IL-35在肿瘤中的作用机制研究进展①

张俊凤 田志康 薛庆节 司传平 熊化保

(济宁医学院基础医学院，济宁 272067)

肿瘤微环境比较复杂，其生长需要多种机制参与。与化疗和放疗等治疗方法相比，免疫疗法干预肿瘤的成功率会更高[1]。这种治疗的基础在于免疫系统将这些癌细胞识别为异常的非己成分，从而增强对癌细胞的免疫反应[2]。最初发现在小鼠中IL-35主要是由非刺激的Tregs表达[3]。近年来发现IL-35也可以由多种不同的细胞表达，其中包括调节性B细胞(regulatory B cells，Bregs)[4]、树突状细胞(dendritic cells，DCs)[5]、平滑肌细胞和单核细胞等[6]。研究发现IL-35在促进Breg细胞转化为IL-35+Breg细胞中起至关重要的作用，这些IL-35+Breg细胞通过IL-35受体(IL-12Rβ2和IL-27Rα)激活信号转导及转录激活因子(signal transducers and activators of transcription，STAT)STAT1和STAT3信号通路从而有效地抑制实验性自身免疫性葡萄膜炎等自身免疫性疾病[7]。

1 IL-35的组成及来源

Collison等[8]于2007年首次发现p35和EBI3两个亚基形成的IL-35具有重要的免疫抑制功能。这一细胞因子是IL-12细胞因子家族最新的成员。IL-12家族共有四个成员：IL-12、IL-23、IL-27和IL-35。所有的上述细胞因子都是由两个不同的亚基构成。其中IL-12包含p35和p40两个亚基，IL-23是由p19和p40两个亚基组成，EBI3和p28聚合成为IL-27，而IL-35是由p35和EBI3两个亚基组成[9]。研究表明，IL-12细胞因子家族除了IL-35，其他三个细胞因子(IL-12、IL-23和IL-27)主要是由抗原提呈细胞(antigen presenting cell，APCs)表达分泌，包括巨噬细胞、DC细胞和单核细胞等[10]。最初研究发现，只有Foxp3+Treg细胞能够产生IL-35，而效应T 细胞(effector T cell，Teff)不分泌[11]。后来人们发现鼻病毒激活的DCs能够分泌IL-35并将其释放到人的外周血中[5]。2014年，研究人员进一步发现B细胞也能分泌IL-35，这些B细胞在自身免疫性疾病和细菌感染中都具有显著的免疫抑制功能[7]。这些结果表明，不同的外界刺激和免疫微环境都可能影响IL-35的产生。

2 IL-35受体组成及信号通路

我们知道，IL-12家族的所有成员都是由两个不同的亚基构成。而他们的受体也包含多个亚基：IL-12Rβ1、IL-12Rβ2、gp130、IL-23R和WSX-1(又称IL-27R)。其中IL-12的受体是由IL-12Rβ1和IL-12Rβ2形成的二聚体；IL-23的受体为IL-12Rβ1和IL-23R形成的二聚体；IL-27的受体为WSX-1和gp130形成的二聚体[12]。然而，IL-35的受体不止一种，分别为gp130和gp130、IL-12Rβ2和IL-12Rβ2、IL-12Rβ2和gp130、IL-12Rβ2和WSX-1组成的四种不同的二聚体受体[13]。IL-35与其受体结合后，其信号传导途径通过STAT1、STAT3、STAT4、JAK1和JAK2形成的独特异二聚体转导，从而导致靶基因表达。这些靶基因反过来促进IL-35的表达[13]。IL-35的信号转导在T细胞中涉及到三种受体二聚体，包括gp130-gp130、IL-12Rβ2-IL-12Rβ2和IL-12Rβ2-gp130。这一信号转导过程主要通过活化STAT1和STAT4两个分子来完成[14,15]。IL-35信号转导在分泌IL-35的Breg细胞中其受体亚基主要包含两个：IL-12Rβ2和WSX-1。它们能够活化STAT1和STAT3信号分子[7,16]。这些结果表明，在不同类型的细胞中IL-35能够与不同的受体亚基结合。

