林曉紅 李 攀

惡性腫瘤的傳統(tǒng)治療手段包括手術(shù)、化療及放療等，近年來新型的靶向治療在腫瘤治療方面也取得了重大進(jìn)展。然而，復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移和耐藥性仍然是惡性腫瘤治療的主要障礙。免疫療法是一種新興的腫瘤治療方法，由于其在惡性腫瘤治療中的有效性，越來越受到臨床醫(yī)師和科學(xué)家的關(guān)注。2013年免疫抗癌療法被評為年度“十大科技突破”之首［1］。然而在免疫治療取得良好的臨床效果的同時，患者的反應(yīng)率仍較低（＜20%），免疫療法引起的全身免疫激活常導(dǎo)致嚴(yán)重的毒性［2］。此外，腫瘤細(xì)胞具有免疫逃逸的特性，能通過調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞、“免疫檢查點(diǎn)”通路等多種機(jī)制逃避免疫系統(tǒng)的識別，下調(diào)機(jī)體的免疫功能［3］。因此迫切需要找到一種持久有效、安全的腫瘤免疫治療新策略。

超聲可以提高機(jī)體對腫瘤的免疫應(yīng)答，加強(qiáng)腫瘤免疫治療的效果。高強(qiáng)度聚焦超聲（high-intensity focused ultrasound，HIFU）以“局部”消融介導(dǎo)“全身性”免疫應(yīng)答。超聲靶向微泡破壞技術(shù)（ultrasound-targeted microbubble destruction，UTMD）可介導(dǎo)腫瘤相關(guān)抗原、基因等免疫調(diào)節(jié)佐劑高效靶向傳遞到腫瘤細(xì)胞或免疫細(xì)胞，增強(qiáng)機(jī)體的全身免疫應(yīng)答。由此可見將消融和免疫調(diào)節(jié)佐劑結(jié)合具有廣闊的前景，在消融的基礎(chǔ)上進(jìn)一步增加機(jī)體的免疫應(yīng)答可以克服免疫耐受，并誘導(dǎo)樹突狀細(xì)胞（dendritic cells，DC）和T 細(xì)胞的活化［4］，同時提供免疫記憶的保護(hù)，有效防止腫瘤的復(fù)發(fā)與轉(zhuǎn)移。本文擬對超聲介導(dǎo)腫瘤免疫治療的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，并討論其應(yīng)用潛力及面臨的挑戰(zhàn)。

一、腫瘤的免疫治療原理

免疫治療是一種激活自身抗腫瘤免疫反應(yīng)，直接攻擊腫瘤細(xì)胞而不損傷正常細(xì)胞的腫瘤治療方法。目前腫瘤免疫治療主要包括：免疫檢查點(diǎn)阻斷、腫瘤過繼免疫治療、腫瘤特異性疫苗、非特異性的免疫刺激劑。腫瘤的有效免疫反應(yīng)需要3 個步驟［5］：①DC 捕獲抗原，通過一個“成熟信號”激活對抗原的免疫；②DC 將抗原呈遞給淋巴結(jié)組織中的T 細(xì)胞使其活化；③被激活的T 細(xì)胞在腫瘤組織中浸潤，保持活性并殺死癌細(xì)胞。免疫治療可以在這個復(fù)雜的免疫系統(tǒng)的任何環(huán)節(jié)發(fā)揮作用。

二、超聲在腫瘤免疫治療中的應(yīng)用

1.HIFU腫瘤消融及免疫

（1）HIFU 腫瘤消融：HIFU 消融以一種微創(chuàng)的方式破壞腫瘤組織，導(dǎo)致腫瘤組織凝固性壞死。其應(yīng)用多元素超聲換能器，定位在體外或腔內(nèi)，產(chǎn)生聚焦于小區(qū)域的高強(qiáng)度超聲束。當(dāng)超聲光束向聚焦區(qū)移動時，聲波的收斂導(dǎo)致能量密度增加。在聚焦區(qū)，能量被組織吸收，在數(shù)秒鐘內(nèi)溫度升高至60℃～85℃。當(dāng)溫度高于55℃維持時間1 s 以上即可使組織凝固壞死和細(xì)胞死亡。大量動物實(shí)驗(yàn)和臨床研究［6-7］表明，HIFU 技術(shù)應(yīng)用于靶向治療多種惡性實(shí)體腫瘤有效、安全和可行，已廣泛用于子宮肌瘤和前列腺、乳腺、肝臟、腎臟、骨、腦腫瘤的治療中。

