IL-7 與IL-15聯(lián)用對T細(xì)胞培養(yǎng)過程中發(fā)揮的重要作用

白介素家族作為免疫細(xì)胞生長的驅(qū)動(dòng)因子早已為科學(xué)界所熟知，隨著研究的深入，科學(xué)家也發(fā)現(xiàn)不同的白介素組合對免疫細(xì)胞的刺激效果也不盡相同。T細(xì)胞作為免疫療法的主力軍，如果我們可以尋找到高效培養(yǎng)T細(xì)胞的方法，就可以在很大程度上解決目前T細(xì)胞療法費(fèi)用高昂以及治療效果不盡人意的難題。目前尋找可以高效刺激生長的白介素組合已經(jīng)成為免疫研究的熱點(diǎn)。越來越多的研究成果表明IL-7與IL-15的聯(lián)用對于T細(xì)胞的培養(yǎng)是一個(gè)很有前景值得考慮的組合。

信號通路貫穿作用于人體內(nèi)幾乎所有的生理活動(dòng)，T細(xì)胞的生長與TCR，JAK / STAT，MAPK，AKT和PI3K-AKT等信號通路密切相關(guān)，而每個(gè)信號通路中又有著不同的關(guān)鍵基因。研究關(guān)鍵信號通路可以幫助我們從上游了解T細(xì)胞的生長過程，達(dá)到針對性改善培養(yǎng)條件的目的。近日有研究小組利用主成分分析，GeneMANIA和MetaCore等研究手段發(fā)現(xiàn)了IL-7和IL-15在T細(xì)胞的培養(yǎng)過程中，可能是通過調(diào)控信號通路發(fā)揮作用。
 

Fig1：主成分分析IL-7和IL-15顯著改變表達(dá)的基因譜

IL-7調(diào)控與氯轉(zhuǎn)運(yùn)、細(xì)胞趨化性、氯化物跨膜活性和細(xì)胞因子受體活性相關(guān)的基因，同時(shí)IL-15調(diào)控細(xì)胞生長、鋅離子反應(yīng)、細(xì)胞對金屬離子的反應(yīng)以及鈣離子轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞中的相關(guān)基因【1】。這一發(fā)現(xiàn)從一個(gè)新的角度闡明了IL-7和IL-15對T細(xì)胞生長的重要作用。調(diào)控位于上游的信號通路顯然是一個(gè)四兩撥千斤的高明之舉，這項(xiàng)研究成果也給在此領(lǐng)域耕耘的科學(xué)家打了一劑強(qiáng)心針，為各有所長的IL-7和IL-15聯(lián)用在分子水平提供了有力證據(jù)。

從分子水平回到臨床效果上，對比臨床上廣泛使用的IL-2，IL-7和IL-15的組合具有明顯的優(yōu)勢。用IL-2培養(yǎng)的T細(xì)胞在表型上是異質(zhì)的，主要由具有足夠功能效應(yīng)但對死亡敏感的效應(yīng)記憶細(xì)胞組成，所以在臨床上的表現(xiàn)并不盡人意。
 

Fig2：IL-7和IL-15指導(dǎo)新擴(kuò)增來自原始前體的記憶T細(xì)胞群

頂級期刊美國血液學(xué)會(huì)官方期刊上報(bào)導(dǎo)了Nicoletta Cieri博士的研究成果：IL-7在T細(xì)胞的發(fā)育和成熟中起著至關(guān)重要的作用。它促進(jìn)幼稚和中樞記憶T細(xì)胞亞群的產(chǎn)生，并調(diào)節(jié)其在我們體內(nèi)的平衡；IL-15介導(dǎo)CD8記憶T細(xì)胞的形成和穩(wěn)態(tài)【2】。如圖2所示IL-7和IL-15能夠指導(dǎo)T細(xì)胞趨向記憶干細(xì)胞樣表型，這種表型分化程度較低，并且具有較高的擴(kuò)增和存活能力，這樣培養(yǎng)出來的T細(xì)胞在臨床上的應(yīng)用和后續(xù)開發(fā)潛力得到了極大幅度的提升。在此基礎(chǔ)上來自我國的研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步對此進(jìn)行了探究，團(tuán)隊(duì)選擇了最直觀的方法，檢測使用IL-7和IL-15共同培育的CAR-T細(xì)胞的增殖和凋亡情況。
 

Fig3：IL-7/IL-15補(bǔ)充劑誘導(dǎo)19BB-CAR-T細(xì)胞增殖增加并介導(dǎo)優(yōu)越的抗腫瘤作用

圖3所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示使用IL-7/IL-15培養(yǎng)的19BB-CAR-T細(xì)胞具有更高的增殖率和更低的凋亡率，同時(shí)抗凋亡蛋白BCL-2的表達(dá)也是最多的【3】。這一切都足以證明IL-7/IL-15組合培養(yǎng)的優(yōu)越性，但是在免疫細(xì)胞因子(IL-2、IFN-γ、TNF-α)或特異性裂解方面沒有顯著差異。在免疫缺陷的小鼠體內(nèi)，如圖3G所示，用IL-7/IL-15培養(yǎng)擴(kuò)增的19BB-CAR-T細(xì)胞治療4周后，小鼠體內(nèi)的腫瘤生長明顯受到抑制，小鼠的生存期明顯延長。
 

