血液腫瘤科 陳駿逸醫師

當將局部腫瘤加熱至39-45℃範圍內的溫度，可以阻止癌細胞的增殖並殺死癌細胞，其對癌細胞之影響的程度取決於加熱的溫度和暴露在該溫度下的時間的組合，它們一起被稱之為熱劑量。當癌細胞暴露在高溫時，會發生一些變化。雖然加熱會改變癌細胞膜的特性，導致細胞形態、細胞內鈉和鈣水平以及膜電位的改變。令人驚訝的是，這些現象都與癌細胞的死亡率沒有很好的相關性，因此似乎不是熱誘導細胞毒殺性的直接機制。

除了細胞膜外，癌細胞內的二級結構蛋白質被認為是對熱最敏感的生物分子，蛋白質的變性可能會介導輕度高溫所帶來的許多影響。儘管DNA本身在39-45°C的溫度下並不會損壞，但由於此時合成酶和聚合酶會變性和聚集，DNA的自身合成和聚合尤其對熱更加敏感，這被認為對細胞的健康會有很大的影響。而負責其他重要細胞活動（例如 DNA 修復）的蛋白質功能受損，也可能與此有關。

一般來說，在足夠的熱劑量給予後，癌細胞會透過壞死（細胞迅速失去膜的完整性）或凋亡（觸發程序性的細胞死亡），而每種死亡都有不同的免疫調節活性。

最初，局部溫熱治療的目的只是燒掉癌細胞，將腫瘤清除，類似於手術。由於過去已知熱劑量與細胞毒殺性之間存在著正相關性，因此人們認為加熱溫度越高，抗癌效應會越好。然而，在過去的20年裡，越來越多的證據表明，加熱腫瘤至39-45°C的溫度範圍，可以帶來意想不到的好處，提高抗腫瘤的免疫力，在上述的範圍內，不同溫度下會發生不同的免疫活化機制。

加熱癌細胞後 其表面分子會有所變化

熱治療可以增加癌細胞對免疫系統的可辨識度。

在體外將癌細胞在39.5°C 下加熱6 小時候，會增加MICA（一種NKG2D 配體）在腫瘤細胞的表面表達，但不會增加第一類 MHC 的表面表達，從而使癌細胞對自然殺手(NK) 細胞的裂解作用更為敏感。在體外 43°C 下加熱 30 分鐘，癌細胞表面上之第一類 MHC 的表面表達水平才會有所增加，這會使得 CD8+的 T 細胞能夠更好地去識別癌細胞。

加熱腫瘤內的 NK 細胞和 CD8+ T 細胞，會讓它們對癌瘤細胞的溶解能力更為增加，創造出更具發炎性的細胞激素之腫瘤微環境，如此可以進一步改善抗腫瘤的免疫反應。

熱治療誘導的抗腫瘤免疫方面，最廣泛被研究的主題是熱休克蛋白（HSP）的作用。 HSP 是一組異質的分子伴侶，具有各種功能，當細胞受到各種壓力（包括熱暴露）時，HSP的功能會上調。

HSP 通常根據分子大小，可以分為亞組；小HSP（<40kDa）、Hsp40、Hsp60、Hsp70、Hsp90和Hsp100-110，其中Hsp70被認為最具有免疫刺激的作用。 Hsp70 具有可被 NK 細胞辨識，並刺激 NK 細胞的增殖和表現出溶解細胞活性的抗原決定基。 Hsp70 也會由受到熱壓力的癌細胞所釋放，並直接與樹突細胞等抗原呈現細胞 (APC) 上的 TLR2 和 TLR4 相結合，以活化 APC 產生細胞激素和腫瘤抗原的攝取。

由於 HSP 是分子伴侶，釋放到細胞外環境中的 HSP 通常會與癌細胞內的蛋白質結合，因此當樹突細胞等抗原呈現細胞吞噬癌細胞後，HSP 可以將其所含有之潛在的腫瘤抗原轉移到抗原呈現細胞。然後這些抗原呈現細胞能夠將腫瘤抗原交叉呈現給 CD8+ 的T 細胞，從而引發腫瘤特異性 CD8+ 的T 細胞之免疫反應，進而延緩腫瘤的生長。 HSP 會因為加熱或其他壓力而增加，但這種反應需要一定的時間才能形成，溫和的逐步加溫會比起快速達到高熱，更具有刺激這種的機制，較溫和的加熱會產生受損且難以生存的癌細胞，從而增加 HSP 的表達，從而增加透過上述途徑的腫瘤抗原交叉地呈現給抗原呈現細胞。

