领跑免疫治疗却依然努力的IL-2的介绍及应用
2022-11-15 来源:本站 点击次数:1423
1984年11月，一名患有转移性黑色素瘤的女性接受了rIL-2输注。两个月后，她再次接受检查发现体内所有的肿瘤沉积物都在缩小，在过去29年中她的肿瘤一直没有复发。该项病例研究，拉开了以IL-2为关键因子的现代免疫治疗的帷幕。
IL-2受体复合物和信号通路
科学家深入研究IL-2后发现，治疗中所使用的IL-2浓度是一个重要的分水岭。高浓度的IL-2已被批准用于治疗晚期和转移性癌症。谈到低浓度的IL-2治疗，就不得不提调节性T细胞(Regulatory cells,Tregs )，Tregs对IL-2十分敏感，同时需要IL-2维持自身的功能和稳定性【1】。他们之间的配合主要应用于自身免疫疾病以及炎症反应中。IL-2的应用十分丰富，但是我们不能忽略IL-2自身的局限性，包括需要频繁给药、半衰期短、毒性严重等。为了解决这些问题，科学家对IL-2进行了一系列工程化改造，包括IL-2 突变体工程受体信号钳、IL-2cx、IL2 双功能分子等等。由诺华和UZH资助的Anaveon团队正在研究一种选择性强的IL-2激动剂——ANV419，用于靶向癌症。
ANV419对CD8+细胞具有更好的疗效和选择性
IL-2在免疫治疗的发展中一直占有重要的一席之地，不但可以直接作为免疫武器，还可以用于诱导免疫活性细胞。细胞因子诱导的杀伤细胞(Cytokine-Induced Killer，CIK)是一种新型的免疫活性细胞，随着自身免疫疗法发展的浪潮进入大众视野，它是通过一系列复杂的培养方法获得的T淋巴细胞。CIK细胞不但继承了T淋巴细胞强大的抗瘤活性，同时不需要MHC识别即可杀伤肿瘤，强大的广谱抗瘤活性使之成为具有极大潜力的免疫治疗武器。CIK细胞疗法的临床试验范围从实体瘤到恶性血液疾病。自1991年，已有超过5000名患有30多种不同肿瘤类型的患者在临床试验中接受了单独使用CIK细胞或与支持疗法联合治疗，CIK细胞治疗已经在包括德国在内的许多国家获得了许可【2】。
CIK细胞的双重T/NK特异性和作用机制诱导
CIK细胞的体内和体外步骤
CIK细胞是外周血单个核细胞（PBMNC）通过与IFN-γ、抗CD3单克隆抗体OKT3和白介素2（IL-2）的连续培养而获得的。这些细胞因子在体外诱导激活CIK细胞中都发挥了重要的作用，本文首先就大家熟悉的IL-2进行介绍。IL-2在细胞免疫疗法中发挥着举足轻重的作用，在CIK细胞的诱导中是所有培养期间唯一定期提供的刺激物，而IFN-γ和OKT3分别仅在第一天和第二天添加。
IL-2可以促进NK细胞生长同时也可以与T细胞表面的IL-2 受体特异性结合，从而促使T细胞活化并进入细胞分裂状态。TIL（肿瘤浸润性淋巴细胞）是目前针对实体瘤最有潜力的治疗方案，将细胞再输注回病人体内之前也需要使用IL-2来扩增TILs【3】；γδT 细胞与IL-2联用后也表现出对肾癌细胞更强的杀伤力。受限于测序技术的限制，IL-2发挥作用的具体机制不为人知。我国的研究小组开展了一项全转录组研究，对IL-2诱导的CIK细胞进行RNA-seq分析测序发现，CD40的配体CD40L在IL-2诱导的CIK细胞中表达显著上调，可调节I型干扰素表达的转录因子IRF7也被发现表达显著上调【4】。在乳腺癌研究中RF7通路的沉默使得癌细胞可以通过免疫逃逸加速癌细胞骨转移；CD40在几乎所有B细胞恶性肿瘤和许多实体瘤中均有表达。研究小组进一步探究发现IL-2可以诱导CD40L和IFR7表达，两者可以协同工作来增强CIK的肿瘤细胞毒性作用。
结合GO分析IL-2诱导的CIK细胞中差异表达基因的聚类
另外，德国波恩大学医院的研究小组在Molecular Sciences上发表文章，发现在CIK细胞扩增期间，通过多个实验分组的对比发现缺乏IL-2会显著降低CB2阳性细胞的百分比，对肿瘤细胞的毒性也相应下降【5】。
共聚焦光学显微镜检查免疫化学法处理后表达 CB2 受体的
CIK 细胞，绿色部分为CB2
免疫细胞治疗作为全新的创新生物技术治疗方案，拥有的广阔研究方向亟待我们去开垦。同立海源生物作为CGT上游核心试剂原料供应商，公司生产的高效型IL-2（货号GMP-TL777）采用哺乳动物细胞表达，能更好的维持天然蛋白构象，比普通IL-2半衰期更长，活性更好，效力更持久。
IL-2是人类发现并克隆的第一种白细胞介素。自1970年研究人员发现正常的人骨髓细胞可以在含有IL-2的培养基中选择性的使T细胞扩增后，IL-2一直被用于免疫细胞相关的研究。对于IL-2的工程化改造一直在突破其自身的限制，同时也在开拓更多的治疗领域和治疗方案，可以说IL-2是免疫治疗界真实存在的“比你优秀还比你努力”的实例。
参考文献：
【1】 Moorman CD, Sohn SJ, Phee H. Emerging Therapeutics for Immune Tolerance: Tolerogenic Vaccines, T cell Therapy, and IL-2 Therapy. Front Immunol. 2021 Mar 29;12:657768.