（2）HIFU 腫瘤消融增強(qiáng)免疫治療：臨床前研究［8-13］已證實(shí)HIFU 不僅能直接殺傷腫瘤組織，還能有效促進(jìn)機(jī)體的抗腫瘤免疫反應(yīng)。熊慧等［8］應(yīng)用HIFU 治療大鼠原位卵巢癌，實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示HIFU 組大鼠卵巢組織發(fā)生顯著形態(tài)學(xué)變化，血漿中CD4++T 細(xì)胞較對照組顯著增高，CD8++T 細(xì)胞較對照組顯著降低，輔助/抑制T 細(xì)胞比值（CD4+/CD8+）較對照組提高，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05），證實(shí)了HIFU 具有抑制腫瘤生長的作用，可能與增強(qiáng)機(jī)體免疫功能有關(guān)。HIFU 可以通過下調(diào)miR-134，增加外周血IFN-γ和TNF-α，增強(qiáng)機(jī)體抗腫瘤免疫反應(yīng)［9］。HIFU 激活的免疫細(xì)胞過繼轉(zhuǎn)移同樣具有很好的療效，Ran等［10］應(yīng)用HIFU處理H22荷瘤小鼠，將其脾臟中獲得的T細(xì)胞過繼轉(zhuǎn)移到新的H22 荷瘤小鼠體內(nèi)，與對照組和假手術(shù)組比較，HIFU激活的淋巴細(xì)胞顯著抑制了體內(nèi)腫瘤的生長和進(jìn)展。

HIFU 消融術(shù)后誘導(dǎo)機(jī)體的免疫應(yīng)答在臨床研究中也得到了證實(shí)。吳發(fā)偉等［11］對30 例轉(zhuǎn)移性肝癌患者進(jìn)行HIFU 治療，術(shù)后HIFU 組CD3+、CD4+、NK 細(xì)胞的百分率明顯升高，CD8+細(xì)胞的百分率明顯降低，證實(shí)HIFU 治療能夠影響CD4+/CD8+。HIFU 治療還可以促進(jìn)血清中Th2 細(xì)胞因子IL-6 和IL-10 分泌［12］。鐘國成等［13］研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)HIFU處理后的癌細(xì)胞抗原能增強(qiáng)DC、T細(xì)胞對自身癌細(xì)胞的殺傷率，改善患者免疫狀態(tài)，增強(qiáng)患者的抗腫瘤應(yīng)答。

HIFU 介導(dǎo)全身性免疫應(yīng)答的可能機(jī)制為：①HIFU 治療后腫瘤碎片仍在原位，可作為免疫系統(tǒng)的抗原，形成原位疫苗，能夠刺激包括T 細(xì)胞和細(xì)胞因子在內(nèi)的全身免疫反應(yīng)［14］；②HIFU 消融減小了腫瘤負(fù)荷，患者機(jī)體的免疫功能得以恢復(fù)；③HIFU 能夠誘導(dǎo)熱休克蛋白產(chǎn)生，刺激機(jī)體免疫系統(tǒng)［15］；④HIFU 治療會引起Th1 型反應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)胞免疫的顯著變化，增強(qiáng)DC細(xì)胞和細(xì)胞毒性淋巴細(xì)胞的活性；⑤HIFU治療能夠平衡腫瘤微環(huán)境中腫瘤誘導(dǎo)的免疫抑制作用［16］。這些效應(yīng)使HIFU廣泛應(yīng)用于臨床治療多種惡性實(shí)體腫瘤且效果較好。

