《Frontiers Oncology》杂志 2024 年10月30日在线发表加拿大University of Toronto的Andrew Youssef , Arjun Sahgal , Sunit Das 等撰写的综述《放射抵抗性与脑转移瘤：文献综述及应用前景。Radioresistance and brain metastases: a review of the literature and applied perspective》（doi: 10.3389/fonc.2024.1477448.）。
颅内转移性疾病是癌症的严重并发症，可通过手术、放疗和靶向治疗进行治疗。放射治疗的核心作用使得了解转移瘤的放射抵抗性先验地成为预测和治疗发展的关键兴趣点。尽管历史上根据肿瘤反应来定义临床放射影像学，但随着放射治疗新技术的发展和对放射防护机制的理解，需要在现代重新审视放射抵抗性的定义。
影响放射抵抗性的因素包括肿瘤相关因素（乏氧、癌症干细胞、肿瘤动力学、肿瘤微环境、代谢改变、肿瘤异质性DNA损伤修复、非编码RNA、外泌体、甲基化组和自噬）、宿主相关因素（体积效应和非癌组织的剂量约束、病理生理学和外泌体）、技术因素和概率因素（细胞周期和DNA损伤的随机严重性）。在脑转移瘤的背景下，介绍和讨论了对放射抵抗性的影响。
1.引言
1.1. 颅内转移性疾病和放疗
颅内转移性疾病（IMD）是癌症的一种严重并发症，也是最常见的脑肿瘤类型，估计约占所有癌症患者的2%，占所有转移部位的12%。IMD预后较差，受全身性疾病程度、颅内转移瘤数目、运动状态和年龄等因素的影响。放射治疗（RT）在IMD治疗中起着核心作用，因此了解转移灶的放射抵抗性对预后和治疗发展都至关重要。
1.2. 放射生物学和放射抵抗性的历史
从RT观察到的影响主要是由直接或间接的DNA损伤引起的。直接电离辐射损伤是由DNA电离或激发引起的，导致碱基变化。间接电离辐射损伤发生的频率较高，当来自RT的能量转移到其他细胞原子（即水）并产生自由基时，就会发生间接电离辐射损伤，而自由基会损害DNA。
从历史上看，放射抵抗性是根据最大耐受剂量治疗后的肿瘤反应在临床放射影像学上定义的。然而，传统技术限制了放射剂量。特别是对于脑转移瘤，治疗是全脑放疗（WBRT），应用的“最大”剂量远低于现代适形立体定向技术所能达到的剂量。因此，立体定向放射外科（SRS）治疗的发展和越来越多的使用，由于减少了超过靶标的辐射照射，允许较高的最大耐受剂量，使这些经典定义的有效性受到质疑。在现代，有必要重新审视辐射抗性的定义。
Lester J. Peters在20世纪80年代的主题演讲中，确定了临床放射抵抗性的四大类：肿瘤相关因素、宿主相关因素、技术因素和概率因素。肿瘤相关因素包括缺氧、克隆细胞数量、肿瘤动力学和内在放射抵抗性。宿主相关因素包括体积效应（基于受刺激体积的并发症）、限制剂量的非癌组织、病理生理因素和宿主防御。技术因素包括位置上的治疗缺失和给量错误。最后，概率放射抵抗性，因为RT依赖于受损的DNA来产生效果，说明了DNA损伤产生的随机性(6)。从那时起，已经确定了影响放射抵抗性的其他因素，包括肿瘤微环境（TME）、代谢改变、癌症干细胞（CSCs）、肿瘤异质性、microRNA、细胞周期阶段、DNA损伤修复途径、外泌体、甲基化状态和自噬。最终，许多这些因素是相互联系的，并通过各种机制和子途径相互影响（图1）。
图1.肿瘤放射抵抗性的机制和因素的Venn图。
2. 肿瘤相关因素
