細(xì)胞因子發(fā)揮著強(qiáng)大的免疫調(diào)節(jié)作用，其對人類的生理和病理變化至關(guān)重要。但是在臨床中，細(xì)胞因子治療性藥物的開發(fā)受到多種問題的阻礙，這主要是細(xì)胞因子免疫調(diào)節(jié)中的多態(tài)性以及非目標(biāo)細(xì)胞（off-target）的激活導(dǎo)致的毒性和較短的半衰期。

但是隨著對細(xì)胞因子-受體相互作用的結(jié)構(gòu)原理和功能信號(hào)的深入了解，通過蛋白質(zhì)工程等方法對細(xì)胞因子進(jìn)行人工修飾使得細(xì)胞因子成為藥物越來越變的可能，如通過多種方法延長細(xì)胞因子的半衰期，或者是增加細(xì)胞因子靶向的特異性等。近日中科院的研究者在nature上發(fā)表綜述性文章，對細(xì)胞因子類藥物的研究進(jìn)展進(jìn)行了全面的介紹。

1 超級細(xì)胞因子（SUPERCYTOKINES）

細(xì)胞因子往往有多個(gè)受體或者受體是由多條鏈組成的復(fù)合物，利用工程化修飾可以使得細(xì)胞因子選擇性的結(jié)合特定的受體，從而消除某些細(xì)胞因子引起的不良生物特性。目前大多數(shù)關(guān)于細(xì)胞因子工程的研究都集中在受體界面，旨在提高親和力，如IL-2 "超級因子"和IL-15 "超級拮抗劑"；改善結(jié)合的選擇性，如IL-12部分激動(dòng)劑和IL-4超級因子；或通過干擾相互作用，如IL-15拮抗劑和IL-13超級因子等。

在增加細(xì)胞因子的半衰期方面，其策略和多肽類似，通過融合載體蛋白如HSA和Fc，或者通過化學(xué)方式偶聯(lián)PEG增加蛋白的分子量，同時(shí)也有研究者構(gòu)建了多聚化的細(xì)胞因子增加復(fù)合物的分子量，從而增加細(xì)胞因子的半衰期，最終增加藥物的療效。除此之外，還有研究者將細(xì)胞因子與其受體融合，從而形成較大的復(fù)合物。

NKTR-214 是一款通過PEG化增加IL-2半衰期的藥物，其對IL-2β更高的親和力。Amgen的AMG592將抗體的Fc和IL-2融合增加IL-2的半衰期；NKTR-358是一款多聚化的IL-2，其對 IL-2αβγ有較高的親和力而對 IL-2βγ的親和力較低。

ALT-803是新型IL-15“超級激動(dòng)劑（superagonist）”復(fù)合物，其是IL-15（IL-15N72D）和Fc化的IL-15RαSu復(fù)合物；在臨床前研究中，與IL-15相比，ALT-803具有改善的藥代動(dòng)力學(xué)特性和增強(qiáng)的抗腫瘤活性。研究還表明，針對癌細(xì)胞和感染病毒的細(xì)胞，ALT-803能同時(shí)調(diào)動(dòng)免疫系統(tǒng)的先天免疫和適應(yīng)性免疫，激發(fā)迅速、強(qiáng)大、持久的免疫反應(yīng)。此外，在各種實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型中，ALT-803也可以有效激活自然殺死細(xì)胞（NK cells）和抗體依賴性細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性作用（ADCC）。

2 免疫細(xì)胞因子

研究者試圖通過保護(hù)正常的健康組織和優(yōu)先針對疾病部位來提高細(xì)胞因子治療的耐受性。以疾病部位特異性表達(dá)的生物標(biāo)志物為目標(biāo)的抗體可能是定向輸送細(xì)胞因子的理想 "載體"。在許多小鼠模型中，針對腫瘤標(biāo)志物的抗體-細(xì)胞因子融合蛋白可以顯著增加相應(yīng)細(xì)胞因子在組織重塑部位的選擇性積累，并被考慮用于治療慢性炎癥性疾病，如腫瘤。這種抗體-細(xì)胞因子融合蛋白被稱為 "免疫細(xì)胞因子"。

