IL-12

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IL-12(Interleukin-12,白细胞介素-12)是免疫学中至关重要的促炎细胞因子,被誉为连接先天免疫与适应性免疫的“指挥官”。它主要由抗原提呈细胞(如树突状细胞、巨噬细胞)产生,核心功能是诱导初始 CD4+ T 细胞分化为 Th1细胞,并刺激 T 细胞和 NK 细胞大量分泌 IFN-γ(干扰素-γ),从而启动针对胞内病原体(如结核杆菌、病毒)和肿瘤的细胞免疫反应。在结构上,IL-12 是独特的异源二聚体,由 p35 (IL12A) 和 p40 (IL12B) 两个亚基组成。值得注意的是,p40 亚基也被另一种致炎因子 IL-23 所共用,这一发现彻底重塑了自身免疫病的药物开发策略。

IL-12 (p70)
Key Th1 Cytokine Profile (点击展开)
Th1 诱导剂 / 异源二聚体
基因符号 IL12A (p35) / IL12B (p40)
蛋白类型 I型细胞因子 (异源二聚体)
染色体位置 3q25.33 (p35) / 5q31.1 (p40)
Entrez ID 3592 (A) / 3593 (B)
OMIM ID 614891 (缺陷症)
UniProt P29459 / P29460
分子量 ~70 kDa (p35 + p40)
晶体结构 4螺旋束(p35) + β三明治(p40)
PDB ID 1F45, 3HdQ
半衰期 约 5-10 小时 (IV给药)
主要来源 树突状细胞 (DC), 巨噬细胞
靶细胞 T细胞, NK细胞
信号通路 JAK2/TYK2 -> STAT4
抑制药物 乌司奴单抗, Briakinumab

深度解析:为何被称为“免疫指挥官”?

IL-12 是免疫系统决定“打什么仗”的关键决策分子。它连接了免疫反应的两大臂膀:

  • 起点(先天免疫):树突状细胞(哨兵)通过Toll样受体探测到危险(如肿瘤或病毒)时,分泌 IL-12 作为“最高警报”。
  • 决策(桥梁): IL-12 强制初始 T 细胞向 Th1细胞 分化,屏蔽 Th2(过敏)等其他路径,确立以“细胞杀伤”为主的战略方向。
  • 终点(适应性免疫): Th1 细胞大量分泌 IFN-γ,激活 CD8+ T 细胞(特种部队)和巨噬细胞,对肿瘤进行精准清除。

分子机制与结构

  • 异源二聚体结构:
    IL-12 是由两个共价连接的亚基组成的 70 kDa 蛋白质 (p70)。
    p35 (IL12A): 结构上类似 IL-6,在大多数细胞中不单独分泌。
    p40 (IL12B): 结构上类似受体,可过量分泌。它不仅是 IL-12 的一部分,也是 IL-23 (p40 + p19) 的组成部分。这导致针对 p40 的抗体会同时阻断 IL-12 和 IL-23 两条通路。
  • JAK-STAT 信号传导:
    IL-12 结合高亲和力受体复合物(IL-12Rβ1 和 IL-12Rβ2)。
    激活级联: 受体偶联的 JAK2 和 TYK2 激酶发生磷酸化 -> 招募并磷酸化 STAT4 -> STAT4 二聚体入核。
    效应: 强力诱导 IFN-γ 的转录,同时促进 T-bet 表达,使 T 细胞向 Th1 亚群定型。
   IL-12 与 IL-23 结构对比

前沿应用:装甲 CAR-T 与局部免疫激活

鉴于全身给药 IL-12 的毒性,目前的研究热点集中在“局部递送”策略,旨在将“冷肿瘤”转化为“热肿瘤”而不引起细胞因子风暴。

   装甲CAR-T分泌IL-12
  • 装甲型 CAR-T (Armored CAR-T / TRUCKs):
    即第四代 CAR-T 细胞,被基因工程改造以在肿瘤微环境中诱导分泌 IL-12。
    逻辑 (TRUCKs概念): T cells Redirected for Universal Cytokine-mediated Killing。当 CAR 识别肿瘤抗原后,启动 NFAT 信号通路合成 IL-12。
    效应: 局部高浓度的 IL-12 能够:1. 逆转肿瘤微环境中的免疫抑制(将 M2 型巨噬细胞重极化为 M1 型);2. 招募内源性 NK 细胞和巨噬细胞杀伤抗原阴性的肿瘤细胞(克服抗原逃逸);3. 增强 CAR-T 自身的扩增和持久性。
  • 溶瘤病毒与疫苗:
    利用溶瘤病毒(如 HSV-1)或 mRNA/DNA 电转导(如 TAVO)在肿瘤局部表达 IL-12。新一代载体使用了“配体诱导”的基因表达开关(如 RheoSwitch),患者只需口服小分子药物即可开启瘤内 IL-12 的合成,实现了安全性的飞跃。