Peters 认为乏氧、克隆细胞数量、肿瘤动力学和固有放射抵抗性是引起放射抵抗性的肿瘤相关因素。此后开展的工作进一步描述了肿瘤产生辐射抵抗性表型的机制。内在辐射抗性的广义术语最初被定义为“体外培养的非同步良好氧合肿瘤细胞群表现出的辐射抵抗性”，并专注于DNA修复机制，现在还包括诸如TME、代谢改变、癌症干细胞（以前被称为克隆性癌细胞）、肿瘤异质性、DNA损伤修复、非编码RNA、外泌体、甲基化状态和自噬。
2.1. 乏氧
RT造成的间接DNA损伤主要是由活性氧（reactive oxygen species, ROSs）介导的，包括O2-、H2O2和OH(8)。RT的电离作用通过常氧增强（即“氧效应”）[enhanced by normoxia (the “oxygen effect”)]。“氧固定假说(oxygen fixation hypothesis)”认为，当有自由分子氧可用时，自由基造成的DNA损伤是不可修复的。然而，在许多脑转移瘤中，TME以相对乏氧区域为特征。肿瘤中的乏氧发生在与毛细血管渗透相关的梯度中，导致细胞氧合水平从正常氧合到缺氧坏死。这种梯度可导致对RT的不同反应。无论细胞是否接近脉管系统（ vasculature），都可能发生急性细胞缺氧，增加一过性乏缺氧，可能改变治疗反应（adding a layer of temporal hypoxia that may alter treatment response）。
此外，乏氧可能诱导许多促增殖或适应性途径，从而增强辐射抵抗（hypoxia may induce many pro-proliferative or adaptive pathways that can enhance radioresistance）。例如，缺氧诱导因子-1 （HIF-1）的激活可能导致多种细胞水平的变化，如能量代谢、细胞周期、上皮-间质转化（EMT）、DNA损伤反应、自噬、表观遗传学和细胞保护，这些变化可以支持细胞在恶劣微环境中的存活，同时有助于维持干细胞样状态。慢性缺氧和血管重构也可导致内皮细胞和少突胶质细胞死亡，导致脱髓鞘和微环境功能缺陷。在评估肺癌源性脑转移瘤乏氧的研究中，乏氧被发现是一个相当大但异质性的特征。
2.2. 克隆/癌症干细胞
克隆源性细胞被定义为能够再生其所在肿瘤的细胞。最近，这种特性被认为存在于癌症干细胞（CSCs）中。CSCs也被证明具有抗细胞毒性损伤和细胞死亡的内在抵抗性，因此可能作为RT后肿瘤复发的储存库。CSCs采用多种抗辐射机制在辐射相关损伤中存活。与非造血干细胞相比，造血干细胞具有较强的DNA修复能力和防御ROS介导的DNA损伤的能力。
CSCs已被确定表达许多辐射抵抗性的分子介质，包括ERK、VEGF、糖酵解、WNT/β-catenin、Notch、JAK2和PI3K/Akt/mTOR通路的组分。CSC耐辐射标志物包括CD133、CD24-/低/CD44+、CD29、CD44、CD45、CD3、CD20、CD10、糖蛋白A、CD64、cd326和ALDH1（19）。CSCs也被发现能够经历上皮-间质转化（EMT），这与转移性疾病的发展有关。
2.3. 肿瘤动力学
由于放射治疗是在一段时间内通过分段进行的，肿瘤细胞有机会在两次治疗之间复制。肿瘤动力学特征越活跃（即生长速度），两次治疗之间的“恢复”就越多。相对于分割WBRT，在单次治疗中 SRS提供高辐射剂量（或几次的每次分割高剂量治疗）。在诊断至SRS治疗期间，IMD患者的颅内进展很常见，大约60%的患者的指数性病变（诊断时最大的病变）至少间隔生长3mm。
