李林蔚,楊 健,陳 躍
1. 西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科,四川 瀘州 646000;
2. 西南醫(yī)科大學(xué)核醫(yī)學(xué)研究所,四川 瀘州 646000;
3. 四川省核醫(yī)學(xué)與分子影像重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川 瀘州 646000;
4. 四川省核醫(yī)學(xué)科醫(yī)療質(zhì)量中心,四川 瀘州 646000
肺癌是目前全球范圍內(nèi)發(fā)病率僅次于乳腺癌的惡性腫瘤[1]。即使隨著危險(xiǎn)因素的明確、早期篩查的普及和精準(zhǔn)化醫(yī)療的發(fā)展,肺癌的死亡率仍然很高[1-2]。美國(guó)癌癥協(xié)會(huì)預(yù)計(jì)2023年美國(guó)將會(huì)新增癌癥相關(guān)死亡人數(shù)609 820人,其中因肺癌死亡人數(shù)約占21%[3],非小細(xì)胞肺癌(nonsmall cell lung carcinoma,NSCLC)約占肺癌所有病理學(xué)類型的80%~85%。腫瘤免疫治療是一種利用宿主免疫細(xì)胞對(duì)腫瘤免疫性應(yīng)答的新興治療方法。免疫檢查點(diǎn)抑制劑(immune checkpoint inhibitor,ICI)主要包括靶點(diǎn)為程序性死亡受體1(programmed death-1,PD-1)及其程序性死亡受體配體1(programmed death ligand-1,PDL1)的抗體。ICI的出現(xiàn)為基因表達(dá)陰性或轉(zhuǎn)移性NSCLC的治療提供了新思路,較傳統(tǒng)化療可延長(zhǎng)無(wú)進(jìn)展生存期(progression-free survival,PFS)和總生存期(overall survival,OS)[4],也可作為新輔助治療用于可切除NSCLC的圍手術(shù)期,顯著降低術(shù)后復(fù)發(fā)概率并延長(zhǎng)OS[5]。然而,并非所有PD-L1高表達(dá)患者使用ICI治療后都能臨床獲益(clinical benefit,CB),精準(zhǔn)地評(píng)價(jià)免疫治療的效果在NSCLC患者的治療過(guò)程中至關(guān)重要。正電子發(fā)射體層成像(positron emission tomography,PET)/計(jì)算機(jī)體層成像(computed tomography,CT)作為一種非侵入性、高安全性的全身影像學(xué)檢查方法,能提供腫瘤原發(fā)灶的代謝情況、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移等信息,已被廣泛用于腫瘤的診斷與療效評(píng)價(jià)。多項(xiàng)研究[6–9]證實(shí)18F-FDG PET/CT在評(píng)估不同放化療方案療效時(shí),具有較高的應(yīng)用價(jià)值。與此同時(shí),新型靶向顯像劑正逐步進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段,將利于對(duì)免疫治療效果的精準(zhǔn)評(píng)估。本文將對(duì)PET/CT評(píng)價(jià)腫瘤免疫治療(以ICI為主)效果的臨床應(yīng)用和研究進(jìn)展進(jìn)行述評(píng)。
使用18F-FDG PET/CT提供的腫瘤代謝信息進(jìn)行療效評(píng)價(jià)一直是研究熱點(diǎn)。1999年,歐洲癌癥研究與治療組織(European Organization for Research and Treatment of Cancer,EORTC)率先制訂了基于18F-FDG PET/CT檢查的腫瘤代謝性療效評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)[10]。隨后,PERCIST逐漸取代了EORTC,廣泛應(yīng)用于腫瘤治療效果評(píng)價(jià)。