引言

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

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

       細胞因子治療走過(guò)40年荊棘之路。隨著(zhù)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"危險分子"正蛻變?yōu)榭拱┪淦鲙熘械木珳手茖淦鳌?/p>

       一、細胞因子臨床研究現狀

       截至2023年6月，根據臨床試驗適應癥，最活躍的臨床試驗是干擾素，其次是IL-2、GM-CSF、TGF-β、IL-12和IL-15。其中，針對癌癥的臨床試驗按以下順序出現：IL-2、GM-CSF、IFN、IL-12、TGF-β和IL-15。2000年之前，抗癌細胞因子的大量開(kāi)發(fā)都集中在細胞因子IL-2、GM-CSF和IFN上，然而，隨著(zhù)人們對癌癥免疫療法的興趣不斷增加，可以觀(guān)察到對細胞因子如IL-2、IL-15和TGF-β的研究呈持續增長(cháng)趨勢。

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

       二、白細胞介素-2

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

       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細胞分化為卵泡輔助性或中樞記憶性T細胞。特別是IL-2在腫瘤微環(huán)境中對效應CD8+T細胞和NK細胞的分化、擴增和激活起著(zhù)關(guān)鍵作用，從而產(chǎn)生抗癌作用。IL-2于1992年被美國食品藥品監督管理局（FDA）批準用于治療轉移性腎細胞癌，隨后于1998年被批準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(lèi)型的免疫抗癌細胞因子不斷發(fā)展。

       直到2000年，90%以上的 IL-2是以天然的形式開(kāi)發(fā)的，但自2000年以來(lái)，以細胞因子融合蛋白的形式開(kāi)發(fā)一直在穩步推進(jìn)。自20世紀20年代以來(lái)，天然或突變蛋白形式的IL-2的開(kāi)發(fā)趨于明顯減少，而各種技術(shù)在IL-2中的應用逐漸增加，IL-2臨床試驗的總體比例有顯著(zhù)增加的趨勢。這些技術(shù)主要是為了最大限度地提高IL-2的活性，IL-2突變體主要調節與IL-2Rβ和γ受體的親和力，而與IL-2Rα的親和力較低。此外，通過(guò)聚乙二醇化推進(jìn)IL-2前藥技術(shù)以及將IL-2與細胞和基因治療相結合，也是IL-2開(kāi)發(fā)的重要方向。

       三、白細胞介素-12

       IL-12是一種75kDa大小的細胞因子，由兩個(gè)亞基p40和p35組成。它被認為主要通過(guò)誘導NK細胞和細胞毒性CD8+T細胞的增殖來(lái)表現出抗癌活性。然而，IL-12在臨床應用中存在局限性，因為現有的研究結果表明，IL-12會(huì )引起全身炎癥反應，有時(shí)還會(huì )導致嚴重的骨髓毒性和肝毒性。

       在抗癌細胞因子中，IL-12直到2010年才得到積極開(kāi)發(fā)，此后其作為抗癌細胞因子的開(kāi)發(fā)迅速增加。特別值得注意的是，自2010年以來(lái)，超過(guò)一半的藥物主要以基因治療的形式開(kāi)發(fā)。盡管IL-2已通過(guò)實(shí)驗證明具有抗癌作用，但在臨床試驗中，通過(guò)重組蛋白全身給藥在可接受的劑量下產(chǎn)生的療效較小，并伴有相對較高的毒性。因此，為了解決這個(gè)問(wèn)題，人們正在積極努力通過(guò)基因治療開(kāi)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)的引入導致進(jìn)入臨床試驗的IL-12數量穩步增加。通過(guò)針對腫瘤微環(huán)境的局部遞送技術(shù)，與其他細胞因子相比，IL-12似乎更側重于實(shí)體癌而非血癌。

