CAR-T疗法攻克实体瘤是目前极受关注的领域。肿瘤微环境中存在着厚实的细胞外基质，影响了T细胞的浸润，同时肿瘤自身还存在免疫逃逸的机制，分泌的抑制分子还会阻碍T细胞的活性和杀伤力，对CAR-T疗法攻克实体瘤提出了严峻的挑战。为克服此类挑战，通过转基因表达细胞因子或工程化的细胞因子受体来增强T细胞活化的策略逐渐走进大众视野，这种手段不仅能提高CAR-T细胞的扩增和持久性，而且还能增强它们在免疫抑制性TME中的功能。
细胞因子主要是由免疫细胞和某些非免疫细胞刺激后分泌的一种小分子可溶性蛋白质，与受体结合后可以调节细胞生长、分化及效应，调控免疫应答。目前，已有一些工程化设计CAR-T细胞中会加入细胞因子（IL-7，IL-15、IL-18以及IL-21等）或产生自分泌机制，可以改善TME环境、防止CAR-T耗竭，促进T细胞的增殖活化以及杀伤功能，且已取得有效安全且持久的治疗疗效。本文将针对运用细胞因子的CAR-T技术进行盘点与介绍。
第一信号由T细胞受体与肿瘤细胞表面的特异性抗原分子的结合提供，释放细胞杀伤能力。
第二信号由T细胞在其膜上的共刺激信号去释放细胞增殖分化，并使T细胞分泌大量炎症因子，称为细胞因子。这些细胞因子能够令其他免疫细胞加入战斗来提高免疫应答。
第三信号由细胞因子的特定亚群来提供，用于维持细胞的长期存活，但T细胞本身不能产生。
▲ 图片来源：bing
人白细胞介素7（interleukin-7）IL-7在肿瘤免疫方面发挥着巨大功效，能够促进Ｔ细胞的发育增殖、维持其细胞内环境稳定，将外围的T细胞和DC细胞有效地招募过来并能增强T免疫应答能力，并且IL7结合T细胞表面上的IL7受体能够引发第三信号。
之前的研究试图通过直接注射来递送IL-7之类的细胞因子，以增强患者体内的T细胞活性，但是这种全身性的方案会使人体因细胞因子过量引起免疫系统过度反应，产生CRS（细胞因子释放综合征）。因此，让T细胞自我表达第三信号可能具有更高的安全性。
贝勒医学院通过基因工程改造了一种IL7受体(C7R)，它可以提供自主的第三信号，而不需要结合IL-7，当这些CAR-T细胞被信号1和2激活后，每个细胞也被来自工程IL-7受体自身的第三信号选择性地增强。当CAR-T细胞接收到全部的三种信号后，它们具有多次增殖并保持抗肿瘤活性的强大能力。
▲ 工程化IL7受体C7R (图片来源: Cancer Discovery )
CAR-T细胞进入实体瘤微环境难点的之一，是微环境触发应激因子并激活细胞凋亡信号通路来抑制T细胞的活性，从而降低治疗实体瘤的有效性。而这种特殊的IL7信号能加强CAR-T细胞对免疫抑制性肿瘤环境的抵抗力。具有修饰的IL-7受体的CAR-T细胞显示更少的细胞凋亡信号通路，能够在TME中有更多的活性T细胞，因此工程化IL-7受体的CAR-T细胞对消除肿瘤具有持续性。
另外，在《Nature Biotechnology》发布了一篇关于免疫治疗肿瘤的重磅文章，在多种实体瘤小鼠模型中，将IL-7以及CCL-19基因导入CAR-T细胞制备出“7×19CAR-T细胞”，CCL19承担召集外周T细胞及树突状细胞（DC细胞）的指挥作用，IL-7起到促进T细胞的增殖功能，7×19CAR-T细胞在体内存活时间更长并且能够有效地帮助DC细胞以及T细胞浸润到肿瘤组织内部一起杀伤实体肿瘤，实现了肿瘤的完全消除并可预防其复发。
目前将IL-7应用于免疫治疗已进入临床并取得一定的疗效，其中包括黑色素瘤和淋巴瘤、宫颈癌、结肠癌等等。2020年5月4日，传奇生物宣布与Noile-Immune签署许可协议，传奇生物将有权开发结合了Noile-Immune PRIME（诱导增殖和增强迁移）核心技术的分泌 IL-7和CCL19的CAR-T和TCR-T细胞疗法。PRIME技术旨在改善CAR-T和TCR-T细胞以及患者自身T细胞的增殖能力和趋向实体瘤的迁移能力。