IMD的肿瘤动力学可根据原发肿瘤类型而变化。一项关于脑转移灶SRS治疗前后表观弥散系数（ADC）的研究发现，相对于健康脑组织，脑转移灶SRS治疗前后的ADC均较高，而不同原发灶样本间的ADC前SRS无显著差异。有趣的是，SRS治疗后，肺转移的ADC降低，乳腺转移的ADC升高，泌尿生殖系统转移的ADC无显著变化。研究发现，对于接受SRS治疗的IMD患者，IMD动力学的差异是一个有用的预后指标，一项研究发现，诊断性和立体定向MRI之间每1%的脑转移瘤大小/天变化的风险比为1.32 (95% CI 1.06-1.65)。
2.4. 肿瘤微环境
肿瘤微环境（TME）在肿瘤表型和整体癌症预后中发挥作用，同时调节乏氧等因素并影响肿瘤细胞的行为。影响可能来自交叉对话（ cross-talking cancer cells,）的癌细胞、免疫细胞、脉管系统、结构组织等。许多TME成分与癌细胞混合，病变之间的TME具有不同的空间结构。不平衡的癌细胞增殖导致不平衡的氧需求，这是新血管系统试图回应的。肿瘤细胞分泌血管内皮生长因子（VEGF）等促炎信号，从而形成新的血管系统。该血管提供氧气和营养物质，但很少渗透到肿瘤，这意味着前面提到的乏氧梯度仍然存在于新血管中。
肿瘤相关巨噬细胞（Tumour-associated macrophages,TAM）因其普遍性和与癌症的相关性、促进肿瘤生长的能力以及在增强放射抵抗性方面的作用而被充分表征。环氧化酶-2 （Cox-2）可在巨噬细胞等细胞中产生，产生前列腺素E2 (PGE2)，可导致早期生长反应1 （Egr1）转录因子和Id1表达上调，增加对辐射诱导的DNA损伤的抵抗力。也有研究表明，巨噬细胞照射可诱导肿瘤坏死因子-α (TNF-α)的高表达，促进血管生成和细胞存活。
癌症相关成纤维细胞（CAFs）和RT的研究报道，当检测到CAFs水平升高时，RT后预后较差。据报道，由CAFs分泌的可诱导放射抵抗的因子包括表皮生长因子（EGF）、成纤维细胞生长因子4 （FGF4）和胰岛素样生长因子2 (IGF2)。这些因素赋予生存和保护信号以避免辐射诱导的细胞死亡。
靶向照射后的炎症过程可能有助于通过减少长期纤维化的存在来完全消除癌细胞。辐照后NF-KB的上调与TME内炎症细胞因子和酶的表达有关，如IL-β/6/8、Cox-2和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子。
大脑在人体中是一种独特的结构，由不同的组织类型（如星形胶质细胞、神经元、小胶质细胞）组成，导致同样独特的细胞外基质（ECM）和TME研究发现PTEN在脑部肿瘤细胞中的表达缺失，确定了星形胶质细胞释放的含有外泌体的microRNA导致PTEN抑制。PTEN抑制有助于转移性生长。此外，一项通过分析基质组成调查IMD细胞结构的研究发现，来自不同癌症类型的IMD具有相似的转移性生态位。所有观察到的病例主要位于大脑皮层；然而，观察到免疫组成的主要差异。
2.5. 代谢改变
癌症内部的代谢变化是该疾病的主要特征。Warburg效应通过戊糖磷酸途径促进糖酵解和NADPH合成，为抗氧化系统提供电子来源，最终降低细胞ROSs。其他与放射抵抗相关的葡萄糖代谢相关因素包括GLUT1膜蛋白。这种蛋白质对葡萄糖有很高的亲和力，在正常生理条件下允许较高的运输速率。
