NatBiotech|IL23促進CART細胞的抗癌功能

　　嵌合抗原受體T細胞（Chimeric antigen receptor T cells, CAR-T）癌癥免疫療法利用基因工程技術修飾癌癥病人自身的T細胞使獲得腫瘤特異性以達到抗癌的功能。臨床試驗表明，CAR-T細胞在治療許多血液瘤，尤其是B細胞急性淋巴性白血病中有著相當顯著的療效。然而，由于腫瘤微環境對T細胞增殖和效應功能的抑制，其在固體腫瘤中的效果普遍不佳。目前熱門的研究方向普遍專注于對T細胞進行進一步的修飾從而提升CAR-T細胞在固體腫瘤中的增殖和效應功能。過去的研究發現，利用促生長細胞因子，比如IL2或者IL15可以顯著的提升CAR-T細胞在腫瘤中的增殖從而延長其能在體內的存活和抗癌功能。但是，IL-2和IL-15信號亦可以激活體內其他的免疫細胞，比如NK細胞和記憶T細胞，導致系統性炎癥反應，比如毛細血管滲漏綜合癥。因此，將促生長信號選擇性地作用于CAR-T細胞成了領域內的難題之一。

　　2020年2月3日，來自美國北卡羅萊納大學教堂山分校（University of North Carolina at Chapel Hill）的Gianpietro Dotti教授和其博后許揚團隊在Nature Biotechnology上發表了題為 “Interleukin-23 engineering improves CAR T cell function in solid tumors”的文章。他們的研究發現IL23細胞因子可以特異性地作用于激活狀態下的CAR-T細胞并提高其在識別腫瘤抗原后的增殖以及在多個固體腫瘤模型中抗癌功能。

　　IL23屬于IL-12細胞因子家族，在炎癥反應，尤其是Th17細胞誘導的自身免疫疾病中發揮重要作用。IL23是一個異源二聚體的細胞因子，由 IL23a p19 和 IL12b p40 兩個亞基組成。IL23一般由活化的巨噬細胞或者樹狀細胞產生并作用于表達IL23受體的Th17細胞促進其增殖和穩定性。而在這篇文章中，研究者發現了IL23獨立于Th17的功能并利用其特性開發出應用于CAR-T細胞的細胞因子。

　　首先，研究者發現IL23受體（IL23R）選擇性地表達于激活的人源記憶T細胞上，而在未激活的T細胞中并無顯著表達。加入重組IL23蛋白后可以顯著提升激活后T細胞的增殖能力而對未激活的T細胞并無明顯的作用。同時，研究者排除了IL23對活化記憶細胞的促生長功能是源于其誘導Th17分化或增殖的可能性。為了利用IL23在激活中T細胞的特異性功能，研究者試圖讓CAR-T細胞自身過表達IL23從而使其可以在被腫瘤激活后接收到IL23的生長信號。在這個過程中，研究者意外地發現，IL23其中一個亞基，IL23a p19，在 T細胞中亦由TCR/CD28激活信號誘導表達，而另一個亞基IL12b p40并不在T細胞中表達。通過對T細胞轉染過表達p40的載體，活化T細胞中表達的p19亞基結合轉入的p40亞基，從而產生并分泌完整的IL23蛋白。相反，未活化的T細胞因為缺少p19并不會分泌IL23蛋白。因此，研究者結合了細胞自身對IL23受體和p19亞基的調控機制和p40基因修飾，使得IL23的分泌和作用范圍限制在激活后的T細胞，極大的減少了細胞因子系統性釋放和作用的風險。

　　隨后，研究者將p40導入人源CAR-T細胞中，發現識別腫瘤細胞后激活的CAR-T細胞會誘導性地分泌IL23并且顯著地提高了CAR-T細胞增殖能力以及在體外抗癌功能。研究者在免疫缺失小鼠中的建立了神經母細胞瘤和胰腺癌的人源腫瘤模型，發現過表達p40的CAR-T細胞相比于對照載體轉染的CAR-T細胞的抗癌功能有著極大的提升。在多輪體內腫瘤刺激的體內模型中，p40過表達CAR-T細胞可以持續地抑制腫瘤生長和復發，顯示出極大的臨床潛力。

　　為了驗證p40修飾和分泌的IL23的安全性，研究者將鼠源p40蛋白導于OT1 T細胞中，并利用p40或是對照載體轉染OT1細胞治療OVA過表達黑色素瘤B16模型。與異源小鼠模型相似，p40導入的OT1 T細胞可以更好的控制黑色素瘤的生長。同時，研究者對小鼠組織進行了分析，他們只在腫瘤中檢測到了T細胞產生的IL23的蛋白，而在血清中無法檢測到IL23。在血液，脾臟，淋巴結中的免疫細胞指標，p40組和對照組都幾乎一致，而在腫瘤中，p40顯著提升了過繼轉入的OT1細胞的數量。最后，研究者通過一系列體外實驗，發現因導入p40而產生的IL23蛋白會優先結合產生IL23的T細胞，而在附近同樣處于激活狀態并表達IL23R的細胞上并不會有顯著的結合。這一系列實驗證明了IL23在體內作用的位置和細胞上的特異性，進一步保證了其安全性。

　　綜上，本研究描述了作用于CAR-T細胞新型的細胞因子系統p40/IL23。相比于之前利用IL2或者IL15提高CAR-T細胞增值的研究，p40/IL23細胞因子系統不僅在抗癌功能上更加優秀，在安全性上因為IL23特殊的作用機制，也有其獨特的優勢。目前此研究已經在美國申請了ZL并會在不久的將來進入臨床測試階段。

　　此項研究以北卡羅萊納大學教堂山分校Lineberger 綜合癌癥中心Gianpietro Dotti和許揚博士為共同通訊作者。于北卡羅萊納大學教堂山分校完成聯合培養的西安交通大學第二附屬醫院馬興聰博士為第一作者。