吉西他滨是治疗非小细胞肺癌（NSCLC）的常用药物，其疗效在晚期非小细胞肺癌的多个III期临床研究中得到验证，也可用于NSCLC的术后辅助治疗。那么这么有效的药物是否可以联合放疗治疗不能手术的III期NSCLC呢？临床前研究发现吉西他滨有潜在的放疗增敏作用，具体作用机制目前还不十分清楚。随后的研究确定，吉西他滨介导的放疗增敏效果可以持续24-72小时。
由于临床前研究的结果，吉西他滨同步放疗能够达到放疗增敏、提高疗效的结果。I期临床研究开始了，实验中7例（87%）患者出现原发灶的缩小。然而付出的代价也是高昂的，3例患者出现治疗相关性死亡，3例出现严重的放疗毒性并发症，而另外2例患者也出现了其他严重毒副作用。基于这项研究的教训，吉西他滨同步放疗的推荐被改写。首先，吉西他滨的剂量必须下调，第二，胸部放疗的范围要缩小。
放疗后吉西他滨巩固治疗的患者毒性没有明显增加，除了报道的放射记忆事件。但是一旦出现，必须立即终止吉西他滨治疗。一项II期研究，采用吉西他滨联合卡铂诱导化疗2周期，随后吉西他滨同步放疗。虽然整体的ORR达到68.4%，但由于出现1例治疗相关性死亡，31.6%（6/19）的患者发生3-5级的放射性肺炎，而被迫终止。
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