脂质代谢也在细胞辐射抵抗中起作用。增加的脂肪酸氧化（FAO）减少了RT后脂肪酸的积累。脂肪酸氧化（FAO）产物，如源自FAO的乙酰辅酶A，也通过增强辐射耐药细胞的抗吞噬作用的途径，帮助增强辐射抵抗性。除了脂质和葡萄糖代谢外，在一项通过抑制GLS和MYC靶向谷氨酰胺代谢的研究中也观察到癌细胞的放射致敏性。
大脑中的细胞代谢主要使用葡萄糖作为所需的能量来源。一项关于乳腺癌IMD的研究发现，当氧合时，参与糖酵解、氧化磷酸化和三羧酸循环的酶的表达增加，并增加了氧化还原平衡戊糖磷酸途径和谷胱甘肽途径的激活。此外，在缺乏葡萄糖的情况下，脑转移性乳腺癌细胞增加了谷氨酰胺和支链氨基酸的氧化和糖异生，从而允许非氧化戊糖途径合成嘌呤。另一项针对乳腺癌IMD的研究发现，脂肪酸结合蛋白7 （FABP7）支持细胞糖酵解表型和脂滴储存。这种调节因子有助于IMD的发展和大脑微环境中的初始存活。
2.6. 肿瘤的异质性
当不同种类的癌细胞在同一肿瘤内存在时，治疗后遗留的祖细胞问题可能会加剧。肿瘤异质性的范围很广，包括细胞的分子、细胞、遗传和空间特征的差异。在一项关于小鼠胶质瘤放射抵抗性的研究中，单细胞转录组分析确定了不同的放射抵抗性和放射敏感性组。在放射抵抗性组中，一个有高度增殖，另一个没有。研究发现肿瘤的异质性依赖于CSCs的数量，细胞间和细胞-基质间的相互作用导致生长所需的肿瘤异质性（Studies have found that tumour heterogeneity relies on the number of CSCs and that cell-cell and cell-matrix interactions lead to the tumour heterogeneity needed for growth）。
一项在乳腺癌脑转移和肝转移研究中进行转录组学分析的研究，能够生成50个基于肿瘤内表达的亚簇，用于对所有肿瘤细胞进行总体转录组学分析，证明了IMD中可能存在的肿瘤内异质性的绝对数量。在转移过程中，IMD通常具有与临床相关的基因型和表型变化，这可能导致观察到的异质性。一项研究使用来自11个不同原发灶的83个样本，对匹配的原发灶和脑转移灶进行了全外显子组测序分析，发现53%的患者包含在匹配的原发灶中未发现的潜在临床相关的脑转移灶改变。
2.7. DNA损伤修复
DNA损伤修复是辐射抵抗性的主要机制，其机制包括非同源末端连接（NHEJ）、同源重组（HR）、单链退火（SSA）、错配修复（MMR）、核苷酸切除修复（NER）和碱基切除修复（BER）[DNA damage repair serves as a main mechanism for radioresistance with mechanisms including non-homologous end joining (NHEJ), homologous recombination (HR), single strand annealing (SSA), mismatch repair (MMR), nucleotide excision repair (NER), and base excision repair (BER)]。其中，只有NHEJ和HR修复双链断裂，而HR使用受损DNA姐妹染色单体的同源序列作为模板，更不容易出错。DNA损伤反应的关键部分是对损伤的有效感知和反应。传感器传递DNA损伤信号，有时直接将DNA损伤修复蛋白招募到损伤部位。