【2】Wang S, Wang X, Zhou X, Lyerly HK, Morse MA, Ren J. DC-CIK as a widely applicable cancer immunotherapy. Expert Opin Biol Ther. 2020 Jun;20(6):601-607.
【3】Dafni U, Michielin O, Lluesma SM, Tsourti Z, Polydoropoulou V, Karlis D, Besser MJ, Haanen J, Svane IM, Ohashi PS, Kammula US, Orcurto A, Zimmermann S, Trueb L, Klebanoff CA, Lotze MT, Kandalaft LE, Coukos G. Efficacy of adoptive therapy with tumor-infiltrating lymphocytes and recombinant interleukin-2 in advanced cutaneous melanoma: a systematic review and meta-analysis. Ann Oncol. 2019 Dec 1;30(12):1902-1913.
【4】Wang W, Meng M, Zhang Y, Wei C, Xie Y, Jiang L, Wang C, Yang F, Tang W, Jin X, Chen D, Zong J, Hou Z, Li R. Global transcriptome-wide analysis of CIK cells identify distinct roles of IL-2 and IL-15 in acquisition of cytotoxic capacity against tumor. BMC Med Genomics. 2014 Aug 9;7:49.
【5】Garofano F, Sharma A, Abken H, Gonzalez-Carmona MA, Schmidt-Wolf IGH. A Low Dose of Pure Cannabidiol Is Sufficient to Stimulate the Cytotoxic Function of CIK Cells without Exerting the Downstream Mediators in Pancreatic Cancer Cells. Int J Mol Sci. 2022 Mar 29;23(7):3783.
IL-2受体复合物和信号通路
IL-2特性突破性研究
科学家深入研究IL-2后发现，治疗中所使用的IL-2浓度是一个重要的分水岭。高浓度的IL-2已被批准用于治疗晚期和转移性癌症。谈到低浓度的IL-2治疗，就不得不提调节性T细胞(Regulatory cells,Tregs )，Tregs对IL-2十分敏感，同时需要IL-2维持自身的功能和稳定性【1】。他们之间的配合主要应用于自身免疫疾病以及炎症反应中。IL-2的应用十分丰富，但是我们不能忽略IL-2自身的局限性，包括需要频繁给药、半衰期短、毒性严重等。为了解决这些问题，科学家对IL-2进行了一系列工程化改造，包括IL-2 突变体工程受体信号钳、IL-2cx、IL2 双功能分子等等。由诺华和UZH资助的Anaveon团队正在研究一种选择性强的IL-2激动剂——ANV419，用于靶向癌症。
ANV419对CD8+细胞具有更好的疗效和选择性
基于CIK细胞作用机理及应用
IL-2在免疫治疗的发展中一直占有重要的一席之地，不但可以直接作为免疫武器，还可以用于诱导免疫活性细胞。细胞因子诱导的杀伤细胞(Cytokine-Induced Killer，CIK)是一种新型的免疫活性细胞，随着自身免疫疗法发展的浪潮进入大众视野，它是通过一系列复杂的培养方法获得的T淋巴细胞。CIK细胞不但继承了T淋巴细胞强大的抗瘤活性，同时不需要MHC识别即可杀伤肿瘤，强大的广谱抗瘤活性使之成为具有极大潜力的免疫治疗武器。CIK细胞疗法的临床试验范围从实体瘤到恶性血液疾病。自1991年，已有超过5000名患有30多种不同肿瘤类型的患者在临床试验中接受了单独使用CIK细胞或与支持疗法联合治疗，CIK细胞治疗已经在包括德国在内的许多国家获得了许可【2】。
CIK细胞的双重T/NK特异性和作用机制诱导
CIK细胞的体内和体外步骤
CIK细胞是外周血单个核细胞（PBMNC）通过与IFN-γ、抗CD3单克隆抗体OKT3和白介素2（IL-2）的连续培养而获得的。这些细胞因子在体外诱导激活CIK细胞中都发挥了重要的作用，本文首先就大家熟悉的IL-2进行介绍。IL-2在细胞免疫疗法中发挥着举足轻重的作用，在CIK细胞的诱导中是所有培养期间唯一定期提供的刺激物，而IFN-γ和OKT3分别仅在第一天和第二天添加。
IL-2在免疫治疗领域重要性