IL-18作为一种免疫调节因子，能够通过与IL-18受体（IL-18Rα/IL-18Rβ）产生相互作用，从而促进炎症信号的传递，可诱导分泌IFN-γ，显著增强Th1型免疫反应，因此IL-18在CAR-T细胞中表达能够增强CAR-T细胞增殖和抗肿瘤活性，同时还可减少CAR-T细胞的使用量及全身给药的副作用。目前运用IL-18的CAR-T治疗仍处于摸索期，有待新的发现。
一项名为“mRNAs encoding IL-12 and a decoy-resistant variant of IL-18 synergize to engineer T cells for efficacious intratumoral adoptive immunotherapy”的研究成果在Cell Repots Medicine杂志上发表，该研究提出了一种新的工程方法来增强T细胞的抗肿瘤能力。
该研究探讨了一种新型的基因工程细胞疗法，通过将编码IL-12和IL-18的mRNA转染到T细胞中，使其具有更强的抗肿瘤能力，抑制肿瘤细胞具有多种免疫逃逸机制，有望解决实体瘤治疗的难题。
研究人员还设计了一种抗干扰的IL-18变体进一步增强治疗效果。该变体可以避免被肿瘤细胞分泌的一种蛋白质所结合，从而延长IL-18发挥其免疫调节作用的时间。通过将编码这种变体的mRNA转染到T细胞中，可以增强其抗肿瘤能力，极具潜力攻克实体瘤。
人白细胞介素15（interleukin-15）IL-15是一种多效性细胞因子，具有激活T细胞、B细胞和NK细胞，并可介导这些细胞的增殖和存活的功能。此外，IL-15能激活、维持和扩增CD8+记忆性T细胞，而不激活调节性T淋巴细胞(Tregs，具有免疫抑制功能)。具有修饰的IL-15受体的CAR-T细胞能够在TME中促进T细胞的增殖存活，同时下文中也提及了Outpace Bio研发的CAR-T自分泌细胞因子IL-15的OutSmart平台。IL-2 细胞因子可显著增强T细胞的增殖活性及抗肿瘤作用，提升个体的耐受性，减少副作用。2023年5月18日，Outpace Bio超越生物展示其研发的OutSmart技术。它提供了一种在肿瘤微环境(TME)中精细调节细胞因子信号的方法，能够直接协调来自工程CAR-T和内源性免疫细胞在TME中产生的免疫反应，克服了TME免疫抑制性对于CAR-T治疗实体瘤的影响。
OutSmart平台通过提供IL-2和IL-15活性的单一载体遗传模块去增强CAR-T细胞活性，优先扩增抗肿瘤免疫效应细胞，同时通过消除IL-2Rα结合将Treg活性抑制。通过新型启动子的精确控制实现了OutSmart IL-2/15的局部分泌，以增强CAR-T细胞增殖和存活，刺激TME中的免疫效应细胞，并减少与全身性IL-2暴露相关的潜在副作用。抗原靶向还能够控制保留肿瘤附近的细胞因子，同时保持针对特定细胞群的活性。通过将蛋白质设计与复杂的细胞工程相结合，能够构建增强TME内CAR-T细胞功能的遗传模块，优先扩增CAR-T细胞和内源性抗肿瘤免疫效应细胞，实现实体瘤安全有效持久的治疗结果。
CAR-T疗法作为最有前景的肿瘤治疗方式之一，其抗肿瘤效果与T细胞的活性、增殖能力及抗肿瘤能力密不可分。本文介绍了利用细胞因子通过CAR-T治疗实体瘤的细胞疗法，克服了免疫抑制微环境，有力地增强T细胞杀伤性与持久性，期待有越来越多的治疗新技术能真正为CAR-T的疗效带来显著的提升，为更多肿瘤患者带去治愈的希望，让我们拭目以待！