研究发现，与匹配的原发肿瘤和未关联的全身转移相关的乳腺癌IMD中，BARD1和RAD51经常过表达。这些基因修复双链断裂，最终保护IMD免受永久性ROS DNA损伤。另一个研究结直肠癌脑转移DNA损伤反应基因特征的小组发现，相对于结直肠癌原发，IMD表现出HR和MMR的缺陷。这两项研究证明了原发性癌症及其IMD之间DNA损伤修复的差异，这可能最终影响原发性癌症和IMD之间的辐射抵抗性谱。
2.8. 非编码RNA
非编码RNA，如microRNAs在转录后调节基因表达(8)。microRNAs并不直接赋予辐射抵抗性或辐射敏感性，但通过调节基因表达，一些microRNAs通过参与相关信号通路影响辐射抵抗性。
长链非编码RNA（Long non-coding rna, lncRNAs）在肿瘤的放射抵抗性中起着重要的作用。lncRNA在细胞内的转录、染色质重塑和生物行为中发挥作用。一项研究调查了11种癌症类型中的23种lncRNA，发现13种lncRNA下调，3种lncRNA上调与放射敏感性相关，11种lncRNA上调与放射抵抗性相关。值得注意的lncRNA靶点或途径包括PSEN1、EGFR、p53、MAPK1和ERK。表1列出了重要的非编码RNA及其靶点的扩展列表，包括上述研究确定的靶点。
表1。辐射抵抗性/辐射敏感性相关的非编码RNA名称、类型、靶点、影响途径和研究。
在先前确定的参与辐射应答的非编码RNA中，很少有研究确定它们参与IMD。环状RNA circBCBM1调节miR-125a，并通过抑制miR-125a活性，促进乳腺癌向脑转移。有趣的是，在一项关于诱导胶质母细胞瘤放射抵抗性的miR的研究中，miR-125a的过表达促进了放射抵抗性。一项比较脑转移瘤与原发性非小细胞肺癌microRNA特征的研究发现，相对于原发性脑转移瘤，miR-124-3p显著上调，miR-150-5p显著下调。miR-124通过靶向CDK4促进胶质瘤细胞的放射致敏性，miR150的过表达通过细胞周期检查点上调诱导放射抵抗性。
2.9. Exosomes（外泌体）
细胞释放的外泌体含有mRNA、蛋白质、DNA片段、脂质和非编码RNA等成分，在许多癌症属性中发挥作用，如细胞间通讯、进展、与基质和TME的相互作用以及信号通路激活。在应激下，外泌体的性质发生变化，研究发现放射处理的癌细胞释放的外泌体增强了接受它们的细胞的迁移（60）。研究表明外泌体有助于建立转移前生态位。辐射诱导的外泌体在细胞辐射抗性中起关键作用。对癌细胞DNA损伤和外泌体分泌的研究发现，p53响应DNA损伤激活可增加外泌体的产生和分泌。
外泌体在IMD中发挥着多种作用，从通过帮助破坏紧密连接和调节细胞迁移来帮助启动转移到与RT后颅内失效相关。一项对接受全脑RT治疗的肺癌IMD患者的研究分析了循环外泌体整合素，他们发现整合素β3的水平与生存和局部颅内控制有关。
2.10. Methylomes（甲基化）
接受放射治疗后，细胞的甲基化组结构可能发生改变，可能促进治疗效果或引起放射抵抗性。已经发现放射敏感性和放射抵抗性癌症的甲基化组存在差异，内在和适应性放射抵抗性的甲基化组也存在差异。当比较不同反应的非小细胞肺癌的甲基组时，一项研究发现，在肿瘤抑制基因的启动子区域通常鉴定出高甲基化，而在特定基因的启动子区域则鉴定出低甲基化；发现高甲基化在放射抵抗性细胞中更为普遍。
研究已经确定并验证了放射抵抗和放射敏感非小细胞肺癌表型之间的差异甲基化基因，包括细胞存活和抗氧化相关基因SERPINB5、S100A6、CAT和BNC1。对口腔癌的研究发现，在放射抵抗性细胞中，FHIT的高甲基化是其他放射抵抗性甲基化标记物。
