CAR-T療法中的小明星—免疫調(diào)節(jié)因子IL7

近幾年CAR-T因其在白血病等液體瘤上的巨大潛力，被認為是最有前景的腫瘤治療方式之一，然而依然存在如免疫抑制微環(huán)境、T細胞效力不強及細胞毒性等難題制約著CAR-T功效的發(fā)揮。前兩期我們已經(jīng)學習了CAR-T的基本知識，本期，我們就為大家介紹，CAR-T療法中影響T細胞功能（增殖能力和免疫功能）的一些小明星分子，如細胞因子IL-7、IL18、IL-21，IL15等在腫瘤免疫方面的功效。也許它們可以為CAR-T的效力提升打開新的一扇窗。

什么是細胞因子？

細胞因子（cytokine，CK）是一種主要由活化的免疫細胞分泌的、介導和調(diào)節(jié)細胞功能（免疫反應、炎癥反應、造血功能等）的小分子可溶性蛋白質(zhì)。根據(jù)功能不同，可被分為白細胞介素、干擾素、腫瘤壞死因子超家族、集落刺激因子、趨化因子、生長因子等幾大類。

細胞因子與腫瘤的關系

近年有實驗結(jié)果表明：給腫瘤局部注射細胞因子IL-2，大量粒細胞和巨噬細胞被招募至腫瘤區(qū)域甚至是滲透到腫瘤內(nèi)部，致使發(fā)生強大的抗腫瘤作用，最終腫瘤退化。除此之外，一些其他的細胞因子如IFN-α、GMCSF等也可以誘導腫瘤細胞死亡，這提示CK在抗腫瘤領域具有的廣闊的應用前景。

細胞因子與CAR-T的關系是什么呢？

目前腫瘤免疫療法CAR-T發(fā)展如火如荼，但是依然存在阻礙，如T細胞壽命短，效力不夠等，這些問題嚴重阻礙了CAR-T治愈腫瘤的功效，特別是在實體瘤根治上。鑒于細胞因子的抗腫瘤功能，不難想到，也許共表達這些細胞因子會解決這一難題，并有望成為攻克實體腫瘤的重要手段。

如第四代CAR-T：在第二/第三代CAR-T的基礎上共表達一些關鍵的細胞因子中就表現(xiàn)出了克服實體瘤免疫抑制微環(huán)境的能力。

以IL-12為例，系統(tǒng)注射IL-12會引起嚴重的炎癥副反應，但是通過共表達IL-12的第四代CAR-T細胞來實現(xiàn)局部表達后，可以在腫瘤病灶處招募NK細胞，或者直接逆轉(zhuǎn)被耗竭的腫瘤浸潤性T淋巴細胞，從而有效克服腫瘤免疫抑制微環(huán)境。還有一些研究發(fā)現(xiàn)，在CAR-T細胞中共表達某些趨化因子，也可以增強CAR-T細胞的歸巢能力。

因此，嘗試著將具備重要免疫調(diào)節(jié)能力的細胞因子在CAR-T細胞中共表達，如IL-7、IL18、IL-21，IL15等細胞因子，很可能對T細胞的活性有很大的提升。

本期就先為大家介紹一下細胞因子IL-7的功能及與腫瘤免疫的關系。

人白細胞介素7（interleukin-7，IL7）是一種多效細胞因子，具有廣泛的免疫效應。長期以來，對于IL-7的認識一直處于影響B(tài)細胞和T細胞的生長、存活及分化[1]。但在近年來，某些研究表明IL-7在抗腫瘤方面有直接或間接的作用。下面就一起來看看IL-7的發(fā)現(xiàn)、功能及應用。

IL-7的發(fā)現(xiàn) 1987年Hunt等人在實驗中發(fā)現(xiàn)，1988年Namen等將其純化、克隆出來，命名為淋巴細胞生成素-1，同年被命為白細胞介素7。IL-7/IL-7R介導的經(jīng)典的信號通路如下圖一所示[4]：

IL-7與T細胞有什么關系呢？

1. 調(diào)控T細胞的發(fā)育

Ｔ細胞在胸腺發(fā)育過程中，受IL-7Rα表達的調(diào)控。在TCR介導下也可重新誘導IL-7Rα表達。如圖為：IL7/7R調(diào)控T細胞的發(fā)育。TCR信號持續(xù)，IL-7R信號受阻，分化為CD4+單陽性T細胞；TCR信號的終止，IL-7R信號傳導，分化為CD8+單陽性T細胞[5]。

2.促進T細胞的增殖

研究發(fā)現(xiàn)，IL-7的表達與T細胞增殖密切相關。如用IL-7刺激新鮮T細胞，T細胞可劑量依賴性擴增，包括CD4+和CD8+亞群；敲除IL-7R，T細胞會停止生長；轉(zhuǎn)入IL-7基因可促進CD4+/ CD8+T細胞的增殖。但CD4+和CD8+T細胞對IL-7對有不同的應答效果。IL-7對CD8+T細胞亞群的作用要強于CD4+細胞亞群[6, 7]。

如下圖，Lisa A等人在探究IL-7激活T細胞是否與誘導增殖有關實驗中，通過給小鼠體內(nèi)注射IL-7，能夠誘導活化狀態(tài)下T細胞增殖，并且給藥時間越久，增殖倍數(shù)越大；并且IL-7注射時間大于4天后，CD8+T細胞亞群的增殖倍數(shù)要強于CD4+細胞亞群。