Fig4：補(bǔ)用IL-7/IL-15培養(yǎng)的19BB-CAR-T細(xì)胞顯示的抗腫瘤表型

為了進(jìn)一步探究記憶T細(xì)胞的表型。研究小組將不同組的培養(yǎng)產(chǎn)物注入小鼠體內(nèi)后，借助流式細(xì)胞儀等技術(shù)手段發(fā)現(xiàn)，使用IL-7/IL-15中培養(yǎng)的19BB-CAR-T細(xì)胞可以產(chǎn)生更多的CD8+中樞記憶T細(xì)胞，研究小組使用體內(nèi)實(shí)驗(yàn)成功證明了IL-7/IL-15可以賦予培養(yǎng)的T細(xì)胞優(yōu)異的抗腫瘤活性。

免疫治療順應(yīng)了精準(zhǔn)醫(yī)療的發(fā)展趨勢，目前已經(jīng)取得了令人矚目的成果，每年全球批準(zhǔn)的相關(guān)臨床試驗(yàn)也呈現(xiàn)井噴式增長。而當(dāng)我們追溯免疫治療的源頭--1974年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)白介素可以在T細(xì)胞的分化和生長過程中起到關(guān)鍵作用，白介素家族和T細(xì)胞的聯(lián)系共同揭開了免疫治療的序幕。IL-7和IL-15聯(lián)用的組合就是給免疫治療領(lǐng)域獻(xiàn)上的一杯口味豐富的雞尾酒，激發(fā)著科學(xué)研究者們的激情，在各個(gè)層面發(fā)現(xiàn)這個(gè)組合的精妙之處，在冥冥之中也符合了精準(zhǔn)醫(yī)療的發(fā)展趨勢，我們有理由相信這一組合在未來會(huì)給我們帶來更多驚喜。

IL-7
（Cat. No. GMP-TL506）
① 產(chǎn)品放行標(biāo)準(zhǔn)（GMP級）
◆ 純度＞95%
◆ 細(xì)胞比活性1×10⁷IU/mg
◆ 內(nèi)毒素＜0.01EU/mg
◆ 宿主細(xì)胞DNA殘留＜100pg/mg
◆ 宿主細(xì)胞蛋白殘留＜100ppm
◆ 支原體、無菌、外源病毒檢測
◆ 穩(wěn)定性數(shù)據(jù)
◆ 理化性質(zhì)

② 產(chǎn)品性能

圖1：重組人IL-7蛋白純度檢測SDS-PAGE
 

圖2：重組人IL-7蛋白可刺激PBMC增殖，比活性
為1×10⁷IU/mg(參考標(biāo)準(zhǔn)NIBSC代碼：90/530)

IL-15
（Cat. No. GMP-TL202）
① 產(chǎn)品放行標(biāo)準(zhǔn)（GMP級）
◆ 純度＞95%
◆ 細(xì)胞比活性＞5×10⁶IU/mg
◆ 內(nèi)毒素＜0.01EU/mg
◆ 宿主細(xì)胞DNA殘留＜100pg/mg
◆ 宿主細(xì)胞蛋白殘留＜100ppm
◆ 支原體、無菌、外源病毒檢測
◆ 穩(wěn)定性數(shù)據(jù)
◆ 理化性質(zhì)

② 產(chǎn)品性能

圖3：重組人IL-15蛋白純度檢測SDS-PAGE
 

圖4：重組人IL-15蛋白可刺激小鼠T淋巴細(xì)胞CTLL-2
增殖，比活性＞5×10⁶IU/mg（NIBSC代碼：95/554）

參考文獻(xiàn)：
【1】 Coppola C, Hopkins B, Huhn S, Du Z, Huang Z, Kelly WJ. Investigation of the Impact from IL-2, IL-7, and IL-15 on the Growth and Signaling of Activated CD4+ T Cells. Int J Mol Sci. 2020 Oct 22;21(21):7814.

【2】 Cieri N, Camisa  B, Cocchiarella  F,  Forcato  M, Oliveira G, Provasi  E, Bondanza  A, Bordignon C, Peccatori J, Ciceri F et al (2013) IL-7 and IL-15 instruct the generation of human memory stem T cells from naive precursors. Blood 121:573–584.

【3】 Zhou J, Jin L, Wang F, Zhang Y, Liu B, Zhao T. Chimeric antigen receptor T (CAR-T) cells expanded with IL-7/IL-15 mediate superior antitumor effects. Protein Cell. 2019 Oct;10(10):764-769.