐受，临床放疗后导致的远隔效应也相当罕见。单纯免疫治疗：免疫检查点抑制剂在实体瘤有效率仅20-30%，长期生存者仍在少数。放疗+免疫治疗？,放疗联合免疫治疗,放射远隔效应:局部+全身治疗,VaccinationCheckpointGM-CSF,放大助燃作用,SABR效果是通过诱导肿瘤细胞死亡的免疫激活，调节肿瘤细胞的表型和正常化异常的肿瘤血管以便改善氧和药物输送，随着细胞的死亡，肿瘤碎片与相关的危险信号的释放：肿瘤相关抗原（TAA），和炎性细胞因子被激活和激活树突状细胞，促进抗原呈递给免疫系统的细胞。然后生成的多克隆抗原特异性T细胞，其中一些可以攻击位于辐射领域内的
33、肿瘤，以及遥远的肿瘤；这种反应可以通过增强全身免疫功能的增强措施而进一步增加。,Cancer letters 2015;356:82-90.,多项研究表明：放疗带来的远隔效应使患者获益,放射免疫远隔效应重大事件,放疗+抗CTLA-4抗体在转移性黑色素瘤患者出现远隔效应,放疗+抗PD-L1抗体在治疗转移性黑色素瘤患者出现远隔效应,放疗+GM-CSF增强实体瘤患者远隔效应并且改善生存,START研究：L-BLP25癌症疫苗治疗III期不可切除NSCLC的III期研究,分层因素初诊时IIIA vs.IIIB期初始化疗/放疗 CR/PR vs.SD同步 vs.序贯放疗地理区域,主要终点：OS*次要终点：至症状进展时间(TTSP)；TTP(研究者评估)安全性,*2周期的含铂化疗，放疗50Gy,R,多中心、随机、双盲研究,2:1,*,*分析人群排除试验暂停前6个月内入组的患者,Lancet Oncol