3 IL-35主要的生物学功能

在过去的十几年中，学者们一直没有停下对IL-35研究的脚步。人们发现IL-35在多种疾病中主要表现出三种重要的生物学功能：①抑制Teff细胞和Th17细胞的增殖。研究发现外源性IL-35可以抑制小鼠中Th1和Th17型细胞增殖并能够促进CD4+T细胞中CD39抗原的表达[17,18]。②IL-35能诱导天然T细胞转化为Treg。IL-35质粒可有效治疗由尘螨变应原特异性记忆/效应Th2细胞诱导的过敏性气道炎症，该治疗主要通过调节炎症因子(包括IL-4、IL-5和IL-13)和趋化因子(包括CCL2、CXCL1和CXCL5)的表达来实现[19]。③增强Tregs细胞的免疫抑制功能。研究显示IL-35可以增强Tregs细胞免疫抑制功能并抑制Th17细胞分化，从而抑制Ⅰ型糖尿病患者对β细胞的免疫攻击[20,21]。在这些研究中，IL-35在炎症性疾病及自身免疫性疾病中都发挥重要的免疫抑制功能。然而，近年来人们发现IL-35在肿瘤中的免疫调节作用也很重要。接下来，我们将详细介绍IL-35在癌症中的免疫调节功能。

4 IL-35与肿瘤

炎症是肿瘤多种特征中最显著的一种，近来发现IL-35可能影响肿瘤微环境中的炎症反应[22]。我们在PubMed上搜索了2018年及之前发表的关于“IL-35和肿瘤”的论文。我们发现IL-35能够抑制肿瘤微环境中机体抗肿瘤免疫反应，同时降低免疫功能正常的荷瘤宿主的存活率[23]。

4.1IL-35与结直肠癌 EBI3亚基是IL-12细胞因子家族的一个亚基，它既可以与p28亚基形成IL-27，也可以与p35亚基构成IL-35。但是IL-27能够促进Teff反应，而IL-35却抑制Teff细胞功能[8,24]。最近研究显示阻断EBI3可以抑制结直肠癌(colorectal cancer，CRC)的生长，这一过程主要是通过诱导颗粒酶B、IFN-γ的产生和p-STAT3的表达来增强细胞毒T淋巴细胞(cytotoxic lymphocyte，CTL)的免疫反应[25]。另外一项研究发现，IL-35在CRC患者组织和外周血中表达显著上升，升高的IL-35水平与CRC的严重程度和临床分期高度相关，也就是说IL-35水平越高，其疾病发病程度和临床分期越严重[26]。相似的研究证明，CRC患者血清和肿瘤微环境中高表达的IL-35与肿瘤转移有着密不可分的关系。同时，这些高水平的IL-35通过诱导STAT1和STAT3的表达进一步促进IL-35的产生从而抑制CD4+CD25-Teff的增殖[27]。在CRC的病程进展中，产生IL-35的B细胞也明显增加，这与CD3+T细胞数量呈负相关，与CD4+CD25+/highCD127low/-Treg细胞的比例呈正相关。这一结果说明，产生IL-35的B细胞在CRC的发展过程中具有显著的免疫抑制功能[28]。上述几项研究表明，IL-35在CRC疾病进展过程中可能具有非常重要的免疫抑制作用。然而，Zhang等[29]的研究成果恰巧相反，他们发现与健康人结肠组织相比，CRC患者肿瘤组织中IL-35的含量显著降低，这一结果进一步导致结直肠癌肿瘤的转移和患者低存活率。综上所述，IL-35的免疫调节作用在CRC中至关重要。

