2024年9月25日《nature》同时在线发表两篇文章共同指出，二型细胞免疫因子IL4可以增强细胞疗法的抗肿瘤疗效，通过在细胞产品制造过程中加入IL-4或将制备好的CAR T细胞产品在输注前用IL-4预处理，可以在第二型细胞功能较低的CAR T细胞中恢复抗肿瘤效果。
第一篇nature文章为了深入了解CAR T细胞在不同状态下的分子特征，并探索这些特征与临床结果之间的关系，仔细研究了82名患有复发性和/或难治性急性淋巴细胞性白血病（ALL）的儿科患者的输注CD19CAR T细胞，其中5名患者超过8年的完全缓解CR。
研究结果发现：
血清样本分析：长期应答者的第二型细胞因子水平（IL4、IL13、IL5）在治疗后显著高于其他患者。
输注初期：在输注初期（第1至第5天），各组之间没有显著差异，这可能是由于CTL019细胞暂时分散到了全身各处。
快速扩增期之后：从快速扩增期开始直到输注后2个月，长期应答者的第二型细胞因子水平显著升高。
第一型细胞因子：在整个研究过程中，第一型细胞因子的水平没有显著变化。
这些结果表明，第二型细胞因子在治疗后维持较高水平与CAR T细胞的长期持久性有关。
既然发现了长期存活的CAR T细胞有更强的第二型免疫反应，想知道这种第二型CAR T细胞是否在体内有更好的抗癌效果？
从6个健康捐赠者的单细胞RNA测序数据中挑选出两组CAR T细胞：第二型因子高表达组（type 2high），第二型因子低表达组（type 2low）分别回输NSG小鼠（白血病模型），结果发现：两组CART细胞都能在两周内完全清除肿瘤细胞，但是，第二型高CAR T细胞在体内显著扩张得更好，数量是第二型低组的十倍。
很有意思的发现是，为了模拟肿瘤复发，再次给小鼠回输癌细胞，第二型高表达组（type 2high）展现出了更强的应对复发的能力，显著延长了患肿瘤小鼠的生存时间。
还有一点很重要，加入IL-4或将制备好的CAR T细胞产品在输注前用IL-4预处理，可以在第二型细胞功能较低的CAR T细胞中恢复抗肿瘤效果。
长久以来，像IL4或者IL10一直被认为是对细胞疗法不太友好的二型细胞因子，第一篇nature文章展示了2型免疫调节的重要性，具体的机制又是如何呢？别急，第二篇nature文章做了详细解释。
首先制备了重组融合蛋白，将小鼠IL-4与突变的IgG2a Fc片段（Fc–IL-4）相结合，这种融合蛋白保留了IL-4的生物活性，同时延长了其在体内的半衰期。
过继性T细胞转移（ACT）疗法与Fc–IL-4结合回输肿瘤小鼠体内，CD8 T细胞的数量显著增加，其中PD-1+TIM-3+亚群（定义为终末耗竭）被显著富集，而其他亚群则没有显著变化。
很有趣的是，只有特异性识别抗原的CD8 T+细胞被Fc–IL-4扩增，其他非特异性的T是没有显著变化的。同样，Fc–IL-4处理的细胞中Ifng和Gzmb的表达显著增加。
不同肿瘤动物模型测试结果如下：
B16F10黑色素瘤模型 / YUMM1.7-OVA黑色素瘤模型 / MC38结肠腺癌模型
单独使用ACT疗法仅能适度抑制肿瘤生长，但没有治愈效果。
然而，ACT细胞与Fc–IL-4联合治疗完全消除了已形成的肿瘤，在未经淋巴细胞耗竭预处理的情况下，大部分肿瘤小鼠得到了持久治愈。
经过组合治疗的小鼠在治疗后再次接受相同的肿瘤细胞挑战时，绝大部分小鼠都能没有肿瘤再生，表明存在持久的抗肿瘤记忆效应。
Raji淋巴瘤模型（人CD19-CART细胞）
单独使用CD19-CAR-T细胞只能暂时抑制肿瘤，而CD19-CAR-T细胞与人源的hu.Fc–IL-4的组合治疗实现了75%的小鼠完全肿瘤清除，并延长了生存期。
在复发性白血病模型中，单独使用CD19-CAR-T细胞虽然可以清除初始接种的白血病细胞，但所有小鼠在接受第二次挑战后约2周内死亡（和第一篇nature结果呼应）。
相反，hu.Fc–IL-4与CD19-CAR-T细胞的组合治疗不仅完全清除了初始接种的白血病细胞，还赋予了对第二次挑战的抵抗力，使80%的小鼠延长了生存期。
文章研究发现，只有耗竭CD8 T细胞与Fc–IL-4联合才有治疗效果，其他免疫细胞（CD4 T细胞、自然杀伤细胞、中性粒细胞）都是没有治疗效果的。并且，Fc–IL-4介导的TME内CD8 T+TE细胞的富集并不是由于T细胞从外周组织招募增加的。
为了探讨Fc–IL-4是否对CD8 T细胞有直接影响，测量了IL-4受体α亚基（IL-4Rα）的表达水平，发现CD8 T+TE细胞在各种亚群中表达最高，如果把IL-4Rα KO了，这种联合治疗的效果大大下降。这表明Fc–IL-4可能通过CD8 TILs上的IL-4Rα直接信号传导。
最后文章研究了IL4因子是如何增强CD8T细胞的抗肿瘤机制，简单说就是，Fc–IL-4与CD8T细胞上的IL-4Rα结合，激活STAT6信号通路和PI3K–AKT–mTOR轴，依赖于乳酸脱氢酶A（LDHA）的方式，来增强CD8 T+TE细胞的糖酵解代谢和细胞存活，从而提高抗肿瘤免疫疗法的持久性和效果。
传统上认为TH2细胞对肿瘤具有促瘤作用，第二型细胞因子可能表现出促瘤或抗瘤特性。本研究中，外源性Fc–IL-4直接应用于肿瘤部位以实现高局部浓度。相比之下，生理水平的内源性IL-4浓度（大约低10^3-10^6倍）通常太低，不足以直接作用于肿瘤浸润的CD8 T+TE细胞，因此其免疫抑制作用可能占主导地位。
尽管在急性淋巴细胞性白血病患者中，预先输注的CAR-T细胞（4-1BB信号）的TH2功能对于超长期缓解至关重要，但也有研究表明IL-4信号通路会驱动依赖CD28共刺激域的CAR-T细胞的耗竭，提示第二型细胞因子对CAR-T细胞功能的影响可能取决于响应CAR-T细胞的设计结构。
期待IL4和CART联合治疗，取得更好的临床效果。
参考文献：
1.Feng, B., Bai, Z., Zhou, X. et al. The type 2 cytokine Fc–IL-4 revitalizes exhausted CD8+ T cells against cancer. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07962-4
2.Bai, Z., Feng, B., McClory, S.E. et al. Single-cell CAR T atlas reveals type 2 function in 8-year leukaemia remission. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07762-w