PERCIST推薦使用治療前后瘦體重標(biāo)準(zhǔn)攝取值峰值(peak standard uptake value of lean body weight,SULpeak)的變化來(lái)定義腫瘤的演變,并將腫瘤應(yīng)答分為完全代謝緩解(complete metabolic response,CMR)、部分代謝緩解(partial metabolic response,PMR)、代謝穩(wěn)定疾病(stable metabolic disease,SMD)和代謝進(jìn)展疾?。╬rogressive metabolic disease,PMD)[11]。目前,部分研究探索了PERCIST和EORTC標(biāo)準(zhǔn)用于腫瘤免疫治療時(shí)療效評(píng)估的可行性。在一項(xiàng)針對(duì)24例NSCLC患者ICI治療后效果評(píng)價(jià)的回顧性研究[12]中,PERCIST與EORTC標(biāo)準(zhǔn)下CMR或PMR患者均表現(xiàn)為CB,14例PMD患者均未表現(xiàn)出CB,靈敏度為100%。然而2例SMD患者臨床結(jié)局不同,需要進(jìn)一步隨訪,表明PERCIST直接用于免疫治療仍有不足。
腫瘤免疫治療作用機(jī)制與免疫系統(tǒng)激活有關(guān),而非直接作用于腫瘤細(xì)胞,這造成免疫治療后腫瘤不同的應(yīng)答模式,包括假進(jìn)展、超進(jìn)展和延遲進(jìn)展,而PERCIST不能很好地區(qū)分以上情況。盡管假進(jìn)展的發(fā)生率并不高,約為9%[13],但PET/CT評(píng)估療效極大程度上影響著臨床決策。因此,更多學(xué)者完善了PET/CT針對(duì)免疫治療的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。免疫PERCIST(immune PERCIST,iPERCIST)將PMD進(jìn)一步劃分為待確認(rèn)的PMD(unconfirmed PMD,UPMD)和4~8周后再次經(jīng)PET/CT檢查證實(shí)為確認(rèn)的PMD(confirmed PMD,CPMD)。Goldfarb等[14]將iPERCIST用于28例經(jīng)ICI治療的轉(zhuǎn)移性或復(fù)發(fā)性NSCLC患者,應(yīng)答者(CMR、PMR、SMD和無(wú)臨床進(jìn)展的UPMD)與不應(yīng)答者(臨床進(jìn)展的UPMD或CPMD)的1年生存率分別為90%和11%,OS分別為19.9個(gè)月和3.6個(gè)月(P=0.000 3)。免疫治療PET評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(PET response evaluation criteria for immunotherapy,PERCIMT)[15]將PMD重新定義為2~4 個(gè)新病灶的出現(xiàn)(4 個(gè)直徑<1 cm或3個(gè)直徑為1.0~1.5 cm或2個(gè)直徑>1.5 cm的新病灶),根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)分類的代謝緩解者與非緩解者的PFS差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(11.0個(gè)月vs1.8個(gè)月,P=0.045)。免疫調(diào)整的PERCIST(immunotherapy modified PERCIST,imPERCIST),將PMD定義為病灶治療前后SULpeak增加超過(guò)30%者[16],按此標(biāo)準(zhǔn)分類的轉(zhuǎn)移性黑色素瘤患者,應(yīng)答和非應(yīng)答者的2年生存率分別為66%和29%(P=0.003),且該標(biāo)準(zhǔn)在多變量生存分析中有預(yù)后意義(HR=3.853,95% CI 1.498~9.911,P=0.005),但目前imPERCIST尚未用于NSCLC患者的療效評(píng)價(jià)??傊u(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的精確化有利于正確地指導(dǎo)臨床決策。