一项研究发现，通过多种途径促进乳腺癌脑转移的YTHDF3依赖于m6A甲基化。此外，一项关于前列腺癌IMD DNA甲基化的研究发现，IMD内的异常甲基化与PRC2复合物的活性及其突变背景有关。最终，他们的结果表明，在原发肿瘤中形成IMD需要特定的重编程要求。
2.11.自噬
作为一种细胞循环机制，自噬可以同时产生放射抵抗性和化学耐药性。最终，这种细胞自我保护机制允许细胞群体在治疗和恶劣条件下再生长。例如，葡萄糖相关蛋白GRP94通过激活促生存自噬途径直接促进IMD。这些研究进一步确定了自噬是IMD的一个原因和治疗目标。
2.12. 相关治疗方法
针对乏氧，人们正在研究各种方法，包括乏氧激活前药（HAPs）、高压氧呼吸、变构血红蛋白调节剂、氧扩散辅助分子和氧转运剂（When targeting hypoxia, various approaches are being investigated, including hypoxia-activated prodrugs (HAPs), hyperbaric oxygen breathing, allosteric haemoglobin modifiers, oxygen diffusion aide molecules, and oxygen transport agents）。由于HIF-1对乏氧和整体肿瘤表型的重要性，它也被确定为伏立诺他和苯并吡喃三唑等药物的靶标（vorinostat and benzopyranyl triazole）（图2A）。
图2。治疗方法涉及(A)乏氧，(B) CSCs, (C)细胞周期，(D)肿瘤微环境，(E)代谢变化，(F) DNA损伤修复，(G)非编码RNA， (H)外泌体，(I)甲基化和(J)自噬。
由于亚克隆之间的异质性以及肿瘤对初始治疗的反应，CSCs的靶向治疗证明具有挑战性 。尽管在临床前，论文回顾了针对急性髓性白血病等癌症的CSCs的研究方法，包括抑制HMG-Coa还原酶、WNT、组蛋白去乙酰化酶、HER2、AKT/PI3K/mTOR、ATM/Chk2途径；增加活性氧，激活AMP激酶，以及靶向免疫途径的药物 。由于JAK2等酪氨酸激酶途径与CSC放射抗性有关，酪氨酸激酶抑制剂可能被证明是一种额外的放射增敏剂（图2B）。
针对细胞周期的治疗主要靶点包括细胞周期检查点激酶CHK1和CHK2 。此外，许多类型的药物可导致细胞周期阻滞，如微管靶向药物，间接改变受影响细胞的肿瘤动力学（图2C）。
TME是治疗的另一个靶点 ，包括使用CD-24等靶点的免疫疗法来干扰肿瘤细胞和TAM的相互作用 。针对CAF的临床试验药物也正在开发中，包括旨在阻止CAF激活的小分子，对CAF进行重编程，干扰CAF介导的信号传导，以及其他与CAF相关的功能 （图2D）。
在许多针对这一代谢过程开发药物的研究中，已经发现了GLUT1转运蛋白等靶点 。除了糖酵解靶向药物外，针对脂肪酸合成和氧化、谷氨酰胺代谢、核苷酸代谢和线粒体功能的药物也在研究中 (图2E）。
诸如PARP抑制剂、铂化合物、烷基化剂、拓扑异构酶I/II抑制剂和双链断裂诱导剂等药物类型都被开发出来用于DNA修复。这些药物的作用方式要么是通过造成比可修复的DNA损伤更多的DNA损伤间接靶向DNA损伤修复，要么是通过干扰必要的修复机制直接靶向DNA损伤修复 （图2F）。
一些研究已经开始研究靶向非编码RNA作为其他治疗的致敏剂。此外，非编码RNA 也被确定为潜在的治疗方法，可用于靶向各种癌症过程 （图2G）。
