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引言

細(xì)胞因子通常大小在5至25 kDa之間，主要由免疫細(xì)胞在感染、炎癥、損傷或各種刺激下產(chǎn)生。它們也由各種其他細(xì)胞產(chǎn)生，包括成纖維細(xì)胞、上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞。細(xì)胞因子介導(dǎo)細(xì)胞間通訊，在促進(jìn)免疫以及促進(jìn)或抑制細(xì)胞分化和增殖方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。它們?cè)谀[瘤微環(huán)境（TME）中也起著重要作用，在那里它們協(xié)調(diào)免疫和炎癥反應(yīng)。

由于其對(duì)免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用及其對(duì)TME中腫瘤進(jìn)展的影響，某些細(xì)胞因子已被認(rèn)為是潛在的癌癥免疫療法。事實(shí)上，細(xì)胞因子作為抗癌藥物有著悠久的歷史，可以追溯到20世紀(jì)70年代， IFN-α和IL-2是用于癌癥治療的第一批細(xì)胞因子。從那時(shí)起，大量的臨床前實(shí)驗(yàn)和研究證實(shí)了細(xì)胞因子的抗癌活性。多種細(xì)胞因子，包括粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子（GM-CSF）、IFN-γ、IL-15、IL-12和IL-21，目前正在進(jìn)行臨床試驗(yàn)。

細(xì)胞因子治療走過40年荊棘之路。隨著腫瘤靶向遞送、合成生物學(xué)等技術(shù)的成熟，這些曾經(jīng)的“危險(xiǎn)分子”正蛻變?yōu)榭拱┪淦鲙?kù)中的精準(zhǔn)制導(dǎo)武器。

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一、細(xì)胞因子臨床研究現(xiàn)狀

截至2023年6月，根據(jù)臨床試驗(yàn)適應(yīng)癥，最活躍的臨床試驗(yàn)是干擾素，其次是IL-2、GM-CSF、TGF-β、IL-12和IL-15。其中，針對(duì)癌癥的臨床試驗(yàn)按以下順序出現(xiàn)：IL-2、GM-CSF、IFN、IL-12、TGF-β和IL-15。2000年之前，抗癌細(xì)胞因子的大量開發(fā)都集中在細(xì)胞因子IL-2、GM-CSF和IFN上，然而，隨著人們對(duì)癌癥免疫療法的興趣不斷增加，可以觀察到對(duì)細(xì)胞因子如IL-2、IL-15和TGF-β的研究呈持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì)。

抗癌細(xì)胞因子主要用于血液學(xué)癌癥、泛癌癥、黑色素瘤、腎細(xì)胞癌、神經(jīng)母細(xì)胞瘤/膠質(zhì)母細(xì)胞瘤和乳腺等適應(yīng)癥。雖然某些細(xì)胞因子，如干擾素，通過抗增殖作用表現(xiàn)出直接的抗癌作用，但大多數(shù)抗癌細(xì)胞因子并不特異性靶向癌癥細(xì)胞。相反，它們作用于更廣泛的腫瘤微環(huán)境，因此被開發(fā)用于泛腫瘤適應(yīng)癥。由于細(xì)胞因子對(duì)癌癥細(xì)胞的直接細(xì)胞毒性較低，大多數(shù)臨床試驗(yàn)積極將細(xì)胞因子與其他治療結(jié)合使用，而不是單獨(dú)使用，以此來(lái)最大限度地提高治療效果。此外，細(xì)胞因子除了TGF-β以外主要被開發(fā)為激動(dòng)劑，通過激活腫瘤微環(huán)境提供抗癌作用。

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二、白細(xì)胞介素-2

IL-2是目前發(fā)展抗癌免疫療法的主要細(xì)胞因子。IL-2是一種15.5 kDa的小糖基化蛋白，具有四束α-螺旋結(jié)構(gòu)，主要由抗原激活的CD4+和CD8+T細(xì)胞產(chǎn)生。此外，幼稚T細(xì)胞、NK細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞也可以產(chǎn)生。分泌的IL-2與具有三個(gè)不同亞基的變構(gòu)受體復(fù)合物結(jié)合，即IL-2Rα（CD25）、IL-2Rβ（CD122）和共享γ鏈（CD132），主要在活化的T淋巴細(xì)胞、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞、成熟DC和B細(xì)胞上表達(dá)。

