这几年免疫联合化疗逐渐成为很多肿瘤的晚期的一线治疗方案。笔者发现很多讲者在介绍免疫联合化疗的作用机制的时候都会提到：化疗、放疗等手段能将「冷肿瘤」变「热」，因此化疗联合免疫能提高免疫检查点抑制剂疗效。
但是大部分讲者对此的讲解只是略微提及并没有详细介绍，很多听者对此也是一头雾水，今天我们就详细讲一下，这个肿瘤的「冷」与「热」到底是什么意思。
免疫检查点抑制剂（ICIs，下文均简写为 ICIs）发展到现在依然没有发现非常精准的预测指标（biomarker）来筛选合适的病人，这导致相当一部分肿瘤病人对免疫治疗响应非常差。
免疫检查点抑制剂中的免疫检查点是指程序性死亡受体及其配体，在这里有必要先给大家重新梳理一下「程序性死亡受体及其配体」发挥作用的具体过程：
免疫细胞发现了异常的肿瘤细胞；
特异性的免疫 T 细胞向肿瘤附近聚集；
免疫细胞向肿瘤细胞浸润，开始对肿瘤细胞杀伤；
特异性免疫 T 细胞的程序性死亡受体与肿瘤细胞程序性死亡配体结合，T 细胞停止对肿瘤细胞杀伤，肿瘤细胞逃脱免疫制裁。
从上述过程中有个非常重要的知识点：免疫检查点的作用是给免疫「刹车」！ICIs 的作用是破坏掉免疫的这个刹车系统。大家想过这个问题没有：难道破坏了刹车系统就代表这车就会跑起来吗？「刹车」只有对踩油门行驶车有用！如果是一辆没有踩油门的静止车，不管你怎么破坏刹车，他依然是不会动的。
因此，实际上对于 ICIs 还有个很好的 biomarker：因踩刹车而导致无法行驶的车。这里就引出了冷肿瘤和热肿瘤两个概念，冷肿瘤就是那些免疫细胞没有踩油门、静止不动，对其一点都「不感冒」的肿瘤；热肿瘤就是能引起免疫细胞非常兴奋、躁动的肿瘤。
肿瘤的「冷热」的概念不是一个新鲜事物，早在 2009 年 Camus 等人在 Cancer Research 发表的关于探讨晚期结直肠癌与免疫治疗的关系的文章中率先描述了肿瘤的冷热的情况，发展至今也有 13 年的历史了。虽然肿瘤的冷热问题现在经常被提及，但直到现在还没有一个很官方的明确定义。所以，对于肿瘤冷热的深度的理解，很多学者都有自己的一些看法。我们只能将肿瘤的冷热笼统定义为：
热肿瘤：很多抗肿瘤的 T 淋巴细胞等免疫细胞浸润的肿瘤；
冷肿瘤：免疫细胞很少、难以渗透的肿瘤。
虽然说对肿瘤冷热的定义问题大家基本保持一致，但对于肿瘤冷热的再分层不同学者有不同的描述和看法。笔者选用的是基于 Immunoscore（免疫评分，法国诊断公司 HalioDx 生产的免疫诊断产品 Immunoscore®）建议，将其分为：高评分的炎性热型（下图 a）；低评分的冷型（下图 b）；中评分的「排除在外型」（Excluded 型，下图 c）；中评分的免疫抑制型（下图 d）。
图：肿瘤的冷热分型：参考文献 1
我们看上图四种分型的细胞染色图，蓝色是经过碱性磷酸酶染色的肿瘤组织背景色，棕色是经过 DAB 染色的 CD3 T 细胞。除了绝对的热肿瘤（图 a）和冷肿瘤（图 b），图 c 和 d 是两类中间型（Altered）。
图 a 为炎性热肿瘤，其表现为肿瘤被 T 细胞的高度浸润，图 b 为冷肿瘤，表现为 T 细胞的几乎完全的缺失（也称为「免疫沙漠」），图 c 为「排除在外型」，其表现为 T 细胞在肿瘤中心浸润低，而在边缘浸润高，此种情况原因是肿瘤虽说已经启动了 T 细胞介导的免疫反应，但肿瘤外围形成的一层能够阻隔了 T 细胞向肿瘤中心浸润的空间结构，图 d 为免疫抑制型，其表现为肿瘤中心和边缘全范围均出现 T 细胞低浸润，其反映情况是免疫对肿瘤的反应很弱。
图：上皮性卵巢癌免疫逃避机制，参考文献 2
出现冷肿瘤和免疫沙漠的原因是多方面的因素共同影响的结果，最重要的原因大家都能猜到的：T 细胞对肿瘤细胞致盲，无法将肿瘤细胞认定为异常细胞。
出现这种现象的原因有：一些肿瘤的抗原表达沉默，表现为低抗原性，导致 T 细胞很难识别；呈递抗原的 MHC 的缺失；PD-L1 上调了大量免疫抑制因子，导致了树突细胞和 T 细胞功能障碍；大量免疫抑制细胞（如：调节性 T 细胞、M2 样肿瘤相关巨噬细胞、髓源性抑制细胞等）在肿瘤周围生成降低效应 T 细胞功能、促进血管生成和介导对免疫治疗的抵抗。
此外，肿瘤周围特殊基质状态能从空间物理方面阻止 T 细胞跨内皮迁移和 T 细胞凋亡诱导。再加之肿瘤周围恶劣的微环境并不适合 T 细胞的繁殖等因素，导致肿瘤周围出现免疫沙漠等冷肿瘤现象。