此外,CheckMate 017和057研究[17]中評(píng)價(jià)治療緩解的時(shí)間點(diǎn)為納武利尤單抗注射后9周,但I(xiàn)CI療效評(píng)價(jià)的最佳時(shí)間點(diǎn)尚不清楚。這是因?yàn)槟[瘤免疫治療后早期,由于免疫系統(tǒng)的激活或腫瘤病灶淋巴細(xì)胞浸潤(rùn),表現(xiàn)為正常淋巴結(jié)或病灶FDG攝取增加,從而造成假陽(yáng)性。在1例轉(zhuǎn)移性黑色素瘤的患者使用伊匹單抗(ipilimumab)聯(lián)合尼沃單抗治療后,PET/CT發(fā)現(xiàn)FDG高攝取的脾臟和多個(gè)新增淋巴結(jié),但活檢提示無(wú)惡性腫瘤浸潤(rùn)且原發(fā)黑色素瘤病灶有所減少[18]。盡管早期評(píng)價(jià)療效能提前終止無(wú)效的治療,但FDG的高靈敏度讓錯(cuò)誤評(píng)價(jià)很容易發(fā)生。然而,一些學(xué)者卻認(rèn)為免疫治療后早期炎癥反應(yīng)證明免疫系統(tǒng)的激活,提示預(yù)后更好。Cho等[19]回顧并研究了20例晚期黑色素瘤患者治療后21~28 d的PET/CT檢查(SCAN-2),腫瘤代謝最高的病灶SULpeak治療前后增加超過(guò)15.5與CB相關(guān),陰性預(yù)測(cè)值為91.7%(95%CI 61.5%~98.6%),靈敏度為80.0%(95% CI 28.8%~96.7%),特異度為73.3%(95% CI 44.9%~92.0%),準(zhǔn)確度為75.0%。因此,腫瘤病灶早期淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)而表現(xiàn)為代謝增高,可能是治療有效的體現(xiàn),后續(xù)仍需更多研究來(lái)明確最佳復(fù)查時(shí)機(jī)。
腫瘤最大標(biāo)準(zhǔn)攝取值(SUVmax)和腫瘤平均標(biāo)準(zhǔn)攝取值(SUVmean)是18F-FDG PET/CT中最常用的參數(shù),然而SUVmax和SUVmean的療效預(yù)測(cè)價(jià)值仍存在爭(zhēng)議[20]。目前,許多研究提出可采用不同參數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)療效,基于病灶體積的代謝參數(shù)如腫瘤代謝體積(metabolic tumor volume,MTV)和病灶總糖酵解(total lesion glycolysis,TLG)逐漸受到青睞[21]。MTV為高代謝腫瘤病灶的體積,而TLG則定義為MTV與SUV之乘積。一項(xiàng)納入57例ICI治療晚期NSCLC患者的研究[22]中,基線掃描上MTV(P=0.028)和TLG(P=0.035)的增加與患者疾病進(jìn)展相關(guān),而SUVmax卻與治療反應(yīng)無(wú)相關(guān)性。Kaira等[23]隨訪了24例使用尼沃單抗治療的NSCLC患者,結(jié)果顯示,TLG有較高的療效預(yù)測(cè)價(jià)值,提示TLG可作為獨(dú)立預(yù)后因素(HR=3.624,95%CI 1.728~9.557,P<0.001)。近期一篇系統(tǒng)評(píng)價(jià)[24]也表明了MTV和TLG的潛在療效預(yù)測(cè)價(jià)值。轉(zhuǎn)移性NSCLC患者在ICI治療前MTV和TLG較高者的OS明顯短于較低者,而治療前SUVmax和SUVmean較高者與較低者的OS無(wú)顯著差異,基線圖像上MTV、TLG、SUVmax和SUVmean的HR值依次為2.10(95% CI 1.57~2.82)、1.58(95% CI 1.03~2.44)、0.88(95% CI 0.69~1.12)和0.79(95% CI 0.50~1.27)。亞組分析顯示,僅接受一線免疫治療的患者中,高M(jìn)TV組的OS及PFS均短于低MTV組(HR=1.97,95% CI 1.39~2.79;HR=1.85,95% CI 1.28~2.68),這與Vekens等[25]的研究相符,表明基線掃描時(shí)MTV和TLG值與免疫治療的預(yù)后相關(guān),可能較SUVmax更適合用于免疫治療效果預(yù)測(cè)。