由于外泌体在细胞间携带分子的能力，强的肿瘤趋向性，低毒性和免疫原性，以及在全身传播的能力，它们不是作为治疗靶点，而是作为生物分子和化学制剂等治疗的潜在载体 （图2H）。
随着组蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制剂如伏立诺他 和DNA甲基化抑制剂 的出现，修饰癌症细胞的表观遗传学和基因表达也成为新型癌症治疗药物更为普遍的途径（图2I）。
由于自噬在癌症进展和抑制中的作用相反，靶向治疗自噬是很困难的，因此提出了抑制和刺激自噬的干预措施。氯喹和羟氯喹等药物是抑制自噬的药物（94），而刺激自噬通常可以通过细胞应激发生（94），半合成维生素E衍生物α -生育酚氧乙酸等分子刺激肿瘤自噬。此外，一项回顾颅内肿瘤中自噬调节的研究描述了重新利用具有自噬调节功能的抗抑郁药，通过自噬途径的失调来诱导细胞毒性作用（图2J）。
3. 宿主相关（Host-related）因素
除了肿瘤的固有因素调节对放射治疗的反应外，放射治疗的不加区分的破坏性导致与宿主相关的因素影响可使用的治疗参数。这可以通过诸如体积效应、剂量限制性非癌组织和其他病理生理因素等因素来观察。
3.1. 体积效应和非癌组织剂量约束
体积效应描述的是放疗的急性和慢性副作用随着治疗体积的增加而增加，即由于更多的非癌组织受到照射的缘故。这个问题在不同的组织中表现不同，根据周围组织观察到不同的毒性。大脑及其所有功能的重要性使得最小化和避免神经毒性成为计划神经RT治疗时的重要考虑因素。
RT后脑毒性的范围从急性毒性（如疲劳）到更严重的毒性（如认知障碍、中枢神经系统组织坏死和内分泌功能紊乱）。SRS和WBRT在精度和剂量上的差异最终转化为不同的毒性表现。海马回避型WBRT （HA-WBRT）等技术已经被研发出来，以减少接受WBRT患者的认知障碍。然而，HA-WBRT作为一种认知保护方法的有效性受到质疑，一些研究发现与传统的WBRT相比，对认知没有显著的益处。WBRT剂量往往在20至40 Gy之间，分5至20次递送，精度相对较低，而SRS在单次治疗中提供高精度（精度为1mm）和高辐射剂量。
在一项有1-3个IMD病变的患者的研究中，随机分配到SRS + WBRT或单独SRS来测试组间认知衰退的差异，相对于SRS + WBRT，单独SRS在3个月后的认知衰退较少。在另一项关于脑转移瘤患者的长期预后的独立研究中，随机分配接受SRS或WBRT的患者，与接受WBRT的患者相比，接受SRS的长期幸存者的认知退化程度较低，这与晚期认知退化与WBRT的关联具有临床意义。
由于这些不同治疗方法的精度和最终毒性水平不同，因此需要限制剂量以保护周围组织。虽然给予的剂量对周围组织有保护作用，但如果肿瘤表现出放射抗性，这些保护剂量可能不足以损害肿瘤。
3.2. 病理生理因素
已经很好地描述了合并症如何影响癌症患者的预后。癌症的放射抵抗性是另一个结果，可受合并症/病理生理因素（如贫血和年龄）的影响。例子包括Fanconi 贫血患者由于DNA损伤修复的破坏而倾向于相对放射敏感性，以及老年患者（健康和癌症患者）通常倾向于更放射敏感性。
3.3. 外泌体
外泌体从基质细胞向乳腺癌细胞的转移已被发现，这些外泌体中的RNA通过调节STAT1/NOTCH3途径调节乳腺癌细胞内的辐射抵抗性。此外，可以通过外泌体运输的microRNA miR-208a可以通过靶向p21和改变AKT/mTOR通路来调节肺癌细胞的放射敏感性和增殖性。
4. 技术因素