目前與抗體融合細(xì)胞因子主要有IL-2，TNF，IL-15，IL-12，IFN，IL-4，IL-10，IL-21及IL-2+TNF。其中抗體融合IL-2相關(guān)免疫細(xì)胞因子研究的最早也最多，如較早開發(fā)的Hu14.18-IL-2 （anti-GD2+IL2）已經(jīng)位于臨床Ⅱ期，隨后研究者將其中的IL-2進(jìn)行低毒化改造（D20T）并構(gòu)建NHS-IL-2LT ，目前該藥也已經(jīng)進(jìn)入臨床。除此之外，制藥巨頭羅氏也開發(fā)了針對IL-2的"免疫細(xì)胞因子"如CEA-IL2v和FAP-IL-2v，這些藥物同樣也已進(jìn)入臨床。

對于IL-12型的"免疫細(xì)胞因子"，目前已經(jīng)有兩款進(jìn)入臨床研究，分別為NHS-IL-12和BC1-IL-12，其中BC1-IL-12是靶向DNA/組蛋白復(fù)合物的抗體C末端融合IL-12，其在臨床前研究中展現(xiàn)了較好的療效，目前已經(jīng)位于臨床Ⅰ期。

隨著研究的深入，目前出現(xiàn)了一些更加復(fù)雜的抗體+細(xì)胞因子的藥物，如IL-2-F8-TNF^mut是一種抗體攜帶兩種不同的細(xì)胞因子的"免疫細(xì)胞因子"。IL-2-F8-TNF^mut是3+3+3的復(fù)合物，臨床前研究中，其在多種動(dòng)物模型中（如WEHI-164、CT26、LLC和F9畸形細(xì)胞瘤等模型）都能夠有效的清除腫瘤細(xì)胞。

3 銜接性細(xì)胞因子（Engager Cytokines）

結(jié)合CD3激活T細(xì)胞的雙特異抗體已經(jīng)在血液瘤中取得了成功，如靶向CD3/CD19的 blinatumomab，其主要是通過將T細(xì)胞和表達(dá)CD19的腫瘤細(xì)胞銜接，同時(shí)激活T細(xì)胞釋放相關(guān)細(xì)胞因子對腫瘤細(xì)胞殺傷。而在銜接激活NK細(xì)胞殺傷腫瘤細(xì)胞的平臺(tái)中，目前越來越多的研究加入了細(xì)胞因子如IL-15和IL-2v等來增加這些平臺(tái)的藥效。

GT-Biopharma開發(fā)的TriKE平臺(tái)，其由靶向CD16的結(jié)合域和IL-15融合蛋白以及一個(gè)靶向結(jié)合腫瘤抗原的結(jié)合域組成，其中IL-15可以刺激NK細(xì)胞的生存并促進(jìn)NK細(xì)胞的擴(kuò)增。

相似的Innate Pharma對NKCE3（靶向NKp46和腫瘤抗原的抗體融合Fc）的升級改造形成新的NKCE4平臺(tái)，其在NKCE3的基礎(chǔ)上融合了僅可以結(jié)合IL-2Rβ和IL-2Rγ的IL-2v，IL-2v的融合是可以促進(jìn)NK細(xì)胞的增值。

4 其它類型細(xì)胞因子

前面我們大致了解了“超級細(xì)胞因子”，"免疫細(xì)胞因子"和銜接性細(xì)胞因子（Engager Cytokines）在疾病治療中的發(fā)展。隨著近些年研究和技術(shù)的發(fā)展，一些其它治療類型的細(xì)胞因子也不斷涌現(xiàn)，如合成型細(xì)胞因子，融合性細(xì)胞因子，細(xì)胞因子+免疫細(xì)胞，細(xì)胞因子+溶瘤病毒，細(xì)胞因子偶聯(lián)藥物和片斷型細(xì)胞因子受體等。

