細(xì)胞因子是一種分泌蛋白，可用于腫瘤的免疫治療。但因其治療的特異性不理想，且可能產(chǎn)生毒性，所以臨床應(yīng)用有限。IL-18是IL-1細(xì)胞因子家族成員，可激活先天淋巴細(xì)胞和T細(xì)胞。由于IL-18能夠誘導(dǎo)免疫細(xì)胞的增殖并增強(qiáng)其活性，近年來其在抗腫瘤方面的作用被廣泛研究。

2020年6月24日，耶魯大學(xué)醫(yī)學(xué)院Aaron M.Ring課題組在《Nature》在線發(fā)表題為“IL-18BP is a secreted immune checkpointand barrier to IL-18 immunotherapy”的研究性論文。該研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤微環(huán)境（TME）中產(chǎn)生的IL-18BP可作為“分泌型免疫檢查點(diǎn)”，限制IL-18免疫治療的療效。因此，作者設(shè)計(jì)了一種不會(huì)被 IL-18BP 抑制的 IL-18（decoy-resistant IL-18，DR-18），抗腫瘤效果顯著。

doi:10.1038/s41586-020-2422-6

研究者發(fā)現(xiàn)IL-18R和IL-18BP在TME中普遍表達(dá)。為研究其功能，他們將MC38腫瘤移植到野生型C57BL/6小鼠或Il18bp−/−小鼠中，并用mIL-18或載體對(duì)其進(jìn)行治療。mIL-18對(duì)野生型小鼠的腫瘤生長(zhǎng)沒有影響，但能顯著抑制Il18bp−/−小鼠的腫瘤生長(zhǎng)。因此作者認(rèn)為，IL-18BP可作為免疫檢查點(diǎn)阻斷IL-18的功能。

據(jù)此，研究者設(shè)計(jì)了了超過2.5億個(gè)mIL-18突變體，使用酵母表面展示技術(shù)，利用IL-18BP和IL-18Rα對(duì)它們進(jìn)行定向選擇及反選擇，最終獲得僅結(jié)合IL-18Rα而對(duì)IL-18BP親和力極低的突變體，即DR-18。

圖片來源：Nature

小鼠結(jié)腸癌和黑色素瘤模型的研究結(jié)果表明，DR-18的腫瘤抑制作用優(yōu)于IL-18和PD-1抗體。DR-18與PD-1聯(lián)合應(yīng)用時(shí)療效最佳，可以使大多數(shù)小鼠腫瘤完全消退。但是，在IL-18R敲除鼠中DR-18不影響腫瘤的生長(zhǎng)。

那么，DR-18是如何在腫瘤免疫治療中發(fā)揮作用的呢？研究者進(jìn)行了抗體介導(dǎo)的耗竭研究。結(jié)果表明，在小鼠結(jié)腸癌和黑色素瘤腫瘤模型中，CD8+T細(xì)胞和（或）CD4+T細(xì)胞耗竭可抑制DR-18的作用。因此，DR-18的抗腫瘤作用是由T細(xì)胞介導(dǎo)的。

為了進(jìn)一步研究DR-18對(duì)TME的影響，研究者對(duì)上述模型進(jìn)行了單細(xì)胞RNA測(cè)序。結(jié)果表明，DR-18處理后，CD8+T細(xì)胞中效應(yīng)分子(Ifng、Prf1和Gzmb)轉(zhuǎn)錄水平升高；而mIL-18或PBS處理后，CD8+T細(xì)胞則表現(xiàn)為耗竭型T細(xì)胞（TEX）。并且，DR-18可以有效提高腫瘤內(nèi)外TCF+和PD-1+的干細(xì)胞樣CD8+T細(xì)胞數(shù)量，進(jìn)而發(fā)揮持久有效的免疫治療作用。

圖片來源：Nature

此外， NK1.1+細(xì)胞群的分析顯示，DR-18處理后，NK細(xì)胞數(shù)量增加?？偟膩碚f，DR-18可以重塑TME，增強(qiáng)T細(xì)胞的功能，促進(jìn)T細(xì)胞增殖，并能夠促進(jìn)抗腫瘤NK細(xì)胞的成熟和多功能性。

作者團(tuán)隊(duì)用同樣的方式設(shè)計(jì)了人源DR-18（hDR-18）。結(jié)果表明，hDR-18同樣與IL-18Rα結(jié)合緊密（而非IL-18BP），能夠刺激NF-κB信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)而不被IL-18BP抑制。而且在人和獼猴的外周血單核細(xì)胞中，hDR-18均引起IFN-γ的產(chǎn)生。

總的來說，這項(xiàng)研究證明了IL-18BP在腫瘤免疫中發(fā)揮關(guān)鍵作用，作為分泌性免疫檢查點(diǎn)限制IL-18的療效。研究者設(shè)計(jì)的DR-18具有作用于CD8+TEFF細(xì)胞、干細(xì)胞樣TCF1+ CD8+T細(xì)胞和NK細(xì)胞的能力，為DR-18和其他IL-18受體激動(dòng)劑的臨床開發(fā)提供了強(qiáng)有力的依據(jù)。