免疫反应本质上是抗原引起机体和组织带有发热症状的炎症反应，这也是为什么我们形象的称为「冷肿瘤」和「热肿瘤」。而热肿瘤（hot tumours）有时候也称为热-发炎肿瘤（hot and inflamed tumours），因此冷肿瘤变热的过程其实质是提高肿瘤免疫炎症反应的过程。
图：肿瘤的冷免疫治疗，参考文献 1
如何改变冷肿瘤的低免疫状态呢？上图展示总结了 8 种方法：
Immune priming，刺激免疫反应开启，例如，使用 Neoepitope Cancer Vaccine（增加肿瘤抗原表位的疫苗）；
Modulating immune response，对免疫反应各种因子进行干预，例如，使用 TGF-β 抑制剂；
Expansion，刺激细胞杀灭效应 T 细胞的增殖，例如，使用白介素-15；
Recruitment，诱导细胞杀灭效应 T 细胞向肿瘤方向募集，例如，通过表观遗传调节药物或使用树突细胞或 T 细胞募集的趋化因子；
Breaking tolerance，破坏肿瘤对免疫的耐受性，例如使用 PD-1 和 PD-L1；
Immunogenicity，诱导免疫原性，例如，使用微卫星不稳定剂-MLH1 抑制剂；
Immunological cell death，诱导细胞死亡释放，例如，放化疗；
Adjuvanticity，辅助免疫反应，例如，溶瘤病毒。
我们知道化疗对细胞的杀灭是非选择性的，所以化疗自然也会杀灭免疫细胞而对免疫产生抑制作用，这的确是化疗对免疫的消极的一面。但另一方面，化疗药物也能增强肿瘤的免疫原性，提高肿瘤免疫炎症反应。
图：化疗对免疫的调节作用，参考文献 3
化疗药物通过两个方面增强肿瘤的免疫原性：增加肿瘤的抗原性和诱导免疫原性的肿瘤细胞凋亡。我们常说化疗作为细胞毒性药物有致癌、致畸、致突变三大不良反应，致突变为 DNA 突变，DNA 突变进而诱导肿瘤产生新表位，因此增加抗原性。但此类新抗原可能在肿瘤细胞上低表达，因此总体来看对免疫反应的影响不大。
而真正让化疗发挥作用的是诱导免疫原性的肿瘤细胞凋亡而对免疫的募集作用。蒽环类、环磷酰胺、奥沙利铂和紫杉类等化疗药物可以将带有「免疫原性的肿瘤细胞」损伤、杀灭（ICD 模式），这些肿瘤细胞在被损伤过程中释放损伤相关蛋白（DAMPs，内源性损伤相关蛋白，细胞表面和微环境对化疗等刺激的应急反应后表达或产生蛋白及成分，例如，I 型干扰素、ATP 24），这些蛋白和成分会募集树突细胞等抗原呈递细胞并与之结合，进而启动针对肿瘤的特异性的免疫反应。
ICD 期间自噬的激活会导致 ATP 的溶酶体分泌，内质网（ER）应激促进 ER 伴侣的易位，包括钙网蛋白（CALR）、热休克蛋白（HLP）作用于细胞表面，钙网蛋白暴露提供了一个「吃我」信号，进而促进肿瘤相关抗原（TAA）释放并向树突细胞的转移。肿瘤细胞死亡还引起肿瘤细胞自主产生 TLR3 依赖性 I 型干扰素反应，这个过程中 T 细胞募集因子（CXCL10 等）在肿瘤周围局部产生，T 细胞募集因子将 T 细胞吸引至肿瘤周围引起发炎。
上述理论在小鼠体内观察到的反应，在化疗的实际临床应用中还发现一些有趣的免疫现象。例如：很多乳腺癌新辅助化疗患者肿瘤内 CD8 T 细胞与 FOXP3 细胞的比例增加，并且发现抗肿瘤 T 细胞的克隆扩增。进一步发现 CD8 T 细胞与 FOXP3 细胞的比率与乳腺癌患者的预后相关，低比率表达的预后差；化疗后的肿瘤细胞上钙网蛋白细胞表面低暴露的卵巢癌和 NSCLC 其免疫监视水平也低；结直肠癌的新辅助化疗增加了特异性免疫反应，而且发现那些在影像或病理缓解率高患者中，往往显示有更高 Immunoscore 评分；化疗还可能通过脱靶效应刺激免疫效应器的激活；氟尿嘧啶类等药物会消耗肿瘤内的 MDSC（髓源性抑制细胞），而环磷酰胺会消耗 Treg 细胞（调节 T 细胞）并触发免疫刺激细菌从肠腔转移到受损的上皮细胞；效应 T 细胞消除了卵巢癌中基质介导的化学抗性，产生 IFNγ 的 CD8 T 细胞可能会阻止成纤维细胞相关肿瘤细胞合成半胱氨酸和谷胱甘肽（两者都对铂类化疗产生抗性）。
总而言之，这些结果都在证实化疗不仅仅是肿瘤抑制，而且还涉及免疫系统的正向调节，这也构成联合化疗与 ICIs 的基本原理。抗 PD-1 治疗联合化疗在转移性 NSCLC 中的成功证明了这种双重方法的优势。
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