临床景观:双刃剑

领域 病理机制/现象 临床意义
银屑病 / 克罗恩病 IL-12/IL-23 轴过度激活 抗 p40 单抗(乌司奴单抗)通过同时阻断两者,成为治疗中重度银屑病和克罗恩病的“金标准”生物制剂。
肿瘤免疫 抗肿瘤 vs 毒性 IL-12 能极强地激活 NK 和 CTL 清除肿瘤。然而,全身给药会导致致命的细胞因子风暴样毒性。目前的策略转向“瘤内注射”或使用“免疫细胞因子”(如 NHS-IL12)。
孟德尔遗传易感性 (MSMD) IL-12Rβ1 或 p40 缺失 患者对常见的病毒和细菌有抵抗力,但特异性地易感于弱毒力的分枝杆菌(如 卡介苗 BCG)和沙门氏菌。
       学术参考文献与权威点评
       

[1] Kobayashi M, et al. (1989). Identification and purification of natural killer cell stimulatory factor (NKSF), a cytokine with multiple biologic effects on human lymphocytes. Journal of Experimental Medicine.
[学术点评]:发现之源。该研究首次纯化并鉴定了 NKSF(后来命名为 IL-12),揭示了其作为 NK 细胞强效激活剂的功能,开启了 IL-12 研究的时代。

[2] Wolf SF, et al. (1991). Cloning of cDNA for natural killer cell stimulatory factor, a heterodimeric cytokine with multiple biologic activities. Journal of Immunology.
[学术点评]:结构解密。首次克隆了 IL-12 的 p35 和 p40 亚基 cDNA,从分子层面揭示了其独特的异源二聚体结构,并证实了 p40 的同源性。

[3] Hsieh CS, et al. (1993). Development of Th1 CD4+ T cells through IL-12 produced by Listeria-induced macrophages. Science.
[学术点评]:功能核心。明确了 IL-12 是诱导 CD4+ T 细胞向 Th1 亚群分化的关键因子,建立了“抗原提呈细胞-IL12-Th1”的经典免疫调节模型。

[4] Oppmann B, et al. (2000). Novel p19 protein engages IL-12p40 to form a cytokine, IL-23, with biological activities similar as well as distinct from IL-12. Immunity.
[学术点评]:范式转移。发现了 IL-23 (p40/p19) 的存在,解释了为何单纯敲除 p40 的表型比敲除 p35 或 IL-12Rβ2 更严重,从而区分了 IL-12 (Th1) 和 IL-23 (Th17) 的不同免疫功能。

[5] Pegram HJ, et al. (2012). Tumor-targeted T cells modified to secrete IL-12 eradicate systemic tumors without need for prior conditioning. Blood.
[学术点评]:装甲CAR-T。这是一篇里程碑式的论文,证明了分泌 IL-12 的 CAR-T 细胞(Armored CAR-T)能够通过重塑肿瘤微环境,清除抗原阴性的肿瘤细胞,为第四代 CAR-T 的设计奠定了基础。

[6] Algazi AP, et al. (2020). Phase II Trial of IL-12 Plasmid Transfection by In Vivo Electroporation in Patients with Stage III/IV Melanoma. Clinical Cancer Research.
[学术点评]:疫苗应用。报道了 Tavokinogene Telseplasmid (TAVO) 的临床疗效,证明了通过电穿孔在瘤内局部表达 IL-12 能够安全地诱导全身性抗肿瘤免疫反应,是 IL-12“复兴”的代表作。

[7] Hewitt SL, et al. (2019). Intratumoral IL12 mRNA Therapy Promotes TH1 Transformation of the Tumor Microenvironment. Science Translational Medicine.
[学术点评]:mRNA疗法。使用脂质纳米颗粒 (LNP) 包裹 IL-12 mRNA 进行瘤内注射,展示了其在不引起全身毒性的情况下,强力逆转免疫抑制微环境并促进 IFN-γ 依赖性肿瘤清除的机制。

[8] Leonardi CL, et al. (2008). Efficacy and safety of ustekinumab, a human interleukin-12/23 monoclonal antibody, in patients with psoriasis. The Lancet.
[学术点评]:临床突破。PHOENIX 1 试验结果,证明了靶向 p40 亚基(阻断 IL-12/23)在银屑病治疗中的卓越疗效,确立了乌司奴单抗作为自身免疫病治疗的重磅地位。

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