來自兩個(gè)細(xì)胞因子變體的融合，每個(gè)變體只結(jié)合一個(gè)受體亞單位，從而形成新型的合成型細(xì)胞因子。其招募并受體形成二聚體（這些二聚體不是由內(nèi)源性細(xì)胞因子形成而且自然界沒有發(fā)現(xiàn)）并激活不同的信號(hào)級聯(lián)，如有研究者利用合成的細(xì)胞因子促進(jìn)IL-4Rα/IFNAR2 或者 IL-2Rβ/IL-4Rα 異源二聚體的形成。

有研究者利用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)產(chǎn)生了新細(xì)胞因子2/15，它選擇性地具有天然細(xì)胞因子IL-2和IL-15的功能，但具有完全不相關(guān)的氨基酸序列和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。新細(xì)胞因子2/15選擇性地結(jié)合IL-2Rβγc，但不結(jié)合IL-2Rα或IL-15Rα。它對這些受體的親和力高于天然細(xì)胞因子，并能誘導(dǎo)獨(dú)立于IL-2Rα和IL-15Rα的下游細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)。新白蛋白2/15在黑色素瘤和結(jié)腸癌的小鼠模型中顯示出優(yōu)于IL-2的治療活性，而且毒性和免疫原性較低。

融合因子（Fusokines）: 兩種功能劑的融合被稱為fusokines(融合因子)，工程化的嵌合細(xì)胞因子可以加強(qiáng)免疫細(xì)胞功能。利用工程嵌合的方法，研究者已經(jīng)構(gòu)建了IC7Fc（IL-6 +CNTF），GM–CSF–CCL2，hGIFT2 (GM–CSF-IL-2)和GIFT4（GM–CSF-IL-4）融合因子。

IC7Fc：科學(xué)家們一直在尋找能有效恢復(fù)2型糖尿病患者血糖控制的新藥物。據(jù)報(bào)道，IL-6和CNTF可以控制體重并增強(qiáng)胰島素敏感性。不幸的是，IL-6是一種促炎癥細(xì)胞因子，而CNTF會(huì)誘導(dǎo)產(chǎn)生導(dǎo)致副作用的抗體；這些問題限制了這些藥物的轉(zhuǎn)化潛力。Febbraio等人構(gòu)建了一種新的蛋白質(zhì)，在執(zhí)行這兩種功能的同時(shí)消除了它們的負(fù)面影響。用IL-6取代CNTF結(jié)合的LIFR的結(jié)構(gòu)域，形成一個(gè)新的合成蛋白--IC7。然后，IgG的Fc結(jié)構(gòu)域與IC7融合，得到一種與CNTF相似但依賴IL-6R-IC7Fc活性的細(xì)胞因子。腹腔注射IC7FC可顯著降低小鼠模型的總體重和脂肪重量。

GM–CSF–CCL2：CCR2是一種廣泛表達(dá)于淋巴細(xì)胞并參與自身免疫性疾病的趨化因子受體。因此，由于CCR2在自身免疫性疾?。ㄈ珙愶L(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎）中的直接作用，CCR2是一個(gè)有前途的免疫抑制生物靶點(diǎn)。Stagg等人合成了一種由GM-CSF和CCl2 N端截?cái)嗟鞍祝℅MME1）組成的新型融合蛋白，并研究了其作為CCR2特異性免疫抑制劑的用途。GM-CSF具有相當(dāng)長的血漿半衰期（6小時(shí)左右），這可以大大延長體內(nèi)CCl2末端片段的生物利用度。