       四、白細胞介素-15

       IL-15是最有前景的強效抗癌細胞因子之一。IL-15是一種14~15kDa的細胞因子，在先天性和適應性免疫反應中起著(zhù)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在淋巴細胞和NK細胞上的功能與IL-2非常相似。此外，IL-15被認為比IL-2更有效，因為它對調節性T細胞沒(méi)有影響，而IL-2促進(jìn)CD25+Foxp3 T調節細胞的發(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細胞。IL-15可以通過(guò)上調穿孔素和顆粒酶B等分子的表達來(lái)增強NK細胞的增殖和細胞毒性，從而誘導癌癥細胞凋亡。IL-15還可以激活其他免疫細胞，如細胞毒性CD8+和記憶T細胞以及樹(shù)突狀細胞，這有助于抗腫瘤反應。

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

       五、白細胞介素-21

       IL-21是一種細胞因子，與IL-2和IL-15共享一個(gè)共同的γ受體。IL-21促進(jìn)B細胞分化為漿細胞，調節免疫球蛋白的產(chǎn)生，控制CD4+和CD8+T細胞的增殖和/或效應功能，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和增強抗腫瘤反應的能力而獲得了相當大的關(guān)注。

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

       六、干擾素

       干擾素是一種具有悠久抗癌歷史的細胞因子。它們主要分為三種類(lèi)型：I型，包括IFN-α、IFN-β、IFN-ω和IFN-τ；II型，包括IFN-γ；以及最新公認的III型，包括IFN-λ。IFN-α是FDA于1986年批準的第一種用于治療毛細胞白血病的抗癌細胞因子。從那時(shí)起，IFN-α已應用于慢性粒細胞白血病和一些實(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胞因子。然而，自2000年初以來(lái)，干擾素治療癌癥適應癥的臨床試驗與其他細胞因子相比繼續顯著(zhù)下降。癌癥適應癥與其他細胞因子沒(méi)有太大差異，主要涉及血液系統癌癥、泛腫瘤、黑色素瘤和腎細胞癌。

       大多數臨床試驗都是以天然細胞因子的形式開(kāi)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(cháng)干擾素的半衰期并提高臨床試驗的療效。在干擾素類(lèi)型中，IFN-α主要用于抗癌臨床試驗（n=349），其次IFN-γ也被開(kāi)發(fā)為抗癌細胞因子（n=25）。IFN-β也正在被開(kāi)發(fā)為一種抗癌細胞因子（n=14），基因細胞治療技術(shù)（n=10）在IFN-β抗癌臨床試驗中的應用相對較高。

       七、轉化生長(cháng)因子-β

       TGF-β由許多癌癥細胞分泌，并通過(guò)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誘導癌癥細胞侵襲性、干性和治療耐藥性，并且有助于TME中調節性T細胞的產(chǎn)生，從而促進(jìn)抗腫瘤免疫抑制。因此，抑制TGF-β信號傳導被認為是提高當前和未來(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，主要用于泛腫瘤適應癥。超過(guò)66%的試驗集中在抗TGF-β抗體和融合蛋白的開(kāi)發(fā)。

       八、粒細胞巨噬細胞集落刺激因子

       GM-CSF是一種細胞因子，在腫瘤微環(huán)境中驅動(dòng)髓系細胞亞群的產(chǎn)生，包括中性粒細胞、單核細胞、巨噬細胞和樹(shù)突狀細胞。GM-CSF的臨床試驗在2010年之前趨于穩定增長(cháng)，但此后明顯下降?？鼓[瘤適應癥與其他細胞因子臨床試驗沒(méi)有顯著(zhù)差異。作為一種抗腫瘤細胞因子，大約80%的與GM-CSF相關(guān)的臨床試驗是使用天然細胞因子開(kāi)發(fā)的，而剩下的20%則被應用于細胞基因療法。特別是，多項臨床研究使用GM-CSF增強癌癥免疫力或激活疫苗接種。

       九、細胞因子作為抗癌治療的挑戰

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

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

       結語(yǔ)

       盡管存在一些局限性，但抗癌細胞因子治療正在成為抗癌免疫治療的新前沿?？茖W(xué)家們正在采用各種技術(shù)平臺來(lái)解決與抗癌細胞因子治療相關(guān)的問(wèn)題。隨著(zhù)新一代細胞因子藥物（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