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細(xì)胞因子治療

隨著分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和醫(yī)學(xué)生物技術(shù)的不斷發(fā)展,生物治療學(xué)作為一門新的學(xué)科,在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中應(yīng)運(yùn)而生。在生物治療中,包括細(xì)胞因子、單克隆抗體、干細(xì)胞移植、免疫細(xì)胞、腫瘤疫苗等生物技術(shù)藥物產(chǎn)品,其中細(xì)胞因子的應(yīng)用最為廣泛。

細(xì)胞因子在先天性和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)中介導(dǎo)增殖和信號激活,在機(jī)體免疫應(yīng)答過程中起著十分重要的作用??刂泼庖叻磻?yīng)的細(xì)胞因子是免疫調(diào)節(jié)的重要組成部分(圖1)。

細(xì)胞因子對多種類型的免疫細(xì)胞產(chǎn)生刺激和抑制信號

圖1. 細(xì)胞因子對多種類型的免疫細(xì)胞產(chǎn)生刺激和抑制信號

*圖片來源于Hematol Oncol Clin N Am 上的出版物 [1]

細(xì)胞因子在疾病治療中得以應(yīng)用,但可能會(huì)受到毒性的限制。因?yàn)榧?xì)胞因子能觸發(fā)下游分子,包括其他炎癥細(xì)胞因子,或因產(chǎn)生的反調(diào)節(jié)物質(zhì)使得某些重要的分子喪失活性,比如對正常生理保護(hù)很重要的抑制分子,這些抑制分子可以防止對病原體的過度反應(yīng)和細(xì)胞損傷,避免自體免疫反應(yīng)。目前,世界上已批準(zhǔn)上市的細(xì)胞因子產(chǎn)品有20多種,用于多種疾病的預(yù)防和治療。本文主要介紹治療癌癥所涉及的細(xì)胞因子,包括IL-2、IL-4IL-6、IL-12、IL-15、IL-21、TGFβ和GM-CSF。

IL-2

IL-2能促進(jìn)T細(xì)胞和NK細(xì)胞的活化和增殖。IL-2能刺激NK細(xì)胞分泌各種細(xì)胞因子。IL-2是唯一一個(gè)從激活T細(xì)胞的純化產(chǎn)物用于商業(yè)化的重組分子,其獲取方便,在臨床已得到應(yīng)用。目前仍有許多關(guān)于IL-2在不同腫瘤免疫治療中的研究[2]。

重組人白介-素2(rhIL-2)是基因重組產(chǎn)品,于1992年被FDA批準(zhǔn)用于治療黑色素瘤,1998年被批準(zhǔn)用于治療腎癌。早期對其作用機(jī)制的研究使人們對惡性和非惡性狀態(tài)下細(xì)胞和細(xì)胞因子的相互作用有了更高的認(rèn)識,而最近的研究則集中在提高IL-2的治療指數(shù),改善其在抗原特異性和非特異性治療中的應(yīng)用策略。

IL2能激活T細(xì)胞,但不好的方面是,IL2也能激活Treg調(diào)節(jié)細(xì)胞,Treg細(xì)胞能抑制T細(xì)胞的激活和腫瘤殺傷性。此外,IL2還可以誘導(dǎo)活化T細(xì)胞的凋亡,引起T細(xì)胞過度分化,形成殺傷能力較弱的老化T細(xì)胞。目前,普遍觀點(diǎn)認(rèn)為IL2是T細(xì)胞的調(diào)節(jié)劑而不是激活劑。因此,IL2很有可能被其他白細(xì)胞介素如IL7、IL15、IL21等取代的趨勢。

IL-4

IL-4的功能包括刺激活化的B細(xì)胞和T細(xì)胞增殖、CD4+T細(xì)胞分化為Ⅱ型輔助T細(xì)胞、刺激Th2分泌IL-4、IL-5、IL-6、IL-10和IL-13等。IL-4在調(diào)節(jié)體液免疫和適應(yīng)性免疫中起著關(guān)鍵作用,可誘導(dǎo)B細(xì)胞抗體類轉(zhuǎn)換為IgE,上調(diào)MHCⅡ的產(chǎn)生。IL-4可抑制巨噬細(xì)胞的生長,誘導(dǎo)單核細(xì)胞向DC細(xì)胞分化。