IL-2的作用取決于IL-2水平，其中低水平的IL-2主要促進(jìn)CD4+T細(xì)胞分化為卵泡輔助性或中樞記憶性T細(xì)胞。特別是IL-2在腫瘤微環(huán)境中對(duì)效應(yīng)CD8+T細(xì)胞和NK細(xì)胞的分化、擴(kuò)增和激活起著關(guān)鍵作用，從而產(chǎn)生抗癌作用。IL-2于1992年被美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準(zhǔn)用于治療轉(zhuǎn)移性腎細(xì)胞癌，隨后于1998年被批準(zhǔn)用于治療移植性黑色素瘤。從那時(shí)起，IL-2作為各種癌癥類型的免疫抗癌細(xì)胞因子不斷發(fā)展。

直到2000年，90%以上的 IL-2是以天然的形式開發(fā)的，但自2000年以來(lái)，以細(xì)胞因子融合蛋白的形式開發(fā)一直在穩(wěn)步推進(jìn)。自20世紀(jì)20年代以來(lái)，天然或突變蛋白形式的IL-2的開發(fā)趨于明顯減少，而各種技術(shù)在IL-2中的應(yīng)用逐漸增加，IL-2臨床試驗(yàn)的總體比例有顯著增加的趨勢(shì)。這些技術(shù)主要是為了最大限度地提高IL-2的活性，IL-2突變體主要調(diào)節(jié)與IL-2Rβ和γ受體的親和力，而與IL-2Rα的親和力較低。此外，通過聚乙二醇化推進(jìn)IL-2前藥技術(shù)以及將IL-2與細(xì)胞和基因治療相結(jié)合，也是IL-2開發(fā)的重要方向。 -04-三、白細(xì)胞介素-12IL-12是一種75kDa大小的細(xì)胞因子，由兩個(gè)亞基p40和p35組成。它被認(rèn)為主要通過誘導(dǎo)NK細(xì)胞和細(xì)胞毒性CD8+T細(xì)胞的增殖來(lái)表現(xiàn)出抗癌活性。然而，IL-12在臨床應(yīng)用中存在局限性，因?yàn)楝F(xiàn)有的研究結(jié)果表明，IL-12會(huì)引起全身炎癥反應(yīng)，有時(shí)還會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的骨髓毒性和肝毒性。

在抗癌細(xì)胞因子中，IL-12直到2010年才得到積極開發(fā)，此后其作為抗癌細(xì)胞因子的開發(fā)迅速增加。特別值得注意的是，自2010年以來(lái)，超過一半的藥物主要以基因治療的形式開發(fā)。盡管IL-2已通過實(shí)驗(yàn)證明具有抗癌作用，但在臨床試驗(yàn)中，通過重組蛋白全身給藥在可接受的劑量下產(chǎn)生的療效較小，并伴有相對(duì)較高的毒性。因此，為了解決這個(gè)問題，人們正在積極努力通過基因治療開發(fā)藥物形式，旨在將IL-12定位到腫瘤微環(huán)境中，以盡量減少全身暴露。自2005年以來(lái)，這些新技術(shù)的引入導(dǎo)致進(jìn)入臨床試驗(yàn)的IL-12數(shù)量穩(wěn)步增加。通過針對(duì)腫瘤微環(huán)境的局部遞送技術(shù)，與其他細(xì)胞因子相比，IL-12似乎更側(cè)重于實(shí)體癌而非血癌。