hGIFT2：Penafuerte等人設(shè)計(jì)了一種GM-CSF/IL-2融合蛋白hGIFT2，與兩種單獨(dú)的細(xì)胞因子組合相比，在體內(nèi)表現(xiàn)出新的抗腫瘤特性。其可以在體外誘導(dǎo)NK細(xì)胞活化，與IL-2和GM-CSF單項(xiàng)治療或聯(lián)合治療相比，明顯增加了RANTES和IFNγ的分泌量。此外，hGIFT2處理的NK細(xì)胞表達(dá)更高水平的活性受體NKP44、NKP46和CD226，以及功能相關(guān)的分子受體如CD69、CD107A和IL-2Rβ。有趣的是，hGIFT2可以通過下調(diào)CD117表達(dá)和上調(diào)CD11b表達(dá)來促進(jìn)NK細(xì)胞的成熟。這種改變的表型有利于提高腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞毒性。

GIFT4：GIFT4是一種由GM-CSF與IL-4的N端偶聯(lián)開發(fā)的具有強(qiáng)大抗腫瘤活性的新融合細(xì)胞因子。經(jīng)GIFT4處理表達(dá)GM-CSF和IL-4受體的B細(xì)胞可以使STAT的過度磷酸化，，在野生型C57BL/6J小鼠中，給予GIFT4促進(jìn)了體內(nèi)B細(xì)胞的增殖，并抑制了B16F0黑色素瘤細(xì)胞的生長。

對于特定的靶向應(yīng)用，細(xì)胞因子可以被包覆在納米顆粒上，由于滲透性和滯留性增強(qiáng)，可以通過細(xì)胞的被動(dòng)傳遞向腫瘤提供有效的細(xì)胞因子，進(jìn)而增強(qiáng)治療效果。如有研究者將IL-2和抗CD137錨定在PEG化的脂質(zhì)體表面，使得這些免疫激動(dòng)劑在腫瘤部位的快速局部累積，同時(shí)減少全身暴露，從而降低系統(tǒng)性毒性。Kih等人設(shè)計(jì)了納米籠來傳遞TNF超家族成員TRAIL的天然三聚體-。含有三聚體TRAIL的納米籠（TTPNs）通過插入足夠的間距來模仿TRAIL復(fù)合物的天然結(jié)構(gòu)，以使得TRAIL與受體有較好的結(jié)合。臨床前研究證明TTPNs作為抗腫瘤藥物的療效與單體TRAIL相比，其親和力增加了330倍，凋亡活性增加了62.5倍，藥代動(dòng)力學(xué)特性和穩(wěn)定性也有明顯改善。

工程化改造的T細(xì)胞已經(jīng)在血液瘤中取得了成功，但是在實(shí)體瘤領(lǐng)域工程化或者非工程化的T細(xì)胞/NK細(xì)胞免疫療法還沒有取得成功，這一方面是因?yàn)閷?shí)體瘤的治療需要T細(xì)胞或者NK細(xì)胞具有更強(qiáng)的擴(kuò)增能力和更高的活性，目前已經(jīng)有多種細(xì)胞因子用于增強(qiáng)T細(xì)胞或者NK細(xì)胞擴(kuò)增或者活性，如IL-7、IL-12、IL-2等。

具有增強(qiáng)IL-7信號(hào)的CAR-T細(xì)胞：Shum等人構(gòu)建了一個(gè)具有持續(xù)信號(hào)的人工細(xì)胞因子受體C7R，可以有效地觸發(fā)IL-7信號(hào)軸，但其對細(xì)胞外細(xì)胞因子不敏感。這種合成的IL-7R是由急性淋巴細(xì)胞白血?。ˋLL）患者的變體發(fā)展而來，由于跨膜區(qū)插入脯氨酸和/或半胱氨酸殘基而形成同源二聚體，傳播的信號(hào)不需要IL-7的刺激。這種方法極大的增強(qiáng)了GD2-CAR-T細(xì)胞的功能，但避免了對 "旁觀者 "淋巴細(xì)胞的刺激。持續(xù)不斷的暴露于TME，可以增加C7R和GD2 共同表達(dá)CAR-T細(xì)胞的增殖、存活和抗腫瘤活性，但不改變自體T細(xì)胞的狀態(tài)。