IL-4用于膠質(zhì)瘤治療的策略是使用膠質(zhì)瘤細(xì)胞和IL-4基因轉(zhuǎn)染的成纖維細(xì)胞進(jìn)行疫苗接種[3]。復(fù)發(fā)的膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(GBM)或無細(xì)胞星形細(xì)胞瘤的成年參與者進(jìn)行了復(fù)發(fā)腫瘤的大面積全切除術(shù),然后用經(jīng)IL-4和胸苷激酶基因逆轉(zhuǎn)錄的成纖維細(xì)胞與X線輻照的膠質(zhì)瘤細(xì)胞混合接種2次。接種2次的患者均有良好的臨床反應(yīng)[4]。

IL-6

IL-6又稱B細(xì)胞刺激因子2(BSF-2)、B細(xì)胞分化因子(BCDF)或肝細(xì)胞刺激因子(HSF),具有復(fù)雜的生物學(xué)效應(yīng),包括促進(jìn)T細(xì)胞表面IL-2r的表達(dá)、在感染或創(chuàng)傷引起的急性炎癥時(shí)誘導(dǎo)急性期反應(yīng)性蛋白的合成、促進(jìn)B細(xì)胞增殖、分化和抗體的產(chǎn)生。

最開始,IL-6在許多動(dòng)物模型中顯示出抗腫瘤活性,所以它被應(yīng)用于臨床試驗(yàn),采用最初的研究設(shè)計(jì),包括評估靜脈和皮下給藥途徑。但是,與其他細(xì)胞因子類似,IL-6引起非特異性炎癥毒性,如發(fā)熱、寒戰(zhàn)和疲勞。此外,IL-6的劑量限制導(dǎo)致血小板增多、室上性心律失常和中樞神經(jīng)系統(tǒng)毒性,治療效果不足以作為單藥進(jìn)一步用于癌癥[5][6]。近來,研究者發(fā)現(xiàn)IL-6可能具有促腫瘤、免疫抑制和促血管生成的作用,目前正在進(jìn)行針對多種腫瘤的IL-6阻斷抗體的臨床試驗(yàn)[7]。

IL-12

在目前發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞因子中,IL-12對體內(nèi)免疫活性細(xì)胞的誘導(dǎo)和調(diào)節(jié)作用最強(qiáng)、最廣泛。一方面,IL-12參與了機(jī)體的抗腫瘤、抗過敏和抗感染過程;另一方面,IL-12的過量產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致機(jī)體免疫調(diào)節(jié)失衡,導(dǎo)致自身免疫性疾病。

IL-12作為一種抗腫瘤藥物在臨床前模型中的評估已很廣泛。針對各種惡性腫瘤,利用IL-12免疫刺激特性,例如IL-12對抗原呈遞細(xì)胞的強(qiáng)效刺激而產(chǎn)生的疫苗佐劑活性[8][9]。在免疫檢查點(diǎn)阻斷方法出現(xiàn)之前,rhIL-12在眾多動(dòng)物模型中被認(rèn)為是很有前景的抗癌細(xì)胞因子,包括參與細(xì)胞毒性化療治療[10]。

IL-15

IL-15與IL-2共享γc受體亞基,刺激T細(xì)胞的活化和增殖。在免疫細(xì)胞治療中,IL-15的優(yōu)勢是不會(huì)引起活化T細(xì)胞的凋亡,另一個(gè)特點(diǎn)是維持記憶T細(xì)胞,在抗腫瘤活性中起著重要作用。IL-15的抗腫瘤特性源于其對CD8+效應(yīng)T細(xì)胞的刺激活性,同時(shí)IL-15可以激活NK細(xì)胞、NKT細(xì)胞和γδT細(xì)胞。IL-15對成熟NK細(xì)胞存活方面作用,可能由白血病-2抗凋亡蛋白(bcl-2)的表達(dá)所介導(dǎo)[11],這也提示IL-15在癌癥免疫治療中潛在的價(jià)值。