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四、白細(xì)胞介素-15

IL-15是最有前景的強(qiáng)效抗癌細(xì)胞因子之一。IL-15是一種14~15kDa的細(xì)胞因子，在先天性和適應(yīng)性免疫反應(yīng)中起著關(guān)鍵作用。與IL-2一樣，IL-15具有四個(gè)α螺旋，與IL-2共享IL-2受體亞單位IL-2Rβ（CD122）和共γ鏈（CD132）。因此，IL-15在淋巴細(xì)胞和NK細(xì)胞上的功能與IL-2非常相似。此外，IL-15被認(rèn)為比IL-2更有效，因?yàn)樗鼘?duì)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞沒有影響，而IL-2促進(jìn)CD25+Foxp3 T調(diào)節(jié)細(xì)胞的發(fā)育和維持。此外，IL-15激活的JAK/STAT通路的關(guān)鍵下游靶點(diǎn)之一是NK細(xì)胞。IL-15可以通過上調(diào)穿孔素和顆粒酶B等分子的表達(dá)來(lái)增強(qiáng)NK細(xì)胞的增殖和細(xì)胞毒性，從而誘導(dǎo)癌癥細(xì)胞凋亡。IL-15還可以激活其他免疫細(xì)胞，如細(xì)胞毒性CD8+和記憶T細(xì)胞以及樹突狀細(xì)胞，這有助于抗腫瘤反應(yīng)。

與IL-12一樣，IL-15自2010年以來(lái)一直在積極開發(fā)，并被應(yīng)用于血液系統(tǒng)癌癥和各種實(shí)體瘤。自2010年以來(lái)，各種技術(shù)平臺(tái)已被用于開發(fā)抗癌細(xì)胞因子IL-15，天然IL-15的開發(fā)相對(duì)減少。具體而言，主要的開發(fā)形式涉及創(chuàng)建結(jié)合IL-15突變蛋白和Fc的融合蛋白，以及誘導(dǎo)CAR-NK細(xì)胞中IL-15表達(dá)的基因細(xì)胞治療。

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五、白細(xì)胞介素-21

IL-21是一種細(xì)胞因子，與IL-2和IL-15共享一個(gè)共同的γ受體。IL-21促進(jìn)B細(xì)胞分化為漿細(xì)胞，調(diào)節(jié)免疫球蛋白的產(chǎn)生，控制CD4+和CD8+T細(xì)胞的增殖和/或效應(yīng)功能，并限制Tregs的分化。它作為一種潛在的抗癌免疫療法，由于其刺激免疫系統(tǒng)和增強(qiáng)抗腫瘤反應(yīng)的能力而獲得了相當(dāng)大的關(guān)注。

與其他細(xì)胞因子相比，IL-21作為抗腫瘤藥物的臨床開發(fā)進(jìn)展并不積極。IL-21臨床開發(fā)始于2004年，截至2023年7月，共進(jìn)行了14項(xiàng)臨床試驗(yàn)，主要適應(yīng)癥為血液學(xué)癌癥、泛腫瘤、黑色素瘤和腎細(xì)胞癌。其中，11項(xiàng)使用了IL-21的天然形式，3項(xiàng)正在開發(fā)與白蛋白融合蛋白形式的IL-21。

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六、干擾素

干擾素是一種具有悠久抗癌歷史的細(xì)胞因子。它們主要分為三種類型：I型，包括IFN-α、IFN-β、IFN-ω和IFN-τ；II型，包括IFN-γ；以及最新公認(rèn)的III型，包括IFN-λ。IFN-α是FDA于1986年批準(zhǔn)的第一種用于治療毛細(xì)胞白血病的抗癌細(xì)胞因子。從那時(shí)起，IFN-α已應(yīng)用于慢性粒細(xì)胞白血病和一些實(shí)體瘤患者，如黑色素瘤和癌癥，以及毛細(xì)胞白血病。IFN是癌癥治療中繼IL-2和GM-CSF之后臨床研究第三活躍的細(xì)胞因子。然而，自2000年初以來(lái)，干擾素治療癌癥適應(yīng)癥的臨床試驗(yàn)與其他細(xì)胞因子相比繼續(xù)顯著下降。癌癥適應(yīng)癥與其他細(xì)胞因子沒有太大差異，主要涉及血液系統(tǒng)癌癥、泛腫瘤、黑色素瘤和腎細(xì)胞癌。

大多數(shù)臨床試驗(yàn)都是以天然細(xì)胞因子的形式開發(fā)的。除了天然形式的干擾素外，干擾素聚乙二醇化是一個(gè)重要方向，主要用于延長(zhǎng)干擾素的半衰期并提高臨床試驗(yàn)的療效。在干擾素類型中，IFN-α主要用于抗癌臨床試驗(yàn)（n=349），其次IFN-γ也被開發(fā)為抗癌細(xì)胞因子（n=25）。IFN-β也正在被開發(fā)為一種抗癌細(xì)胞因子（n=14），基因細(xì)胞治療技術(shù)（n=10）在IFN-β抗癌臨床試驗(yàn)中的應(yīng)用相對(duì)較高。