3.延長記憶性T細胞的存活時間

IL -7Rα會選擇性地表達于初次免疫應答中的小部分效應T細胞，而后轉(zhuǎn)化為中樞性記憶性T細胞。并且IL-7對于記憶T細胞的存活尤為重要。而在淋巴細胞減少癥中，IL-15對于記憶性T細胞的作用可以被IL-7取代[8]。

4.抗腫瘤作用

早在1994年，McBride等人將重組人IL-7注射人纖維肉瘤小鼠的腫瘤基底部，發(fā)現(xiàn)IL-7能抑制腫瘤生長，甚至使部分小鼠腫塊完全消退[9]�。�！這是因為重組人IL-7腹腔用藥能使正�；蚝闪鲂∈笃ⅰ⒘馨徒Y(jié)中白細胞增多，表明外源性注射IL-7體可以誘導了機體抗腫瘤免疫機制。

David H. Lynch等人通過向特異性抗腫瘤的CTL細胞（細胞毒性T淋巴細胞，一種特異T細胞，專門分泌各種細胞因子參與免疫作用；對某些病毒、腫瘤細胞等抗原物質(zhì)具有殺傷作用），培養(yǎng)基中添加IL-2/4/7，探討這3種細胞因子對CTL細胞抗腫瘤能力的影響。結(jié)果顯示IL7是最有效的；單獨或與低劑量的IL2組合，CTL的擴增能力增強6-8倍；而只添加IL7時，抗腫瘤能力較對照組強4倍；單獨添加IL4或與IL2組合，抗腫瘤能力較對照組低于4倍[10]。

IL-7目前有哪些臨床應用呢？

介于IL-7強大的免疫效應，尤其是調(diào)節(jié)Ｔ細胞的增殖、維持其細胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，并能增強T免疫應答的能力等的功能，使得IL-7作為一種免疫調(diào)節(jié)因子越來越受到關注。

目前將IL-7應用于免疫治療已進入臨床并取得一定的療效，其中包括黑色素瘤和淋巴瘤、宮頸癌、結(jié)腸癌等等。

如Möller等人通過將IL-7修飾自體腫瘤疫苗，經(jīng)皮下注射給惡性黑色素瘤患者，發(fā)現(xiàn)所有患者均耐受瘤苗，副作用少。免疫監(jiān)測其中8例患者，發(fā)現(xiàn)殺傷T細胞數(shù)量顯著增多。只有其中2例在接種后1天出現(xiàn)低熱和輕度流感樣癥狀。

截止目前的臨床數(shù)據(jù)一致證明：IL7具強大的擴增初始T細胞和抗腫瘤能力。并且其副作用少，患者可耐受。這為IL-7用于腫瘤治療提供了契機。

綜上，對IL-7用于腫瘤治療應用前景予以期待

①制備第四代CAR-T細胞。傳統(tǒng)的二代、三代CAR-T細胞在體內(nèi)的存活時間較短，擴增能力較弱。共表達IL-7可以延長CAR-T細胞的存活時間并提高擴增能力和殺傷腫瘤的能力；

②制備更強大的免疫性能的瘤苗。將IL-7與其他生長因子(如B7)共同轉(zhuǎn)染瘤細胞，可提高瘤細胞的免疫原性，從而誘發(fā)機體產(chǎn)生更強的抗腫瘤作用；

③IL-7與其他細胞因子聯(lián)合使用。IL-2是目前公認具有較強抗腫瘤作用的細胞因子之一，但是臨床應用來的毒副作用較大，IL-7副作用少，因此可減少IL-2用量，以減輕毒副作用。

綜上所述，IL-7在腫瘤免疫方面發(fā)揮著巨大功效，如調(diào)節(jié)Ｔ細胞的增殖、維持其細胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，并能增強T免疫應答的能力等，相信若是IL-7恰當?shù)貐⑴c到腫瘤免疫中，如共表達到CAR-T，也許會給CAR-T帶來不一樣的抗腫瘤的功效，讓我們拭目以待。

參考文獻：

[1].Two types of mouse T helper cell. IV. Th2 clones secrete a factor that inhibits cytokine production by Th1 clones..

[2].Reconstitution of a functional interleukin (1L)-7 receptor demonstrates that the IL-2 receptor y chain is required for IL-7 signal transduction.

[3].Carrette, F. and C.D. Surh, IL-7 signaling and CD127 receptor regulation in the control of T cell homeostasis. Seminars in Immunology, 2012. 24(3): p. 209-217.

[4].Nguyen, V., A. Mendelsohn and J.W. Larrick, Interleukin-7 and Immunosenescence. Journal of Immunology Research, 2017. 2017: p. 1-17.

[5].Heritable Gene Regulation in the CD4 CD8 T Cell Lineage Choice.

[6]. Human IL-7: a novel T cell growth factor..

[7]. Geiselhart, L.A., et al., IL-7 Administration Alters the CD4:CD8 Ratio, Increases T Cell Numbers, and Increases T Cell Function in the Absence of Activation. The Journal of Immunology, 2001. 166(5): p. 3019-3027.

[8]. Interleukin-7 mediates the homeostasis of naïve and memory CD8 T cells in vivo.

[9].Administration of recombinant human IL-7 to mice alters the composition of B-lineage cells and T cell subsets, enhances T cell function, and induces regression of established metastases..

[10].In vivo evaluation of the effects of interleukins 2, 4 and 7 on enhancing the immunotherapeutic efficacy of antitumor cytotoxic T lymphocytes.