具有增強(qiáng)IL-12信號(hào)的CAR-T細(xì)胞：一種提高CAR-T細(xì)胞療效的方法是異位表達(dá)刺激性細(xì)胞因子IL-12。Pegram等人的臨床前研究表明，分泌IL-12的CD19特異性CAR-T細(xì)胞可以在沒有全身照射、化療和/或額外細(xì)胞因子支持的情況下安全地根除疾病。在一個(gè)模擬腫瘤模型中，他們證明了腫瘤的消除需要CD4+和CD8+T細(xì)胞亞群、自分泌IL-12以及CAR-T細(xì)胞隨后分泌的IFNγ。

具有增強(qiáng)IL-2信號(hào)的CAR-T細(xì)胞：Sockolosky等人設(shè)計(jì)了一種正交（orthogonal）IL-2細(xì)胞因子-受體復(fù)合物，可以傳遞天然IL-2信號(hào)，但不與它們的天然細(xì)胞因子和受體相互作用。具體來說，將orthoIL-2Rβ引入T細(xì)胞后，orthoIL-2可以在體內(nèi)和體外選擇性地靶向工程CD4+細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞，而且脫靶效應(yīng)有限，毒性可忽略不計(jì)。orthoIL-2信號(hào)在用收養(yǎng)細(xì)胞治療的臨床前小鼠癌癥模型中是有效的。

細(xì)胞因子增強(qiáng)型NK細(xì)胞：細(xì)胞因子轉(zhuǎn)基因是對NK細(xì)胞進(jìn)行遺傳操作、工程設(shè)計(jì)和增強(qiáng)對抗腫瘤的有效方法。非工程化的異體和自體NK細(xì)胞已被廣泛用于各種臨床試驗(yàn)以治療惡性腫瘤[。使用異體NK細(xì)胞已初步顯示出消除癌癥的功效，包括轉(zhuǎn)移性黑色素瘤、腎細(xì)胞癌和AML。在臨床前研究中，很多研究已經(jīng)證明，用IL-2、IL-12、IL-15和干細(xì)胞因子等細(xì)胞因子轉(zhuǎn)染或?qū)隢K細(xì)胞可以增強(qiáng)NK細(xì)胞的增殖、生存或靶向性。這種策略已被證明可以在體外和體內(nèi)恢復(fù)細(xì)胞毒性和抗腫瘤活性。

腫瘤溶解病毒（OVs）是天然存在的或經(jīng)過基因改造的病毒，已被開發(fā)為一種免疫治療方法。OVs可以選擇性地在TME中復(fù)制，破壞癌細(xì)胞并將腫瘤抗原暴露給抗原呈遞細(xì)胞。此外，損傷細(xì)胞釋放的相關(guān)分子可以增強(qiáng)抗腫瘤免疫力。OV介導(dǎo)的癌細(xì)胞死亡被認(rèn)為是一種免疫原性細(xì)胞死亡，腫瘤選擇性O(shè)V可以作為載體傳遞免疫調(diào)節(jié)劑以進(jìn)一步改變TME。為了提高溶瘤療法的潛在療效，人們設(shè)計(jì)了多種策略來提高抗腫瘤免疫力，如攜帶編碼促炎細(xì)胞因子基因的OVs，如IL-7，IL-12和IL-15已經(jīng)用于溶瘤病毒的相關(guān)研究。

