细胞因子信号转导两大策略

除了第一信号TCR和第二信号共刺激信号外，第三信号细胞因子是诱导最佳T细胞功能的重要部分。

常见影响CAR-T的γ链细胞因子包括IL-2、IL-4、IL-7、IL-9、IL-15和IL-21等，其中IL-4起负调节作用。非常规影响CAR-T的γ链细胞因子则包括IL-12、IL-18等。

一. 外源性细胞因子： 

外源性细胞因子治疗被认为是提高抗肿瘤T细胞免疫的解决方案之一。由于全身性细胞因子给药往往会导致频繁的、有时甚至是严重的毒性反应，如毛细血管渗漏综合征，随后以剂量依赖的方式出现多器官损害，因此需要为CAR-T细胞局部提供细胞因子。

其目前的策略包括异位表达细胞因子、细胞因子受体和模拟内源性细胞因子信号的合成分子等等。除了分泌可溶性细胞因子，目前还已经存在多种设计来以组成性或可诱导的方式诱导细胞因子介导的信号传递。

其常用细胞因子和作用效果包括：

Int Immunol.

但是，外源性给予细胞因子对整体抗肿瘤反应的影响是由多种免疫细胞和代谢环境的复杂相互作用决定的，因此体外试验结果往往不够准确。

还有策略试图通过组合一种通用的系统方法，以可诱导的方式传输所需的细胞因子信号组合。研究人员设计了一个人工细胞因子-受体系统iTurbo，通过细胞外FK506结合蛋白12(FKBP12)F36V连接到血小板生成素受体的跨膜、细胞内JAK募集结构域以及所需的细胞因子-受体结构域组合。

它可以同源二聚化并激活细胞因子信号，以响应FKBP12配体AP1903的添加。不同的iTurbo结构域可将iTurboCAR T细胞编程为不同的表型，并导致抗肿瘤功效的提高，允许其灵活地控制细胞表型和功能，同时最大限度地减少病毒载体。

Cancer Immunol Res.

二. 促进T细胞内源性细胞因子分泌

T细胞在抗原刺激下分泌细胞因子。同时，随着T细胞分化和成熟，CD4和CD8 T细胞能分泌的IL-2逐渐减少，从而走向耗竭，不过其分泌IFN-γ和TNF-α的能力则维持。

促进CAR-T细胞维持细胞固有的IL-2信号传导能力的思路是通过修饰使其获得对终末分化和/或耗竭的抵抗力。这二者则与全局基因表达变化相关，还受到表观遗传机制的调节。大多数表观遗传修饰因子在T细胞功能中具有非冗余作用，因此单个表观遗传因素的调节可以全局改变T细胞分化状态。

关键表观遗传因素对T细胞的影响主要包括脱氧核糖核酸甲基化、抑制性组蛋白标记和活性组蛋白标记三类。

其单个影响效果包括：

Cancer Sci.

通过表观遗传修饰来提高过继免疫疗法的疗效策略目前包括：

①在体外制备过程中对CAR-T细胞中的特定表观遗传基因进行遗传修饰；

②通过药理学途径抑制特异性的表观遗传酶。

例如，消除编码转录抑制子Blimp-1的PRDM1基因后，CAR-T细胞在重复抗原刺激后依然能维持早期记忆表型和产生IL-2。除了直接抑制IL-2转录 外，Blimp-1还能促进T细胞的终末分化，从而损害其多功能细胞因子的分泌。

不过，DNMT3A、TET2和PRDM1等表观遗传因素则已经被确认和肿瘤相关，因此需要格外注意安全性的评估。

Int Immunol.

CRS的影响

说到CAR-T就不得不说到其最主要的副作用CRS。曾经认为，CRS主要是由活化巨噬细胞衍生的细胞因子IL-6触发的，IL-6诱导内皮细胞活化，从而血管通透性增加。

不过目前最新研究结果表明，CRS的发生是由多种细胞因子触发的，不能单独归因于IL-6。

①巨噬细胞激活至少部分是由抗原刺激的CAR-T细胞分泌的GM-CSF引起的；

②CAR-T细胞表达的CD40L也会触发巨噬细胞激活；

③CAR-T细胞分泌的颗粒酶B激活肿瘤细胞内的caspase3，然后裂解Gasdermin E导致焦亡，通过损伤相关分子模式触发相邻巨噬细胞的激活。

ICANS 对IL-6单抗治疗的反应频率低于CRS也表明了存在IL-6以外与其发病机制相关的因素。因此，改善CRS除了可以通过抑制巨噬细胞释放的IL-6和IL-1等直接炎症介质外，还可以通过CAR-T细胞的遗传修饰来抑制与巨噬细胞启动相关的T细胞衍生细胞因子。

在小鼠CRS模型中，药物或基因抑制CAR-T细胞产生的GM-CSF已被证明可以降低CRS和神经毒性风险。同时，阻断GM-CSF也可能增强CAR-T细胞的增殖能力。TNF-α作为其内皮激活的主要介质之一，敲除CAR-T细胞中的TNF是缓解CRS的潜在策略。

抑制或敲除IFN-γ则可以减轻巨噬细胞的激活，同时不损害CAR-T细胞在血液瘤中的抗肿瘤功效。例如使用IFN-γ单抗emapalumab可有效缓解托珠单抗难治性CRS的症状。

参考文献：

Kagoya Y. Cytokine signaling in chimeric antigen receptor T cell therapy [published online ahead of print, 2023 Aug 17]. Int Immunol. 2023;dxad033. doi:10.1093/intimm/dxad033

Ito Y, Kagoya Y. Epigenetic engineering for optimal chimeric antigen receptor T cell therapy. Cancer Sci. 2022;113(11):3664-3671. doi:10.1111/cas.15541

Regina J. Lin, Andrew R. Nager,et al; Design and Validation of Inducible TurboCARs with Tunable Induction and Combinatorial Cytokine Signaling. Cancer Immunol Res 1 September 2022; 10 (9): 1069–1083. https://doi.org/10.1158/2326-6066.CIR-21-0253

来源：闲谈 Immunology

2023-09-20

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