国外医学免疫学分册2000年第23卷第1期

上海第二医科大学附属瑞金医院外科上海消化外科研究所，上海 200025 姬舒荣

摘要 IL-12是近年来研究最热门的细胞因子，具有多种重要的生物学活性，参与机体免疫调节的许多方面，因而具有重要的抗炎、抗肿瘤作用。目前应用重组IL-12治疗肿瘤已经进入临床试验阶段，有关其基因治疗的初步方案也已经提出。本文将近年来有关IL-12免疫治疗及其基因治疗方面的研究进展作一综述。

关键词：IL-12肿瘤基因治疗

IL-12又名NK细胞刺激因子和CTL成熟因子，最初由Perussia等和Gately等分别完成和公布，后来统一命名为IL-12。它是最有效的CTL和NK细胞活性刺激因子，主要由抗原提呈细胞和B细胞产生，以异二聚体的形式分泌到细胞外。大量的研究表明：IL-12能增强许多免疫效应细胞的活性，激活T细胞、NK细胞的增殖和细胞毒作用，诱导多种细胞因子的产生，调节T_H1细胞的发育，因而具有良好的抗癌作用，并且在多种肿瘤的的动物模型中得到证实。目前，IL-12的抗肿瘤研究已经进入了临床Ⅱ期，有关其基因治疗的初步方案已经提出。

1 IL-12的生物学特性

IL-12是一种糖蛋白，PI为4.5_~5.5，分子量为70KD，由40KD和35KD两个亚单位经二硫键连接而成。两个亚单位分别由两个基因编码，二者在细胞内组装成完整的IL-12分子而释放出来。它主要由抗原提呈细胞（如单核细胞和巨噬细胞、树突状细胞）及B细胞产生。EB病毒感染的B细胞株以及脂多糖诱导的T_H1细胞也可产生IL-12，以旁分泌或自分泌方式发挥其生物学效应。IL-12只有一种单一的高亲和力的受体，主要分布在激活的CD8⁺或CD4⁺T细胞和CD56⁺NK细胞的表面，PHA激活的T母细胞也表达IL-12受体。按亲和力的不同分为高（5_~20pM）、中（59_~200pM）、低（2_~6nM）三族，它由β1和β2两条链组成，二者都属于GP130相关的的细胞因子受体超家族，具备β型细胞因子受体的共同特征^[1]。

IL-12具有多种重要功能，它能促进NK细胞、T细胞的增殖；增强许多效应细胞诸如NK细胞、淋巴因子激活的杀伤细胞（LAK）、T细胞及巨噬细胞等的溶细胞活性；与共刺激分子协同作用，调节T_H0细胞向T_H1细胞的发育，促进T_H1细胞分泌IFN-γ和IL-2，介导细胞免疫应答；诱导T细胞和NK细胞产生IFN-γ；增加髓外造血功能^[2]。已经证明IL-12在体内有抗血管形成作用，研究表明，IL-12不是直接作用于血管内皮细胞，而是通过诱导IFN-γ的产生，后者可能通过诱导CXC趋化因子以及干扰素诱生蛋白10，从而抑制血管生成，此种抗肿瘤血管生成的作用有助于抑制生长和转移^[3]。Hiscox^[4]利用肿瘤的动物模型研究IL-12对癌细胞生长、运动、侵袭的直接效应。结果发现，IL-12直接抑制人结肠癌细胞系HRT18、HT115粘附于基质胶原，抑制了HCF/SF刺激的细胞运动以及通过促进基底膜重建HGF/SF诱导的癌细胞侵袭，但不影响这些癌细胞的生长。通过流式细胞仪技术，Western分析以及免疫组化技术证实，IL-12是通过上调细胞表面粘附分子E-钙粘素的表达，从而抑制肿瘤转移灶的形成。

2 IL-12抗肿瘤作用的研究进展

2.1 rIL-12的免疫治疗

IL-12是有效的免疫调节因子，在肿瘤的原发性、继发性免疫中起重要作用。与IL-2和IFN-γ相比，抗瘤效应更强，而且毒副作用低。系统应用IL-12可以促进原发肿瘤以及转移灶的消退，这在许多肿瘤模型中得到证实。Brunda^[5]等证实，系统应用rIL-12可减慢肿瘤的生长，在某些肿瘤（如鼠黑色素瘤B16F10，网织细胞肉瘤M5076，肾细胞腺癌）的小鼠模型观察到皮下肿瘤灶或肺、肝转移的生长受到明显抑制。肿瘤周围局部注射IL-12也可使皮下肿瘤消退。抗体封闭实验证实，CD8⁺是IL-12发挥抗瘤作用主要效应细胞，而非CD4^-和NK。在荷瘤晚期，机体的免疫功能往往受损，尤其是肿瘤引流淋巴结内的淋巴效应细胞。腹腔内注射rIL-12可以显著增加荷瘤晚期肿瘤引流淋巴结内的淋巴细胞数量，有效恢复其抗瘤免疫功能以及改善荷瘤晚期机体恶液质状态，而切除肿瘤引流淋巴结则使IL-12的抗瘤活性明显下降^[6]。进一步研究发现，经rIL-12治疗后，肿瘤组织形态发生一系列变化，主要表现为瘤组织内坏死区、瘤细胞凋亡指数以及浸润的CD8⁺T细胞明显增加，相反肿瘤血管数量明显减少。通过原位杂交及RT-PCR检测发现肿瘤局部有多咱免疫效应分子的表达，如IFN-γ、β₂-微球蛋白、IP-10、IDO以及T细胞效应分子颗粒酶B及穿孔素等证实，IL-12是通过多种机制发挥抗肿瘤作用^[7]。

