肿瘤治疗电场联合抗 PD 疗法治疗非小细胞肺癌的机制探秘：改写免疫微环境格局

为探究肿瘤治疗电场（TTFields）联合抗 PD 免疫疗法治疗非小细胞肺癌（NSCLC）机制，研究发现 TTFields 可增强疗效，提供理论依据。

　　肺癌，这个隐匿在健康背后的 “杀手”，在全球范围内肆意横行，成为癌症相关死亡的首要原因之一。其中，非小细胞肺癌（NSCLC）占据了肺癌病例的 85% ，严重威胁着人类的生命健康。近年来，靶向疗法和免疫疗法的出现，为 NSCLC 的治疗带来了新的曙光。免疫检查点抑制剂（ICIs），尤其是针对程序性死亡受体 1（PD-1）及其配体 PD-L1 的药物，在 NSCLC 治疗中取得了一定成效。然而，现实却并不乐观，仅有少数患者能从中获得持久的临床益处。大约 70 - 75% 的 NSCLC 患者 PD-L1 呈阴性或低表达，即便 PD-L1 高表达的患者，也可能因新抗原缺失、抗原呈递缺陷、干扰素信号通路异常以及免疫抑制分子介导的局部免疫功能障碍等因素产生耐药性。如何提高抗 PD 疗法的响应率和持续时间，成为了改善 NSCLC 免疫治疗疗效的关键难题。

在这样的背景下，肿瘤治疗电场（TTFields）作为一种新兴的治疗方式，逐渐进入了人们的视野。TTFields 是一种中频（100 - 300kHz）、低强度（1 - 3V/cm）的交变电场，它能通过干扰肿瘤细胞微管的排列和运动，破坏肿瘤细胞的有丝分裂，诱导细胞死亡。而且，TTFields 副作用较低，不会对正常细胞造成明显损伤。此前，TTFields 已被批准用于治疗胶质母细胞瘤（GBM）和恶性胸膜间皮瘤（MPM）。2024 年，一项 3 期临床试验（NCT02973789，LUNAR）证实了 TTFields 联合抗 PD 免疫疗法在 NSCLC 治疗中的有效性，使得该联合疗法获得了 FDA 的批准。但由于开展 LUNAR 研究时，抗 PD 药物尚未成为晚期 NSCLC 的标准治疗方案（SOC），关于 TTFields 联合抗 PD 免疫疗法的临床前研究十分有限，其作用机制也尚不明确。

为了深入了解 TTFields 联合抗 PD 免疫疗法治疗 NSCLC 的机制，山东第一医科大学等机构的研究人员开展了一系列研究。该研究成果发表在《BMC Cancer》上，为 NSCLC 的治疗提供了重要的理论依据和新的思路。

研究人员采用了多种关键技术方法来开展研究。在动物实验方面，选用 8 - 10 周龄的雄性 C57BL/6 小鼠，构建 NSCLC 小鼠模型，通过向小鼠肺部原位注射 LLC1 细胞实现。之后，将小鼠随机分组，分别接受抗 PD-1 抗体、抗 PD-L1 抗体、TTFields 单独治疗，以及 TTFields 与抗 PD-1 抗体或抗 PD-L1 抗体的联合治疗，以评估不同治疗方案的抗肿瘤效果。同时，运用苏木精 - 伊红（H&E）染色评估 TTFields 对健康小鼠主要器官的安全性，利用免疫组化（IHC）分析肿瘤组织中 T 细胞的浸润情况。在分子生物学研究方面，对肿瘤组织进行 RNA 测序（RNA-seq），分析不同治疗组基因表达的差异，挖掘相关信号通路；采用酶联免疫吸附试验（ELISA）检测肿瘤组织和细胞培养上清液中相关蛋白和细胞因子的表达水平。此外，还进行了体外 TTFields 实验，观察其对肿瘤细胞存活、克隆形成和迁移的影响。