在技术因素方面，有几个考虑因素会影响我们如何解释结果。例如，剂量可以以各种方式规定，导致均匀或不均匀的剂量分布，并且总靶体积（GTV），临床靶体积（CTV）和计划靶体积（PTV）的定义可能存在变化。即使是使用的技术也会对肿瘤产生生物效应；例如，一项研究发现，在接受伽玛刀（GK）和直线加速器（LINAC）治疗的患者中，接受SRS治疗的寡核苷酸脑转移瘤的转录组学差异。最终，最关键的是肿瘤的可视化和靶向性。
目前的放射治疗计划要求医生根据他们的治疗计划来确定和确定要治疗的区域，计算机断层扫描（CT）扫描通常与磁共振成像（MRI）融合。然而，多模态图像通常用于准确确定GTV，其中包括正电子发射断层扫描（PET）扫描。在治疗脑转移瘤时，人们普遍认为，用于治疗计划的MRI在第一次治疗时不应超过7至14天，以减少位置遗漏的风险，并且必须检查几何保真度，因为单独检查几何保真度可能导致靶向错误。随着放射治疗系统的技术进步，对MRI实时成像的要求越来越高，以便在每个部分之前验证靶标的位置。MR LINAC代表了一项技术壮举，即MRI和LINAC相结合，允许此类验证和实时在线自适应性放疗。这项技术与大脑相关，正如Tan报道的，在5天的大分割立体定向RT治疗过程中，脑转移瘤的手术瘤腔CTV显著动态变化。此外，越来越多的证据表明，高级别胶质瘤在治疗过程中会发生动态变化，如果在应用小边缘外扩时不能看到肿瘤，则可能导致位置上的缺失。
5. 概率的因素
由于DNA是RT的目标，因此所造成的损害的严重性与一定程度的概率有关。此外，尽管与肿瘤动力学高度相关，肿瘤内任何给定细胞的细胞周期阶段是另一个概率问题。
5.1. DNA损伤的随机严重性（ Random gravity）
RT是一种非靶向治疗类型，没有可用的机制来靶向DNA受损部分。正因为如此，概率决定了被破坏的部分是细胞存活所必需的基因还是临床无关的区域。
5.2. 细胞周期
在细胞周期的不同阶段，姊妹染色单体的接近性和DNA损伤修复途径的活性存在差异，因此辐射抵抗性的差异是以阶段依赖的方式发生的。一般来说，S期晚期和G2期是耐辐射的，因为姐妹染色单体在这些阶段接近，这使得同源重组的DNA损伤修复机制不容易出错。非同步细胞周期提供了另一层肿瘤异质性，这可能导致肿瘤内RT反应的额外差异。
6.脑转移瘤的放射抵抗性综述
自Douglas Hanahan和Robert A. Weinberg最初的工作以来，癌症的其他特征已经被确定，辐射抵抗性的机制也可以这样说，自Peters等的主题演讲以来，许多新的潜在的辐射抵抗性机制被确定。在肿瘤相关因素、与宿主相关因素、技术因素和概率因素四大类中，已经确定了辐射抵抗性的一般机制。其中包括乏氧，克隆/癌症干细胞，肿瘤动力学，肿瘤微环境，代谢改变，肿瘤异质性，DNA损伤修复，非编码RNA，外泌体，甲基化组和自噬作为肿瘤相关因素；病理生理因素，以及体积效应和非癌组织-剂量约束作为宿主的相关因素；作为技术因素的机器、技术和规划策略；DNA损伤的随机严重性和细胞周期作为概率因素。
由于每种机制的广谱性，尽管已经确定了针对许多这些因素的治疗方法，但对其应用以促进放射致敏的进一步研究将是必要的。在脑转移的背景下，这些一般机制是相关的，并在可观察到的放射抵抗性中发挥潜在作用。随着可能导致脑转移瘤的原发癌症的多样性，原发癌症类型之间的影响差异可能导致其中一些机制的显着差异，最终导致患者之间脑转移瘤的放射抵抗性水平不同。随着这些机制的多样性及其在不同原发肿瘤类型脑转移中的应用，研究脑转移瘤中的这些机制及其起源癌症类型的背景将进一步加深我们对脑转移瘤放射抵抗性的理解。