IL-21

與IL-2家族的其他成員相似,IL-21通過復(fù)合物受體(特異性受體亞基和IL-2受體γc亞基組成)來發(fā)揮其生物學(xué)功能。IL-21的功能包括,促進(jìn)CD4+和CD8+T細(xì)胞的增殖,增強(qiáng)CD8+T細(xì)胞和NK細(xì)胞的細(xì)胞毒性,而不引起的細(xì)胞凋亡。

與IL-2相比,IL-21的關(guān)鍵特征為CD8+T細(xì)胞與CD27+/CD28+的選擇性擴(kuò)增。這類細(xì)胞被認(rèn)為是“年輕”的T細(xì)胞,具有較強(qiáng)的細(xì)胞毒性作用。同時(shí),IL-21不會(huì)引起Treg細(xì)胞的擴(kuò)增。IL-21能刺激體外抗原特異性T細(xì)胞的產(chǎn)生,提高其對抗原的親和力,在免疫細(xì)胞治療中的應(yīng)用越來越廣泛。目前,IL-21已進(jìn)入臨床試驗(yàn),用于特定惡性腫瘤。和許多細(xì)胞因子一樣,IL-2最初用于腎癌和黑色素瘤的研究[12][13]。

TGFβ

TGF-β是一種細(xì)胞因子,能夠被調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)當(dāng)作免疫抑制信號。TGF-β也是被廣泛研究的癌癥細(xì)胞因子,惡性腫瘤會(huì)釋放大量的TGF-β,使癌細(xì)胞快速分裂,同時(shí)借助Treg抑制免疫細(xì)胞對它們的殺傷,可以說TGF-β兼具腫瘤免疫抑制和治癌活性。

在哺乳動(dòng)物中,TGF-β有三種異構(gòu)體,包括TGF-β1、TGF-β2TGF-β3。在正常的人體組織中,TGF-β1是最主要的同工型,而TGF-β2和TGF-β3的表達(dá)很少。TGF-β2同工型在惡性膠質(zhì)瘤中特異性過度表達(dá)。TGF-β2水平的升高與疾病階段有關(guān),能引起患者的免疫缺陷[14]。Trabedersen是一種合成的反義寡核苷酸,旨在阻斷TGF-β2的產(chǎn)生。在一項(xiàng)IIb期試驗(yàn)中,與接受標(biāo)準(zhǔn)化療的患者相比,腦腫瘤患者在腔內(nèi)使用曲貝德生(trabedersen)后,生存率有所提高[15]。

GM-CSF

GM-CSF為最早發(fā)現(xiàn),能作用于樹突狀細(xì)胞(DCs)的細(xì)胞因子之一。在DCs的培養(yǎng)過程中,GM-CSF能促進(jìn)單核細(xì)胞分化為巨噬細(xì)胞,促進(jìn)細(xì)胞表面MHC Ⅱ類分子的表達(dá)。GM-CSF還可以招募和激活抗原呈遞細(xì)胞,對腫瘤衍生抗原進(jìn)行處理和呈遞,促進(jìn)效應(yīng)T細(xì)胞反應(yīng)。此外,GM-CSF還可以促進(jìn)DCs的存活。研究表明,GM-CSF在各種腫瘤模型中激活免疫反應(yīng)。GM-CSF的抗腫瘤活性,來自其激活巨噬細(xì)胞和DC的生物學(xué)功能。

GM-CSF還能促進(jìn)DC細(xì)胞的成熟,促進(jìn)共刺激分子的上調(diào)和CD1d受體的表達(dá),從而參與抗原呈遞功能。早期研究表明,CD4+和CD8+T細(xì)胞參與GM-CSF激活的抗腫瘤免疫。最近的研究表明,NKT在GM-CSF的抗腫瘤活性中起著重要作用。

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