研究结果显示：

1. TTFields 增强抗 PD 免疫疗法疗效：在 NSCLC 小鼠模型实验中，对比未治疗的对照组，所有治疗组都展现出了显著的疗效。其中，TTFields 与抗 PD-1 联合治疗组效果尤为突出，显著降低了小鼠肿瘤的重量和体积，相比单独使用抗 PD-1 或 TTFields 治疗，差异具有统计学意义（p<0.05）。TTFields 与抗 PD-L1 联合治疗虽也能降低肿瘤重量和体积，但与单独使用抗 PD-L1 或 TTFields 治疗相比，差异不显著（p>0.05）。病理检查发现，TTFields 与抗 PD-1 联合治疗组的肿瘤细胞核变化明显，提示肿瘤细胞 DNA 转录和合成停止，出现细胞坏死。这表明 TTFields 与抗 PD 免疫疗法具有协同作用，能够增强抗 PD 免疫疗法的疗效。
2. 联合治疗改变肿瘤免疫微环境：RNA-seq 分析发现，TTFields 与抗 PD-1 联合治疗组的差异表达基因数量最多。KEGG 分析显示，该组治疗后上调的基因能够激活经典细胞周期通路和免疫系统通路，包括自然杀伤细胞介导的细胞毒性、抗原加工和呈递，以及 Th1、Th2、Th17 细胞的分化等。基因集富集分析（GSEA）表明，相关调控基因在 CD4⁺αβ T 细胞分化、CD8⁺αβ T 细胞激活和白细胞细胞间黏附的正调控等方面显著富集。此外，通过对免疫细胞比例的评估发现，TTFields 与抗 PD-1 联合治疗组中 T 细胞、CD8⁺ T 细胞、单核细胞和巨噬细胞的比例高于其他治疗组。这些结果说明，TTFields 与抗 PD-1 联合治疗能够改变肿瘤免疫微环境（TIME）。
3. TTFields 促进肿瘤内 T 细胞浸润：免疫组化分析表明，TTFields 与抗 PD-1 联合治疗促进了 CD3⁺、CD4⁺和 CD8⁺ T 细胞向肿瘤组织周边和中心的浸润，效果优于单独使用抗 PD-1 治疗。TTFields 与抗 PD-L1 联合治疗也能促进 T 细胞浸润，但在招募 CD4⁺ T 细胞进入肿瘤中心方面，效果不如 TTFields 与抗 PD-1 联合治疗。这直接证明了 TTFields 能够改善 NSCLC 肿瘤免疫微环境中的 T 细胞浸润，进而提高抗 PD 疗法的疗效。
4. 联合治疗诱导肿瘤细胞免疫原性细胞死亡：研究发现，TTFields 与抗 PD-1 联合治疗组中免疫原性细胞死亡（ICD）相关基因表达水平较高，ICD 评分也最高。同时，该组中高迁移率族蛋白 B1（HMGB1）水平升高，多种细胞因子（如 IFN-γ、IL-1β、IL-18 和 TNF-α）释放增加，转录因子 Stat1 和 Irf1 也更为富集。体外实验也证实，TTFields 能够诱导小鼠 NSCLC 细胞系 LLC1 以及人 NSCLC 细胞系 A549 和 H1299 发生 ICD，表现为细胞存活率降低、克隆形成和迁移能力受到抑制，ATP 和 HMGB1 表达上调。这些结果表明，TTFields 与抗 PD-1 联合治疗能够激活肿瘤细胞的 ICD，进而激活 IFN-γ 信号通路和 NF-κB 通路，释放多种细胞因子。
5. 联合治疗激活趋化因子轴：分析发现，TTFields 与抗 PD-1 联合治疗激活了 CCL2/8 - CCR2 和 CXCL9/10 - CXCR3 轴。在小鼠肺肿瘤组织中，这两个信号轴的趋化因子及其受体表达显著上调。体外实验也表明，TTFields 处理肿瘤细胞后，CCL2、CCL8、CXCL9 和 CXCL10 的蛋白表达上调。此外，研究还发现 Stat1 和 Irf1 是趋化因子 CXCL9/10 和 CCL2 的转录因子。这意味着 TTFields 诱导的 ICD 通过激活 Stat1 和 Irf1，促进了 CD8⁺ T 细胞和 CD4⁺ T 细胞的募集，改变了肿瘤免疫微环境。

综合研究结论和讨论部分，此次研究首次揭示了 TTFields 联合抗 PD 免疫疗法改善肿瘤微环境的机制，并比较了不同联合治疗方案的效果。研究发现，TTFields 联合抗 PD-1 治疗在疗效和改善肿瘤免疫微环境方面表现更优，该联合治疗通过诱导肿瘤细胞发生 ICD，激活 IFN-γ 和 NF-κB 信号通路，进而增强 CCL2/8 - CCR2 轴和 CXCL9/10 - CXCR3 轴，招募 CD8⁺ T 细胞和 CD4⁺ T 细胞浸润，发挥抗肿瘤作用。CCL2/8 - CCR2 和 CXCL9/10 - CXCR3 有望成为预测 NSCLC 患者对 TTFields 联合抗 PD 疗法响应的潜在生物标志物。然而，目前仍有一些问题有待进一步研究，例如 TTFields 与抗 PD-1 和抗 PD-L1 免疫疗法疗效差异的机制尚未完全阐明，TTFields 对免疫相关不良事件（irAEs）的影响也不明确，此外，TTFields 的治疗参数（如强度、持续时间和时机）以及抗 PD 抗体的剂量和频率等因素对联合治疗效果的影响也需要深入探究。未来，通过对这些问题的研究，有望进一步优化 TTFields 联合抗 PD 免疫疗法，为 NSCLC 患者提供更精准、有效的治疗方案。