IL-21的信号转导机制、对免疫细胞的调控机制及肿瘤免疫治疗中的潜力
2026-09-09 来源:本站 点击次数:29本文围绕白细胞介素-21（IL-21）的分子特征与生物学功能，系统阐述其作为IL-15/IL-21家族成员的结构特点及其通过IL-21R/γc受体复合物激活JAK-STAT信号通路的机制，分析其在CD8⁺ T细胞、NK细胞和CD4⁺ T细胞亚群功能调控中的核心作用。
一、IL-21的分子结构与受体系统
白细胞介素-21（Interleukin-21, IL-21）属于IL-15/IL-21家族成员，是一种四α螺旋束结构的分泌型细胞因子。人IL-21基因定位于4号染色体q26-q27区域，其编码的成熟蛋白由133个氨基酸残基组成，分子量约为15.4 kDa。IL-21通过与其特异性受体复合物结合发挥生物学功能，该受体复合物由私有受体IL-21R（亦称CD360）和共同细胞因子受体γ链（γc，CD132）组成。IL-21R是一种I型跨膜蛋白，属于I类细胞因子受体家族，其胞外区包含两个纤连蛋白III型结构域，负责配体的高亲和力结合；胞内区含有Box1和Box2基序，是JAK激酶结合和信号启动的分子基础。γc链是IL-2、IL-4、IL-7、IL-9和IL-15等多种细胞因子受体的共有亚基，确保IL-21信号通路与其他γc家族细胞因子信号的协同与交叉调控。IL-21R的表达分布具有高度的细胞谱系特异性——IL-21R广泛表达于淋巴造血细胞中，包括T细胞、B细胞、NK细胞、树突状细胞和巨噬细胞等，但在非造血细胞中表达水平极低。
二、IL-21的信号转导机制与功能多样性
IL-21/IL-21R相互作用触发一系列信号级联事件。当IL-21与IL-21R结合后，IL-21R和γc分别磷酸化激活JAK1和JAK3，进而使STAT家族成员聚集并磷酸化，主要为STAT3，部分为STAT1和短暂激活的STAT5a/b。磷酸化的STAT3形成同源二聚体后转位至细胞核，结合于靶基因启动子区域的干扰素γ激活序列，启动下游基因的转录，包括颗粒酶A、颗粒酶B、B细胞淋巴瘤6蛋白（Bcl6）、孤独核受体γt（RORγt）、抑癌基因Bim、Prdm1以及IL-10等。通过这一信号网络，IL-21实现对多种免疫细胞功能状态的精细调控。
三、IL-21对多种免疫细胞的功能调控
在CD8⁺ T细胞中，IL-21促进记忆型和初始CD8⁺ T细胞的增殖并增强其分泌IL-2、IFN-γ和穿孔素的能力。在NK细胞中，IL-21通过其受体促进NK细胞的增殖、分化与成熟，促进其分泌IFN-γ和穿孔素。IL-21与IL-15协同增强NK细胞的增殖能力和细胞毒性。在CD4⁺ T细胞中，IL-21促进Th17细胞的分化和维持，并参与滤泡辅助性T细胞的发育和功能调控。在B细胞中，IL-21促进B细胞的增殖、分化和抗体分泌，在生发中心反应和亲和力成熟中发挥重要作用。
四、IL-21在肿瘤免疫治疗中的潜力
IL-21在黑色素瘤、肾细胞癌等实体瘤的临床前模型中展现出显著的抗肿瘤活性，可促进CD8⁺ T细胞和NK细胞的肿瘤浸润和杀伤功能。基于其增强T细胞持久性和功能的特性，IL-21被用于优化CAR-T细胞产品——在CAR-T细胞体外扩增过程中添加IL-21可获得更少耗竭表型、更高中央记忆T细胞比例的细胞产品。IL-21的临床转化价值在于其能够增强抗肿瘤免疫应答而不显著扩增调节性T细胞，这使其成为肿瘤免疫治疗中极具潜力的联合因子。
五、结语
IL-21作为IL-2细胞因子超家族的核心成员，凭借其对CD8⁺ T细胞、NK细胞和B细胞的广泛调控能力，在抗肿瘤免疫应答和体液免疫中发挥着不可替代的作用。其在增强CAR-T细胞抗肿瘤活性、促进记忆T细胞形成以及改善治疗安全性方面的独特优势，为新一代免疫治疗策略的优化提供了重要的解决思路。人源IL-21重组蛋白作为基础研究和临床前开发的重要工具，将持续为免疫治疗领域的深入探索提供关键支撑。
IL-21：连接固有与适应性免疫的多效性调控因子-南京优爱(UA BIO), 重组蛋白专家
IL-21：连接固有与适应性免疫的多效性调控因子-南京优爱(UA BIO), 重组蛋白专家
相关文章
更多 >