富淋巴器官(脾、骨髓)在治療后早期的代謝增加也受到了關(guān)注。雖然一些學(xué)者[26-27]觀察到脾臟代謝增加的患者與CB無(wú)關(guān),但另一項(xiàng)多中心研究[28]對(duì)比了51例晚期NSCLC患者,使用免疫治療后6周PET/CT上脾臟與肝臟的SUVmax之比作為炎癥參數(shù)脾肝比(spleen-toliver ratio,SLR),發(fā)現(xiàn)高SLR(>0.77)者1年P(guān)FS(HR=2.5,95% CI 1.1~6.0,P=0.03)和2年OS(HR=3.1,95% CI 1.0~9.7,P=0.04)明顯延長(zhǎng)。然而,貧血患者引起的髓外造血、感染等情況也能引起脾臟代謝攝取增加,這些合并癥限制了該參數(shù)實(shí)際臨床應(yīng)用。
irAE是指經(jīng)細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原4(cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4,CTLA-4)抗體或PD-1、PD-L1抗體治療后,激活的T細(xì)胞不僅具有抗腫瘤活性,也能導(dǎo)致一些器官的炎癥反應(yīng)[29]。irAE可能與T細(xì)胞激活、自身抗體及細(xì)胞因子的共同作用有關(guān)[30]。報(bào)道最多者包括內(nèi)分泌疾病(甲狀腺功能減退4~8%,甲狀腺功能亢進(jìn)0~5%)和皮疹(5~11%),嚴(yán)重者包括肺炎(3~5%)和結(jié)腸炎(1~2%)[27]。多數(shù)irAE可以在PET上發(fā)現(xiàn)[31-34],表現(xiàn)為相應(yīng)器官顯像劑攝取增高。包括近期Anand等[35]報(bào)道了1例罕見(jiàn)ICI治療后繼發(fā)T細(xì)胞淋巴瘤,發(fā)病率約為0.02%,死亡率17%,PET/CT上表現(xiàn)為全身多發(fā)淋巴結(jié)FDG攝取增加。這種ICI治療后的T細(xì)胞淋巴瘤可能是由于PD-1抑制喪失,繼而導(dǎo)致T細(xì)胞惡性增生。irAE的出現(xiàn)是否與療效相關(guān)仍存爭(zhēng)議。Ferrari等[27]觀察到5例NSCLC患者免疫治療后出現(xiàn)甲狀腺炎、結(jié)腸炎及肺炎,隨訪后發(fā)現(xiàn)這些患者免疫治療的效果不盡相同(3例患者最終為CB),認(rèn)為irAE與CB的相關(guān)性并無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。然而,有報(bào)道[36]稱發(fā)生任一irAE的患者的總體緩解率高于未發(fā)生者[52.3%(23/44)vs27.9%(17/61)],但該研究中的irAE多數(shù)為皮疹[32%(43/134)],臨床意義有限。Kotwal等[37]提到免疫治療相關(guān)甲狀腺炎的患者OS更長(zhǎng)(P=0.027),死亡率更低(HR=0.49,95% CI 0.25~0.99,P=0.034)。以上研究表明,不同部位、不同程度的irAE可能有著不同的療效預(yù)測(cè)價(jià)值,甲狀腺炎可能是有意義的一種,需要更多針對(duì)同一irAE的研究來(lái)指導(dǎo)療效評(píng)價(jià)和臨床決策。