2.UTMD技術(shù)增強(qiáng)腫瘤的免疫治療

UTMD 技術(shù)是指在特定部位發(fā)射不同聲強(qiáng)的超聲波，當(dāng)超聲強(qiáng)度足夠大時血流中的微泡發(fā)生破裂，通過產(chǎn)生微射流、沖擊波使周圍的血管壁或細(xì)胞表面出現(xiàn)可逆或不可逆的穿孔，使血管內(nèi)皮屏障損傷，進(jìn)而增強(qiáng)血管或細(xì)胞膜通透性，增加細(xì)胞的內(nèi)吞作用，最終增加外源性物質(zhì)到達(dá)特定部位的劑量，從而發(fā)揮相應(yīng)的生物學(xué)效應(yīng)。UTMD 技術(shù)是一種無創(chuàng)靶向藥物和基因遞送技術(shù)，其在腫瘤組織免疫調(diào)節(jié)物質(zhì)遞送中的應(yīng)用越來越受到人們的關(guān)注，具有廣闊的發(fā)展前景。UTMD 技術(shù)還可以暫時的誘導(dǎo)打開血腦屏障，而不造成腦損傷或炎癥，具有靶向中樞神經(jīng)系統(tǒng)免疫治療的潛力［17］。UTMD 技術(shù)作為一種增強(qiáng)腫瘤疫苗、抗體、細(xì)胞因子等免疫調(diào)節(jié)佐劑傳遞的工具得到了廣泛應(yīng)用，增強(qiáng)了免疫治療效果。

（1）腫瘤疫苗：UTMD 觸發(fā)的基因轉(zhuǎn)染技術(shù)可以改善癌癥疫苗接種的效果。Dewitte 等［18］聯(lián)合微泡及超聲將從腫瘤細(xì)胞中提取的抗原注入DC 中，觀察DC 對小鼠肺轉(zhuǎn)移模型的治療效果，結(jié)果表明其對黑色素瘤肺轉(zhuǎn)移有顯著抑制作用。UTMD 技術(shù)不僅可以有效抑制腫瘤生長，還可以降低誘導(dǎo)凋亡所需的藥物劑量［19］，從而減輕全身毒副作用。

（2）免疫檢查點(diǎn)抑制劑：UTMD 可促進(jìn)免疫檢查點(diǎn)抑制劑的傳遞，增加其靶向性。研究［20］發(fā)現(xiàn)，與單一治療相比，UTMD+抗PD-1治療可顯著增強(qiáng)抑制腫瘤生長的能力并提高動物的存活率，能增強(qiáng)免疫檢查點(diǎn)抑制劑治療的抗腫瘤作用。貝伐株單克隆抗體是一種靶向血管內(nèi)皮生長因子和腫瘤新生血管形成的藥物，具有抑制血管內(nèi)皮生長因子的生物學(xué)功能的作用。Liu等［21］報(bào)道將超聲、微泡和MRI監(jiān)測相結(jié)合，可增強(qiáng)抗血管生成貝伐株單克隆抗體進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)。

（3）免疫調(diào)節(jié)劑：細(xì)胞因子可通過UTMD介導(dǎo)的血腦屏障開放用于腦腫瘤的治療。Chen 等［22］通過小鼠腹膜內(nèi)注射IL-12，然后應(yīng)用聚焦超聲和微泡，使原位膠質(zhì)瘤模型中的IL-12 較未經(jīng)治療的對照小鼠增加約3倍，而未應(yīng)用聚焦超聲和微泡的小鼠得到IL-12的比例則增加約2倍，結(jié)果證實(shí)UTMD 增強(qiáng)了IL-12的傳遞，減緩了腫瘤的進(jìn)展，提高了小鼠生存率。Sakakima等［23］應(yīng)用UTMD技術(shù)介導(dǎo)質(zhì)粒DNA編碼IFN-β的傳遞，體外測試顯示IFN-β 表達(dá)增加、細(xì)胞生存能力明顯降低，對小鼠體內(nèi)腫瘤生長有明顯的抑制作用。