 IL-4受體的過度表達(dá)是多種腫瘤的一個(gè)主要特征，并被發(fā)現(xiàn)通常與免疫反應(yīng)的抑制和不良的生存結(jié)果有關(guān)。MDNA55是Medicenna公司開發(fā)的一種基因融合物，它包含兩個(gè)分子：一個(gè)高特異性的環(huán)狀I(lǐng)L-4超級因子和假單胞菌外毒素A的催化結(jié)構(gòu)，IL-4超級因子作為載體將強(qiáng)效的細(xì)菌毒素輸送到TME。MDNA55正在進(jìn)行II期臨床試驗(yàn)（NCT02858895），用于治療復(fù)發(fā)性多形膠質(zhì)母細(xì)胞瘤（rGBM）。在涉及118名rGBM患者的四項(xiàng)臨床試驗(yàn)中，MDNA55獲得了積極的療效；而且MDNA55已被授予治療rGBM的快速通道指定和孤兒藥地位。

細(xì)胞因子片段主要是利用細(xì)胞因子某一結(jié)構(gòu)域的特性用于相關(guān)疾病的治療，如目前國內(nèi)有多家醫(yī)藥公司布局的PD-1/PD-L1-TGF-βRⅡ，其主要是利用TGF-βRⅡ?qū)δ[瘤微環(huán)境中的TGF-β結(jié)合，從而防止細(xì)胞上的TGF-βRⅡ?qū)GF-β的結(jié)合。在腫瘤微環(huán)境中，程序性細(xì)胞死亡配體-1(PD-L1)和轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)通常高表達(dá)。PD-L1通過與淋巴細(xì)胞表面的PD-1結(jié)合，抑制淋巴細(xì)胞的增殖和活化，誘導(dǎo)其凋亡，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞發(fā)生免疫逃逸；而TGF-β不僅驅(qū)動(dòng)腫瘤發(fā)生進(jìn)程，也是免疫抑制的重要因素，可介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞對抗PD- L1單抗的原發(fā)性耐藥。同時(shí)阻斷PD- L1和TGF-β兩個(gè)免疫抑制信號(hào)可產(chǎn)生協(xié)同抗腫瘤作用，潛在提高目前PD-L1/PD-1抑制劑普遍應(yīng)答率低的問題。

除了TGF-βRⅡ，IL-1的受體α被用來治療自身免疫疾病，Anakinra是一種改良的可溶性IL-1受體α，可以阻斷IL-1受體。Anakinra阻斷IL-1α和IL-1β與內(nèi)源性IL-1受體的結(jié)合。Anakinra在炎癥過程中的安全性和益處已經(jīng)在嚴(yán)重的成人類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和全球幼年特發(fā)性關(guān)節(jié)炎中得到證實(shí)并且有研究報(bào)道其可以改善系統(tǒng)性紅斑狼瘡。目前Anakinra已被FDA批準(zhǔn)用于治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎。

目前，關(guān)于超級細(xì)胞因子的研究大多處于臨床前階段。免疫細(xì)胞因子的研究起步較晚，但進(jìn)展迅速。近年來，在中國和美國已經(jīng)有幾種免疫細(xì)胞因子制劑進(jìn)入臨床試驗(yàn)。新型免疫細(xì)胞因子的合成是基于細(xì)胞因子的免疫治療的一個(gè)重要發(fā)展方向。銜接性細(xì)胞因子（Engager Cytokines）也可以理解為具有特定免疫細(xì)胞因子結(jié)構(gòu)分子。目前，銜接性細(xì)胞因子的研究相對較少，但是該方向值得進(jìn)一步研究。

此外，我們可能還需要重新建立細(xì)胞因子作為 "超級助手 "來促進(jìn)新的免疫療法，目前使用細(xì)胞因子作為免疫治療劑的最大障礙之一是它們的毒性，這是由它們各自的特性決定的。研究者對細(xì)胞因子進(jìn)行了改造，以改善其靶向性、功效和長期療效。降低細(xì)胞因子的生物活性或功能可能是減少其毒性并促進(jìn)其在免疫治療中發(fā)揮輔助作用的一種有希望的方法。到目前為止，對細(xì)胞因子的修改都是簡單的分子生物學(xué)變化或蛋白質(zhì)融合。

目前各種細(xì)胞因子特性比較匯總