PD-L1是表達(dá)于腫瘤細(xì)胞的一種免疫抑制信號(hào)蛋白,它與T細(xì)胞、B細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞和NKT細(xì)胞上表達(dá)的PD-1結(jié)合,從而導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞免疫逃逸。腫瘤PD-L1高表達(dá)通常是篩選適合ICI患者的標(biāo)準(zhǔn),也被認(rèn)為與預(yù)后相關(guān)[38-39]。免疫組織化學(xué)是評(píng)估腫瘤細(xì)胞PD-L1表達(dá)狀態(tài)的金標(biāo)準(zhǔn),但有文獻(xiàn)[40]報(bào)道了一些PD-L1表達(dá)陽(yáng)性而ICI治療無(wú)效或PD-L1表達(dá)陰性而ICI治療有效的案例。一方面,這可能是由于活檢只能代表穿刺部位,不能反映多處病灶的表達(dá)情況。另外,單次活檢不能反映化療藥物對(duì)腫瘤微環(huán)境的改變[41]。PET/CT的優(yōu)勢(shì)在于全身性、無(wú)創(chuàng)、分子層面和精準(zhǔn)靶向,有望成為無(wú)創(chuàng)性評(píng)價(jià)PD-L1表達(dá)的重要輔助檢查手段。
PD-L1高表達(dá)的同時(shí)伴隨著缺氧誘導(dǎo)因子-1(hypoxia-inducible factor-1,HIF-1)的上調(diào)[42],并且有證據(jù)顯示,HIF-1的上調(diào)可使腫瘤細(xì)胞攝取FDG增加,這可能是由于HIF-1也能增加葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1的表達(dá)[43]。因此,PD-L1的表達(dá)可能與腫瘤的代謝高低相關(guān),這與多數(shù)研究[44-46]的結(jié)論相符。理論上,可以使用腫瘤的代謝情況來(lái)評(píng)估PD-L1的表達(dá),但這并不具有特異性。
新型顯像劑的開(kāi)發(fā)一直是核醫(yī)學(xué)工作的重點(diǎn)和熱點(diǎn),免疫PET/CT在過(guò)去5年飛速發(fā)展。多種新型顯像劑在小鼠模型中取得進(jìn)展。Truillet等[47]使用DFO螯合抗PD-L1抗體和89Zr,合成了89Zr標(biāo)記的化合物C4,具有良好的體內(nèi)穩(wěn)定性(5 d血清穩(wěn)定性>98%)和放射化學(xué)純度(>98.5%),成功將其用于荷瘤鼠模型評(píng)價(jià)PD-L1表達(dá),可視化PD-L1表達(dá)在化療藥物治療前后的變化。Niemeijer等[48]首次將免疫PET/CT用于人體,18F-BMS-986192和89Zr-nivolumab在NSCLC患者中有良好的穩(wěn)定性,靶/非靶比值高。作者證實(shí)了它們的SUVpeak與NSCLC患者免疫組織化學(xué)結(jié)果和ICI治療后的PFS相關(guān)。隨后,Bensch等[49]用長(zhǎng)半衰期核素標(biāo)記的另一抗體atezolizumab得到了相同的結(jié)論。以上兩項(xiàng)研究證實(shí)了以PD-L1為靶點(diǎn)的新型放射性藥物的可行性與安全性,但尚未對(duì)比腫瘤組織在治療前后攝取新型顯像劑的變化。近期的一項(xiàng)研究[50]用長(zhǎng)半衰期核素標(biāo)記了抗PD-L1單克隆抗體durvalumab,用于晚期NSCLC患者durvalumab治療后效果預(yù)測(cè),作者觀察到在基線免疫PET/CT上,無(wú)疾病進(jìn)展者的中位SULpeak高于進(jìn)展者(4.9vs2.4),SULpeak大于3.0的患者PFS和OS均有延長(zhǎng)趨勢(shì)(PFS:7.3個(gè)月vs5.5個(gè)月;OS:18.4個(gè)月vs5.9個(gè)月),但以上差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.12,P=0.46,P=0.13),這可能是由于樣本較少(13例)或隨訪時(shí)間不足(6周)。該藥物未來(lái)的0/1期臨床試驗(yàn)階段[51]將隨訪ICI治療后腫瘤PD-L1的表達(dá)變化,有望為該類新藥在特異性療效評(píng)價(jià)中的價(jià)值提供證據(jù)。