雖然許多HSP被認為具有免疫刺激的作用，因此有助於抑制腫瘤的生長，但也有報告指出某些HSP 在抑制腫瘤生長方面上是具有負面作用。例如，Hsp90 透過直接與腫瘤抑制蛋白 p53 的相互作用，進而抑制p53，而去抑制癌細胞凋亡。雖然 Hsp110-腫瘤抗原複合物可以刺激樹突細胞而產生發炎細胞激素和啟動抗原特異性的幼稚 T 細胞，但 Hsp110 與樹突細胞上所表達的清道夫受體 A 的結合，反而會降低樹突細胞的腫瘤抗原交叉呈現之活性。

由於熱休克蛋白不僅是危險訊號，也是細胞的救生員，保護細胞免於受到環境的壓力，因此，有一些熱休克蛋白會刺激免疫系統去攻擊受加熱的腫瘤細胞，而另一些熱休克蛋白則會阻止受熱之癌細胞的死亡，也就不足為奇了。因此，在應用局部溫熱治療癌症時，應該要注意的是，整體結果受到不同熱休克蛋白所有效應之總和的影響，取決於 HSP 亞群、加熱溫度和癌細胞的類型。例如，對於 B16F10 小鼠黑色素瘤細胞株中0，Hsp70 的釋放在 41°C 時開始，在 43°C 時達到最大值，並在 45°C 時完全會減少。至於加熱長度，30 分鐘的加熱會比起 60 或 120 分鐘，更能誘導 Hsp70。這些參數對於引發HSP 的最大免疫活化是非常關鍵的，特別是當某些 HSP 的功能優於其他 HSP 時。這種溫度敏感性凸顯了需要了解相對較窄的熱劑量範圍內的溫度影響，並且能夠準確控制熱劑量，將其均勻地加熱於腫瘤。

除了熱之外，許多種生理和化學壓力也會誘導HSP的表現。最近癌症治療研究中最引人注目的發現之一就是殺死癌細胞的化療藥物的功效，實際上是依賴於化療引起的免疫原性的細胞壓力和死亡所引起的免疫活化作用。事實上，當這些化療藥物治療腫瘤細胞後會釋放出 HSP，進而會活化樹突細胞和 T 細胞。因此，如果局部腫瘤熱治療也能夠透過誘導熱休克蛋白，去刺激抗腫瘤的免疫反應，而發揮與免疫療法異曲同工的作用，也就不足為奇了。

此外，雖然局部腫瘤溫熱治療誘導的HSP在很大程度上是有腫瘤特異性的，但僅出現在局部加熱的腫瘤中，像是全身施用化療藥物所誘導的HSP則是非特異性的，但也發生在任何位置的腫瘤中。證明了當局部腫瘤給予溫熱治療與某些全身性化療藥物做組合，會在刺激全身性抗腫瘤的免疫反應方面上，發揮協同的抗癌作用，這點與免疫療法和化療的搭配通常可以獲得協同效益，有相似之處。

外泌體(exosome)是直徑 30-100 nm 的小膜囊泡，通常由細胞所釋放，在細胞間的通訊中發揮作用。癌細胞衍生的外泌體含有豐富的腫瘤抗原，因此現在被認為是極有潛力的免疫刺激因子。

用腫瘤來源的外泌體去脈衝樹突細胞，會導致腫瘤抗原轉移到樹突細胞，而這些樹突細胞會刺激免疫系統中的腫瘤抗原特異性的CD8+ T 細胞之免疫反應。

經歷壓力（例如缺氧和高溫）的癌細胞會釋放出更多的外泌體。加熱癌細胞後所釋出的外泌體，確實可以增強與刺激抗腫瘤免疫反應的能力。各種人類癌細胞中在42-43°C加熱1小時後，所收集到的外泌體確實攜帶了腫瘤抗原，並作為樹突細胞的腫瘤抗原之來源，誘導樹突細胞的成熟活化和腫瘤特異性CD8+ T細胞的反應。這些外泌體中含有 CCL2、CCL3、CCL4、CCL5 和 CCL20 等趨化因子，有助於吸引樹突細胞以及 CD4+ 和 CD8+ 的T 細胞。