（4）藥物：UTMD 技術(shù)作為一種靶向、無創(chuàng)、高效、新穎的基因或藥物傳遞系統(tǒng)，其微泡作為載體或傳遞增強(qiáng)劑，可有效促進(jìn)化療藥物的傳遞，提高機(jī)體抗腫瘤的作用。李玥等［24］應(yīng)用超聲聯(lián)合微泡輔助卡鉑抑制體外人肺癌A549 細(xì)胞活性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相較于對照組，超聲聯(lián)合微泡可以與卡鉑協(xié)同抑制肺癌細(xì)胞活性。Nesbitt 等［25］制備了一種生物素功能化的吉西他濱配體，將該配體與微泡連接，應(yīng)用UTMD 技術(shù)治療小鼠胰腺癌，結(jié)果表明腫瘤的生長受到抑制，減輕了吉西他濱系統(tǒng)性給藥的全身毒副作用。

三、應(yīng)用前景及展望

HIFU 是完全無創(chuàng)消融治療技術(shù)的重要進(jìn)展。HIFU 消融后可介導(dǎo)對腫瘤的特異性免疫，然而在目前的文獻(xiàn)中，消融治療相關(guān)的描述以及產(chǎn)生的聲場分類往往缺乏細(xì)節(jié)。此外，掌握消融所達(dá)到的溫度以及采用更稀疏或更密集的掃描處理方法非常重要。因此標(biāo)準(zhǔn)化的治療描述框架有助于比較不同HIFU設(shè)置及其對免疫系統(tǒng)的影響［26］。目前從HIFU 研究中檢索到的數(shù)據(jù)與其他消融技術(shù)一致，強(qiáng)調(diào)了消融應(yīng)與免疫調(diào)節(jié)佐劑結(jié)合以促進(jìn)抗腫瘤免疫反應(yīng)，才能產(chǎn)生持久有效的全身免疫。

UTMD 技術(shù)作為一種免疫調(diào)節(jié)佐劑傳遞的工具得到了廣泛應(yīng)用，增強(qiáng)了免疫治療效果；但以微泡作為運(yùn)載工具有兩個主要缺點(diǎn)：首先，微泡體積太大，無法有效地跨越許多障礙；其次，在體內(nèi)的半衰期很短，使超聲的觸發(fā)能力變差。因此，低細(xì)胞毒性、高特異性、持久療效，以及基因、藥物載體良好的生物利用度，是優(yōu)化傳遞技術(shù)的臨床挑戰(zhàn)［27］。

總之，超聲介導(dǎo)腫瘤免疫治療具有應(yīng)用潛力。超聲不僅可以通過HIFU 消融腫瘤誘導(dǎo)機(jī)體全身性的抗癌免疫應(yīng)答，還可利用聲孔效應(yīng)介導(dǎo)免疫調(diào)節(jié)佐劑（抗體、抗原、免疫細(xì)胞和疫苗）的靶向傳遞，加強(qiáng)全身性免疫應(yīng)答。在此基礎(chǔ)上聯(lián)合UTMD 技術(shù)產(chǎn)生一系列生理化學(xué)反應(yīng)，使免疫調(diào)節(jié)佐劑能穿越屏障（血腦屏障、上皮組織、血腫屏障等），進(jìn)一步發(fā)揮強(qiáng)而持久的免疫效應(yīng)。目前這一領(lǐng)域有許多機(jī)制尚未完全明確，如下因素有待進(jìn)一步研究闡明：①HIFU 誘導(dǎo)或增強(qiáng)免疫應(yīng)答的機(jī)制；②尋找最佳的可誘導(dǎo)或增強(qiáng)免疫應(yīng)答的HIFU消融條件；③研制高生物相容性、體內(nèi)穩(wěn)定性和腫瘤靶向性的免疫調(diào)節(jié)佐劑的載體；④HIFU消融聯(lián)合UTMD技術(shù)協(xié)同增強(qiáng)全身性的免疫應(yīng)答。

因此，展望未來，隨著對HIFU 消融、載體的優(yōu)化、UTMD 技術(shù)、HIFU 消融聯(lián)合UTMD 技術(shù)等的進(jìn)一步研究，超聲介導(dǎo)腫瘤免疫治療具有廣闊的應(yīng)用前景，將HIFU 消融和UTMD 技術(shù)結(jié)合有望克服免疫耐受，產(chǎn)生持久有效的全身免疫應(yīng)答，在消除原發(fā)腫瘤的同時，有效防止腫瘤的復(fù)發(fā)與轉(zhuǎn)移。