影像組學(xué)指從放射圖像中提取定量影像學(xué)特征,創(chuàng)建可挖掘數(shù)據(jù)庫(kù),以揭示高通量影像學(xué)表現(xiàn)與醫(yī)療結(jié)局、臨床決策或生物學(xué)特征之間的關(guān)系[52]。影像組學(xué)的成功意味著放射影像從定性到定量的轉(zhuǎn)變。提取PET/CT影像學(xué)特征的挑戰(zhàn)一方面在于注射藥物、掃描流程及圖像重建的標(biāo)準(zhǔn)化,另一方面在于患者的血糖水平、呼吸動(dòng)度及炎癥等因素。嚴(yán)格遵守核醫(yī)學(xué)協(xié)會(huì)和歐洲核醫(yī)學(xué)協(xié)會(huì)的指南是PET/CT影像組學(xué)的先決條件[52]。盡管缺乏高質(zhì)量證據(jù),多數(shù)研究[53]提取CT影像學(xué)特征用于ICI療效預(yù)測(cè)仍取得了進(jìn)展。同時(shí),PET/CT影像組學(xué)也處于快速發(fā)展階段。Polverari等[54]選取形態(tài)特征、體素強(qiáng)度、代謝參數(shù)及紋理特征初步探索了其與治療效果的關(guān)系,結(jié)果顯示,腫瘤病灶越不對(duì)稱(偏度異質(zhì)性),越不平坦(峰度異質(zhì)性),其ICI治療后效果越差,但差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的影像學(xué)特征多數(shù)來(lái)自CT圖像,這與Valentinuzzi等[55]的研究相符,均未能充分利用PET提供的代謝信息。然而,Mu等[56-57]通過(guò)深度挖掘和篩選基線PET以及CT的影像學(xué)特征,建立了預(yù)測(cè)NSCLC患者治療后發(fā)生惡病質(zhì)和irAE風(fēng)險(xiǎn)的模型。隨后,作者進(jìn)一步建立深度學(xué)習(xí)模型預(yù)測(cè)其療效[58]。該模型不僅能特異性區(qū)分PD-L1表達(dá)陽(yáng)性與陰性的患者(在訓(xùn)練集及驗(yàn)證集中曲線下面積分別為0.89和0.82),還與預(yù)后相關(guān)。深度學(xué)習(xí)評(píng)分高組較評(píng)分低組PFS(9.30個(gè)月vs2.37個(gè)月,P=0.038)及OS(15.53個(gè)月vs4.93個(gè)月,P=0.007)明顯延長(zhǎng),HR分別為0.35(95% CI 0.12~0.99,P=0.047)和0.23(95% CI 0.07~0.72,P=0.020)。該模型的臨床實(shí)際應(yīng)用仍需更大樣本數(shù)據(jù)的驗(yàn)證。隨著免疫PET/CT的發(fā)展,未來(lái)有望通過(guò)反映PD-L1表達(dá)的影像學(xué)特征,更精確地實(shí)現(xiàn)免疫治療定量評(píng)價(jià)。
免疫治療的出現(xiàn)顛覆了NSCLC患者非手術(shù)治療的格局。早期、精準(zhǔn)地評(píng)價(jià)免疫治療的效果符合當(dāng)今腫瘤治療的發(fā)展趨勢(shì),即個(gè)體化與精準(zhǔn)化。PET/CT憑借其無(wú)創(chuàng)、靶向、全身的優(yōu)勢(shì),是療效評(píng)價(jià)中重要的一環(huán)。首先,更加適用于免疫治療的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和更為可靠的參數(shù)有助于為臨床決策提供信心。另外,新型靶向顯像劑的出現(xiàn)符合現(xiàn)代核醫(yī)學(xué)精準(zhǔn)靶向的理念,不僅能為臨床特異性地篩選出免疫治療受眾人群,還能提供準(zhǔn)確的療效預(yù)測(cè)信息,未來(lái)的研究將著重于這些顯像劑的臨床轉(zhuǎn)化。最后,影像組學(xué)仍是目前的研究重點(diǎn),未來(lái)基于PET/CT影像學(xué)特征深入挖掘的多模態(tài)、多參數(shù)模型,有望實(shí)現(xiàn)ICI療效的定量評(píng)價(jià),進(jìn)而指導(dǎo)臨床決策。