IL-12联合其它的细胞因子，作用于免疫反应的相同或不同环节可产生协同效应。IL-12/IL-2联合应用在体外可使淋巴细胞的细胞毒作用明显增强。细胞表型分析显示在LAK细胞产生系统中，效应细胞主要是NK细胞，主要由CD8^-CD11b⁺、CD8^-CD16b⁺、CD3^-CD56⁺亚群组成，而在CTL产生系统中，效应细胞则分别由CD8⁺CD11b^-T细胞亚群和NK细胞亚型（CD8^-CD11b⁺、CD8^-CD16b⁺和CD3^-CD56⁺细胞亚群）组成^[8]。体内联合应用IL-12/IL-2对鼠原发性和转移性肾癌模型的治疗结果显示，二者联合具有更强大的抗瘤能力，可以引起肾癌原发灶及转移灶迅速，完全消退^[9]。IL-18是最新发现的细胞因子，具有强大的诱生IFN-γ产生的作用。IL-12联合IL-18可以更有效地刺激T_H1细胞产生IFN-γ，显著抑制肿瘤血管生成，显示出良好的协同效应^[10]。rIL-12还可以作为免疫佐剂增强肿瘤疫苗IL-2基因、TNF-α基因修饰的瘤苗的抗肿瘤效应^[11，12]；与共刺激分子B7.1协同促进免疫效应细胞的激活，促进T_H细胞的发育，增强机体的免疫反应。以包含肿瘤抗原的B7.1分子的重组RVV-β-gal-B7.1病毒载体免疫小鼠后，辅以IL-12治疗可显著延长荷瘤动物的存活期，增强重组B7.1分子肿瘤疫苗的疗效^[13]。

局部放疗直接杀伤破坏肿瘤细胞，在肿瘤局部引起炎症反应，有利于肿瘤抗原的显露、表达以及吸引炎性效应细胞的积聚，如此再辅以IL-12则抗抗肿瘤作用更为明显。Beverly等研究了体内应用rIL-12联合间断放疗对Lewis肺鼠模型的疗效。在低照射剂量组（5×2Gy），IL-12和放疗具有累加效应，而随着放疗剂量的增加（5×4Gy）二者产生协同效应，疗效是单独疗效相加之和的2.5_~3倍。随着原发肿瘤的生长受抑，肺转移数目也相应下降^[14]。

IL-12可以和某些化疗药物产生协同效应，Brunda^[15]报道IL-12腹腔内注射（45μg/kg，分别在荷瘤14_~18天，21_~25，28_~32，35_~39，42和43天注射）联合阿霉素（5mg/kg，每周注射一次），其疗效比单独应用更明显。Beverly^[16]等用B16黑色素瘤和MB-49膀胱癌的模型研究了rIL-12腹腔内注射联合系统化疗的理想方案。提出联合方案的疗效取决于rmIL-12的剂量、疗程及荷瘤量。对于生长较快的MB-49膀胱癌，rmIL-12联合化疗（阿霉素、环磷酰胺、5-FU）不会增加化疗引起的全身毒副作用，且抗瘤活性大大提高。与单独应用化疗相经，疗效提高约2.2_~2.7倍，同时肿瘤肺转移灶数目显著减少；B-16黑色素瘤生长缓慢，疗程中可以间断、多次给予化疗药物，结果表明，IL-12联合环磷酰胺对B16黑色素瘤治疗效果最好。

众多研究表明，理想的IL-12联合化疗方案，必须符合以下3条：①无论是化疗药物还是IL-12必须对某种肿瘤具有抗瘤活性；②IL-12抗瘤效应具有显著的量效关系，因而化疗药物和IL-12必须使用最大的耐受剂量；③应尽可能在最大瘤负荷形成前使用大剂量、敏感的化疗药物，从而达到有效杀灭肿瘤，降低瘤负荷，以保证IL-12诱导的机体免疫反应能杀灭残存的肿瘤细胞，预防其复发。

目前，IL-12已经进入临床试验阶段，由美国遗传研究所主持的临床Ⅰ期安全性及耐受性实验性结果表明：IL-12的安全剂量方案必须符合个体化原则。随后另外一个研究小组对肾癌患者进行了临床Ⅱ期研究。结果接受治疗的17人中，有15人出现了严重的毒副作用，累及器官系统，如胃肠道出血、肝毒性和贫血，其中有两人死亡。造成耐受性差异的原因可能与剂量应用方案有关。随后的动物实验证实，在实施系统的IL-12治疗方案前两周预先给一次单剂量的IL-12可预防随后多剂量的IL-12治疗方案所引起的毒性反应，其机理不明。另外Tinetti采用下皮注射代替静脉滴注，同时减少每周用药次数，结果再没有出现毒副作用，病人显示出良好的耐受性。

2.2 IL-12的基因治疗

多种细胞因子具有直接或间接的杀瘤效应，将细胞因子基因导入肿瘤细胞使其自行分泌细胞因子，使肿瘤组织局部积聚高浓度的细胞因子，改变肿瘤局部的微环境，有利于免疫反应的激发；同时可避免全身应用重组细胞因子带来的毒副作用，并可使细胞因子在局部获得持久表达，有利于免疫反应的维持。经细胞因子修饰的肿瘤细胞，其免疫原性增强，细胞表面某些粘附分子和MHC抗原的表达也增强，可以诱导机体产生较强的免疫应答，对此种经细胞因子基因转染修饰的肿瘤细胞，机体杀伤力明显<