另一方面，腫瘤來源的外泌體富有免疫抑制的特性也是已知的。例如，一些腫瘤來源的外泌體，會表達FasL和TRAIL等死亡配體，可以誘發活化T細胞的凋亡。外泌體也可以含有 NKG2D 配體，並透過阻斷 NKG2D 的受體去抑制 NK 細胞和 CD8+ T 細胞的 NKG2D 依賴性的細胞毒殺性。還有一些外泌體透過 TGF-β 依賴性的機制，去誘導骨髓源性抑制細胞(MDSC)和調節性 T 細胞(Treg)的分化。儘管在熱刺激的情況下，腫瘤來源之外泌體在免疫刺激中的這些負面作用尚未被報保，但局部加熱腫瘤所誘導的外泌體，總體上是否會刺激或是抑制抗腫瘤免疫反應的問題，需要再仔細評估，然而走向如何可能要取決於特定腫瘤的細節、熱劑量和治療前現有的免疫反應。

當用局部腫瘤溫熱治療癌症時，於腫瘤內浸潤的免疫細胞也會暴露在熱之下。而發燒是一種與抵抗感染相關的自然免疫刺激機制，因此達到發燒水平的高熱對白血球具有刺激作用，也就不足為奇了。體外研究發現，將人類自然殺手細胞在39.5℃ 下加熱6 小時，不會改變NKG2D 的表面表達水平，但會導致NKG2D的聚集，如同用IL-2 激活的自然殺手細胞上所看見，從而產生更好的細胞裂解的活性。將抗原特異性 CD8+ T 細胞在 39.5℃ 下加熱了 6 小時，可以增強抗原特異性的 IFN-γ產生，和強化靶向腫瘤細胞的免疫殺傷能力。

在 39.5–41°C 加熱6–24 小時可以活化樹突細胞，第一與第二型MHC、CD40 以及共刺激標記物 CD80 和 CD86 ，都會因此上調，以及更好地誘導抗原特異性T 細胞的增殖。也有人報告了在 39.5–40°C 體外培養 2–3 小時後，會活化巨噬細胞。

幾乎所有相關研究文獻都同意，透過直接加熱來活化免疫細胞，僅在達到發燒範圍的溫度下觀察到，而在41°C以上的較高溫度下則觀察不到這現象，這強調了選擇適當加熱的溫度的重要性。

最後，腫瘤內血管系統的變化可能也有助於免疫細胞的動員。局部腫瘤溫熱治療增加腫瘤的血管系統之通透性。腫瘤在 42°C 下加熱 1 小時，進入腫瘤的小動脈直徑會增加了 35%，導致更好的腫瘤內的血流灌注。總體而言，局部腫瘤溫熱治療在40–43°° 的範圍內，腫瘤中的血流會得到改善，並且在溫度高於 43°C 時，由於出血的原因導致此一效果會消失。由於更好的血流灌注有可能促進腫瘤和周邊引流淋巴結之間，包括樹突和 T 細胞在內的免疫細胞，其運輸效率會的增加，因此加熱至 40-43°C 的溫度可能會因此進一步增加免疫治療的好處。

透過血管系統之黏附分子的變化可以進一步改善免疫細胞的運輸。進行 39.5°C 持續 5 小時的全身熱治療，會增加腫瘤內 IL-6 反式訊號的傳導，如此會增加了腫瘤血管系統上的 ICAM-1 的表達，以及腫瘤特異性 CD8+ 效應/記憶 T 細胞朝向腫瘤的運輸。在 43°C 下局部加熱腫瘤 30 分鐘會增加腫瘤內 IL-6 的濃度。因此，這種局部腫瘤熱治療可能也會增加腫瘤血管系統上的 ICAM-1，並增強 T 細胞或其他免疫細胞進入腫瘤的運輸效率。

#HSP

#熱休克蛋白

#外泌體

#Exosome

#自然殺手細胞

#樹突細胞

#癌症熱治療

#免疫治療

#熱活化免疫力

#腫瘤電熱療

#PD-L1

#免疫檢查點抑制劑

#免疫細胞治療

#癌症免疫療法

#腫瘤溫熱治療

#細胞療法陳駿逸醫師

#腫瘤溫熱治療陳駿逸醫師

#癌症細胞治療

#高禾醫院陳駿逸醫師

#衛福部台中醫院

#癌症中西醫整合陳駿逸醫師

#癌症中西醫整合治療

#cik細胞治療優點

#自動化微流體生物晶片

#癌症個人化益生菌

#台中市全方位癌症關懷協會

更多陳駿逸醫師的癌症衛教影片請連接//www.youtube.com/@mycancerfree">https://www.youtube.com/@mycancerfree>

更多腫瘤治療相關資訊 請連接"陳駿逸醫師 與你癌歸於好" https://mycancerfree.com

更多癌症病友需知 請連接"全方位癌症關懷協會" https://www.cancerinfotw.org/index.php

歡迎參與臉書社團:陳駿逸醫師的用心話聊俱樂部 www.facebook.com/groups/456281992960876/