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七、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β

TGF-β由許多癌癥細(xì)胞分泌，并通過參與癌癥增殖和腫瘤微環(huán)境（TME）免疫在癌癥進(jìn)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用。由于TGF-β誘導(dǎo)癌癥細(xì)胞侵襲性、干性和治療耐藥性，并且有助于TME中調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的產(chǎn)生，從而促進(jìn)抗腫瘤免疫抑制。因此，抑制TGF-β信號(hào)傳導(dǎo)被認(rèn)為是提高當(dāng)前和未來(lái)免疫療法療效的關(guān)鍵方法。

TGF-β自2015年以來(lái)一直在積極進(jìn)行臨床試驗(yàn)，主要用于泛腫瘤適應(yīng)癥。超過66%的試驗(yàn)集中在抗TGF-β抗體和融合蛋白的開發(fā)。

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八、粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子

GM-CSF是一種細(xì)胞因子，在腫瘤微環(huán)境中驅(qū)動(dòng)髓系細(xì)胞亞群的產(chǎn)生，包括中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞。GM-CSF的臨床試驗(yàn)在2010年之前趨于穩(wěn)定增長(zhǎng)，但此后明顯下降。抗腫瘤適應(yīng)癥與其他細(xì)胞因子臨床試驗(yàn)沒有顯著差異。作為一種抗腫瘤細(xì)胞因子，大約80%的與GM-CSF相關(guān)的臨床試驗(yàn)是使用天然細(xì)胞因子開發(fā)的，而剩下的20%則被應(yīng)用于細(xì)胞基因療法。特別是，多項(xiàng)臨床研究使用GM-CSF增強(qiáng)癌癥免疫力或激活疫苗接種。

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九、細(xì)胞因子作為抗癌治療的挑戰(zhàn)

限制細(xì)胞因子治療臨床應(yīng)用的一個(gè)主要因素是細(xì)胞因子免疫反應(yīng)的復(fù)雜性。細(xì)胞因子的作用機(jī)制和相互作用尚不完全清楚。細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)可以顯示高度冗余，其中多種細(xì)胞因子通常激活相同的下游通路。此外，細(xì)胞因子可以發(fā)揮多效性作用，同時(shí)調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境（TME）中的多種細(xì)胞功能，使其作用高度復(fù)雜。即使是相同的細(xì)胞因子也可以根據(jù)其在周圍環(huán)境中的相互作用表現(xiàn)出增殖或抗增殖作用。雖然這種復(fù)雜性能夠精細(xì)地控制免疫反應(yīng)，但由于腫瘤微環(huán)境中的補(bǔ)償機(jī)制，它可能會(huì)導(dǎo)致效果不足。

另一方面，全身毒性，如血管滲漏綜合征、中樞神經(jīng)系統(tǒng)毒性和心臟毒性，也帶來(lái)了問題，并限制了臨床應(yīng)用中足夠劑量的使用。此外，體內(nèi)半衰期短不僅會(huì)降低藥物療效，還會(huì)降低患者對(duì)頻繁給藥的依從性。

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結(jié)語(yǔ)

盡管存在一些局限性，但抗癌細(xì)胞因子治療正在成為抗癌免疫治療的新前沿。科學(xué)家們正在采用各種技術(shù)平臺(tái)來(lái)解決與抗癌細(xì)胞因子治療相關(guān)的問題。隨著新一代細(xì)胞因子藥物（如N-803）的獲批，癌癥免疫治療有望迎來(lái)更安全、高效的"細(xì)胞因子2.0時(shí)代"。

參考資料：

1.Current Development Status of Cytokines for Cancer Immunotherapy. Biomol Ther (Seoul). 2024 Jan 1;32(1):13–24

       原文標(biāo)題 : 細(xì)胞因子在癌癥免疫治療中的當(dāng)前發(fā)展趨勢(shì)