前言
CAR-T细胞疗法在血液瘤治疗中已被认为是最先进、最有效的策略之一，然而在实体瘤治疗中疗效并不显著。其中一个原因主要是由于抑制性细胞因子、低氧环境和活性氧的存在。使肿瘤周围形成不利于T细胞的渗透和发挥作用的肿瘤微环境。结合细胞因子的功能优势，靶向肿瘤细胞的第四代CAR结构已经被开发出来并额外释放有助于T细胞发挥作用的细胞因子。在CAR-T细胞发挥作用过程中，细胞因子在免疫细胞的激活、扩增和亚群的极化中起着关键作用。
因此本篇文章主要对细胞因子对CAR-T细胞功能的影响、在CAR-T生产过程中的应用及临床效果进行讨论。强调了细胞因子在细胞治疗中的重要性。
细胞因子对CAR-T细胞功能的影响
肿瘤是一种复杂的组织，除含有肿瘤细胞外，还含有内皮细胞、周细胞、炎症细胞、成纤维细胞以及非细胞成分，如细胞因子、脂类介质和细胞外基质。在肿瘤微环境（TME）中，不同的组分能够通过不同的机制诱导血管生成，促进肿瘤细胞的存活和增殖，并抑制T细胞的抗肿瘤反应。
肿瘤浸润性炎症细胞被肿瘤细胞分泌到肿瘤微环境的细胞因子所吸引，首先，它们通过产生活性氧、分泌促炎细胞因子和介导细胞毒作用，构成了对抗肿瘤的初始防线。然而，当这种促炎环境与TME的慢性炎症发展相平衡时，会导致局部组织微环境转变为促进肿瘤生长的状态。TME细胞利用细胞因子的功能，对免疫细胞的增殖、分化、激活、迁移和存活产生负面影响，构成了一个不利的微环境。因此，细胞因子在调节抗肿瘤反应、细胞转化和恶性肿瘤的增殖中扮演着重要的角色。
图1：肿瘤微环境中细胞因子的动态变化及其在维持免疫抑制表型中的作用
1.1IL-2andTGF-βTGF-β主要由肿瘤微环境中两种免疫抑制细胞即髓系来源的抑制细胞(MDSCs)和调节性T细胞(Tregs)分泌，诱导促肿瘤反应。Tregs(CD25+Foxp3+)一方面通过分泌TGF-β影响T细胞活性。另一方面通过募集IL-2限制肿瘤微环境中效应性T细胞的扩增。在体内，TGF-β通过抑制穿孔素、颗粒酶和干扰素-γ的表达等多种机制，使CD8+和CD4+T细胞增殖和细胞毒T细胞活性的下调。因此抑制TGF-β在免疫微环境中的抑制作用，对CAR-T细胞发挥高效作用具有重要意义。目前溶瘤腺病毒表达TGF-β受体II-Fc融合蛋白与CAR-T联合治疗乳腺癌模型中已展现加强抗肿瘤效果。
图2：溶瘤腺病毒表达TGF-β受体II-Fc融合蛋白与CAR-T联合治疗在乳腺癌模型中效果
1.2IL-6IL-6被认为是肿瘤发生发展过程中的重要细胞因子。研究表明，不同类型癌症(如黑色素瘤、结直肠癌等)患者血清中的IL-6浓度过高与患者的预后不良有关。一项研究表明，shRNA-IL-6基因敲除的ssCART-19细胞在注入小鼠体内后，导致IFN-γ、TNF、IL-2和IL-17A细胞因子水平升高，而IL-10和IL-6水平下降，对抑制荷瘤小鼠有明显的增强效果。但在4周后会在大部分组织器官中出现，因此，说明shRNA-IL-6基因敲除的ssCART-19延长了荷瘤小鼠的存活时间，但具有潜在的免疫毒性。因此，更好地了解和利用细胞因子在肿瘤的生物发生中的作用，对提高CAR-T细胞的治疗效果，变得越来越重要。
图3：shRNA-IL-6基因敲除的ssCART-19细胞注入小鼠体内细胞因子变化
1.3IFN-γ干扰素-是一种有效的促炎剂，除了刺激促炎巨噬细胞和诱导Treg细胞凋亡外，它还对肿瘤细胞具有细胞抑制、抗增殖和促凋亡作用，在细胞免疫和抗肿瘤反应中发挥重要作用。干扰素-的主要来源是天然免疫细胞、NK细胞和NKT细胞以及获得性免疫细胞、CD4+和CD8+T细胞。IFN-γ除具有抗肿瘤作用，也可以帮助肿瘤逃脱免疫监视，据报道肝癌、乳腺癌和黑色素瘤模型表明，长期低剂量干扰素可导致肿瘤生长，并诱导与T细胞活性障碍有关的分子PD-L1、PD-L2、CTLA-4和Foxp3的表达。结合IFN-γ的作用，文献报道了IL-6/IFN-γ双敲除CAR-T细胞在体外可减少PBMC释放多种细胞因子，为临床应用提供了一种有希望的策略。
图4：IFN-γ逃脱免疫监视作用，促进PD-L1等表达
细胞因子调动T细胞实现双重杀伤
最近，带有启动T细胞杀伤的细胞因子的新一代CAR-T细胞被开发出来。这些CAR-T细胞被修饰细胞因子生产盒（可诱导的）。将CAR-T细胞的细胞毒性与细胞因子的原位传递联系起来，增强CD8+T细胞的细胞毒作用，绕过肿瘤微环境，更好的调节免疫系统。
最初Chmielewski等人设计了癌胚抗原(CEA)特异性的CAR，并修饰表达IL-12分别在体外和体内模型中验证，结果表明CAR-T细胞分泌IL-12后产生更大的炎症反应，提高T细胞的激活，并招募额外的免疫细胞，如抗肿瘤巨噬细胞到肿瘤微环境，显著提高抗肿瘤反应。
图5：CAR-T细胞分泌IL-12后显著提高抗肿瘤反应
同时，在具有高度免疫抑制肿瘤环境的卵巢癌中，Koneru等发现，CAR-T细胞经修饰表达IL-12后在体外能更好的抑制卵巢癌细胞的增殖并且干扰素-γ的分泌增加。在体内注射后，小鼠存活率明显提升，干扰素-γ分泌增加，显示出更强的抗肿瘤效果。
图6：IL-12修饰的CAR-T细胞在体内分泌IFN-γ等细胞因子增加并对肿瘤清除有促进作用
此外CAR-T细胞修饰表达IL-7、IL-15、IL-18、IL-22和IL-23等细胞因子也在研究当中，以及多种细胞因子共表达目前也备受