一、 IL-2/IL-2R信号通路的结构与功能复杂性
白细胞介素-2是一种在免疫调控中发挥核心作用的细胞因子。其生物学效应的实现依赖于与细胞表面白细胞介素-2受体的精确结合。IL-2R由三个亚基以不同组合方式构成,其结合亲和力与信号特异性因此呈现高度多样性:
1. 高亲和力三聚体受体:该复合物由IL-2Rα、IL-2Rβ和共同γ链组成。IL-2首先与高表达的IL-2Rα亚基结合,随后招募IL-2Rβ和γc链,形成稳定的信号转导复合体。这种受体主要表达于活化的T细胞及调节性T细胞上,与IL-2的亲和力极高。
2. 中亲和力二聚体受体:由IL-2Rβ和γc链组成,主要表达于自然杀伤细胞、静息T细胞等。IL-2可直接与该受体结合,但亲和力较低。
3. 顺式与反式信号传递:除了经典的顺式结合激活,IL-2还可通过树突状细胞等抗原呈递细胞表面的IL-2Rα"反式呈递"给相邻的T细胞,构成了一种细胞间通讯模式。
IL-2与受体结合后,主要激活JAK-STAT5信号通路,进而调控包括Cd25(IL-2Rα基因)在内的众多靶基因转录,深刻影响T细胞的增殖、分化与功能。
二、 IL-2在免疫治疗中的双重角色与开发挑战
IL-2信号的复杂性赋予其独特的双重免疫调节功能,这也构成了其临床开发的核心矛盾与机遇:
1. 促效应功能:在高浓度下,IL-2通过中亲和力受体强烈激活CD8+ T细胞和自然杀伤细胞,促进其增殖与细胞毒性功能,从而驱动强大的抗肿瘤免疫应答。
2. 促耐受功能:在低浓度下,IL-2因其对高亲和力受体的偏好,可选择性激活并扩增调节性T细胞。这一方面可用于治疗自身免疫性疾病,但另一方面在肿瘤微环境中则会抑制抗肿瘤免疫,并可能伴随严重的全身性毒副作用。
3. 主要开发挑战:天然的IL-2半衰期极短,且在体内难以实现向特定细胞亚群的精准递送。因此,当前药物开发的核心策略是通过蛋白质工程改造IL-2分子或其递送方式,以改变其对不同受体亚型的亲和力,从而"偏向性"激活预期的免疫细胞群体(如效应T细胞或调节性T细胞),同时避免脱靶毒性和快速清除。
三、 工程化IL-2策略:实现细胞选择性激活
为克服天然IL-2的局限,研究者们发展出多种工程化策略。其中,通过突变改变IL-2与IL-2Rα亚基的结合亲和力是关键方向之一。例如,增强与IL-2Rα结合的改造型IL-2可更特异地扩增调节性T细胞,已在临床前模型中显示出治疗自身免疫性疾病的潜力。这类分子的选择性通常通过评估其在不同T细胞亚群(如效应T细胞 vs. Treg)中激活STAT5信号的能力来验证,确保其在目标群体中具有特异性活性。
IL-2/IL-2R信号通路:免疫平衡的双重调控与靶向药物开发-南京优爱(UA BIO), 重组蛋白专家