IL-2可以促进NK细胞生长同时也可以与T细胞表面的IL-2 受体特异性结合，从而促使T细胞活化并进入细胞分裂状态。TIL（肿瘤浸润性淋巴细胞）是目前针对实体瘤最有潜力的治疗方案，将细胞再输注回病人体内之前也需要使用IL-2来扩增TILs【3】；γδT 细胞与IL-2联用后也表现出对肾癌细胞更强的杀伤力。受限于测序技术的限制，IL-2发挥作用的具体机制不为人知。我国的研究小组开展了一项全转录组研究，对IL-2诱导的CIK细胞进行RNA-seq分析测序发现，CD40的配体CD40L在IL-2诱导的CIK细胞中表达显著上调，可调节I型干扰素表达的转录因子IRF7也被发现表达显著上调【4】。在乳腺癌研究中RF7通路的沉默使得癌细胞可以通过免疫逃逸加速癌细胞骨转移；CD40在几乎所有B细胞恶性肿瘤和许多实体瘤中均有表达。研究小组进一步探究发现IL-2可以诱导CD40L和IFR7表达，两者可以协同工作来增强CIK的肿瘤细胞毒性作用。
结合GO分析IL-2诱导的CIK细胞中差异表达基因的聚类
另外，德国波恩大学医院的研究小组在Molecular Sciences上发表文章，发现在CIK细胞扩增期间，通过多个实验分组的对比发现缺乏IL-2会显著降低CB2阳性细胞的百分比，对肿瘤细胞的毒性也相应下降【5】。
共聚焦光学显微镜检查免疫化学法处理后表达 CB2 受体的
CIK 细胞，绿色部分为CB2
总结
免疫细胞治疗作为全新的创新生物技术治疗方案，拥有的广阔研究方向亟待我们去开垦。同立海源生物作为CGT上游核心试剂原料供应商，公司生产的高效型IL-2（货号GMP-TL777）采用哺乳动物细胞表达，能更好的维持天然蛋白构象，比普通IL-2半衰期更长，活性更好，效力更持久。
IL-2是人类发现并克隆的第一种白细胞介素。自1970年研究人员发现正常的人骨髓细胞可以在含有IL-2的培养基中选择性的使T细胞扩增后，IL-2一直被用于免疫细胞相关的研究。对于IL-2的工程化改造一直在突破其自身的限制，同时也在开拓更多的治疗领域和治疗方案，可以说IL-2是免疫治疗界真实存在的“比你优秀还比你努力”的实例。
参考文献：
【1】 Moorman CD, Sohn SJ, Phee H. Emerging Therapeutics for Immune Tolerance: Tolerogenic Vaccines, T cell Therapy, and IL-2 Therapy. Front Immunol. 2021 Mar 29;12:657768.
【2】Wang S, Wang X, Zhou X, Lyerly HK, Morse MA, Ren J. DC-CIK as a widely applicable cancer immunotherapy. Expert Opin Biol Ther. 2020 Jun;20(6):601-607.
【3】Dafni U, Michielin O, Lluesma SM, Tsourti Z, Polydoropoulou V, Karlis D, Besser MJ, Haanen J, Svane IM, Ohashi PS, Kammula US, Orcurto A, Zimmermann S, Trueb L, Klebanoff CA, Lotze MT, Kandalaft LE, Coukos G. Efficacy of adoptive therapy with tumor-infiltrating lymphocytes and recombinant interleukin-2 in advanced cutaneous melanoma: a systematic review and meta-analysis. Ann Oncol. 2019 Dec 1;30(12):1902-1913.
【4】Wang W, Meng M, Zhang Y, Wei C, Xie Y, Jiang L, Wang C, Yang F, Tang W, Jin X, Chen D, Zong J, Hou Z, Li R. Global transcriptome-wide analysis of CIK cells identify distinct roles of IL-2 and IL-15 in acquisition of cytotoxic capacity against tumor. BMC Med Genomics. 2014 Aug 9;7:49.
【5】Garofano F, Sharma A, Abken H, Gonzalez-Carmona MA, Schmidt-Wolf IGH. A Low Dose of Pure Cannabidiol Is Sufficient to Stimulate the Cytotoxic Function of CIK Cells without Exerting the Downstream Mediators in Pancreatic Cancer Cells. Int J Mol Sci. 2022 Mar 29;23(7):3783.
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