4.2IL-35与胰腺导管腺癌 胰腺导管腺癌(panc-reatic ductal adenocarcinoma,PDAC)是常见的人类癌症之一[30]。实验结果显示，IL-35能够通过抑制PDAC细胞的凋亡促进其生长。同时，IL-35还可以通过增加cdk2、cdk4、细胞周期蛋白B(cyclin B)和cyclin D 的表达来诱导PDAC肿瘤细胞系的增殖[31]。研究人员还发现PDAC患者血清中IL-35的含量明显高于正常对照组，但是该研究并未对其具体机制进行阐述[32]。Huang等[33]研究发现，IL-35在PDAC患者的肿瘤组织中表达水平较高，而且这些高表达的IL-35能够严重影响PDAC患者的预后效果。更重要的是，这些升高的IL-35可以通过gp130-STAT1信号通路介导细胞间黏附分子(ICAM1)的过度表达，从而进一步促进PDAC的转移[33]。上述各项研究结果表明，IL-35在PDAC患者体内高表达可能是该疾病加重的重要原因之一。

4.3IL-35与急性髓性白血病 急性髓性白血病(acute myeloid leukemia，AML)主要是由血液或骨髓中的骨髓或骨髓前体细胞异常发育引起的。Tregs细胞功能增强是AML产生的主要原因之一[34]。作为一种新型的免疫抑制细胞因子，IL-35在急性髓性白血病中的作用直到近几年才开始被研究[35,36]。2012年，Wu等[37]首次发现IL-35的表达在AML患者血浆中明显增加。紧接着，又有研究团队发现IL-35在AML患者的骨髓中也有显著升高[38]。当用IL-2白喉融合蛋白治疗AML后，人们发现IL-35的水平明显降低[39]。然而上述研究仅仅检测了AML患者体内IL-35的表达，并没有真正探讨IL-35在该疾病中的作用机制。直到2015年，研究者发现，IL-35通过增强Tregs的免疫抑制功能和抑制Teff的作用来促进AML肿瘤细胞的免疫逃逸。同时IL-35还可以直接促进该肿瘤细胞的增殖，并减少其凋亡[40]。上述结果表明，IL-35不仅可以加快AML的进展，而且在该疾病的发展进程中具有重要的免疫抑制功能。

4.4IL-35和肝细胞癌 肝细胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)在中国发病率非常高[41]。研究发现，IL-35作为免疫抑制因子在HCC患者中能够持续性表达。此外，他们检测还发现，在临床分期不同的患者体内，IL-35表达高的患者癌症复发的风险显著增加[42]。然而相反的结果提示，HCC患者肿瘤组织中IL-35的表达明显降低。用表达IL-35的病毒感染人肝癌细胞系HepG2，IL-35可通过调节与周期(上调Fas、下调cyclinD1)和凋亡相关的基因(下调survivin和Bcl-2等)来诱导HepG2细胞周期停滞并增强其凋亡敏感性[43]。最近研究发现，将IL-35在HepG2中过表达后，IL-35能够抑制该细胞系的迁移和侵袭能力，其机制主要是抑制基质金属蛋白酶2(MMP2)和MMP9的表达[44]。研究人员发现IL-17单克隆抗体(Secukinumab)和IL-35蛋白联合治疗可以通过阻断Notch信号通路来减少肝癌细胞的侵袭和转移[45]。

4.5IL-35和乳腺癌 乳腺癌(breast cancer，BC)一旦转移，5年存活率将大大降低，所以对其进行早期诊断是十分必要的[46]。研究发现，IL-12家族中的所有亚基包括EBI3、p35和p40在BC患者组织中均高表达。与正常对照组相比，IL-35和IL-27的表达水平也明显升高。同时，人们还发现BC患者血清中IL-23∶IL-35的比值越低，该疾病的预后情况越差，而且肿瘤转移几率也会升高[47]。几乎同时，另一研究团队发现BC患者肿瘤组织中浸润的淋巴细胞分泌的IL-35能够导致该疾病的不良预后。更重要的是，IL-35+Tregs细胞可以诱导BC环境中Bregs的产生，而这些Bregs分泌的IL-35又可以反过来调节Tregs或CD8+Tregs，从而对BC肿瘤具有显著的免疫抑制作用[48]。综上研究结果表明，BC组织中IL-35的增加可以抑制机体的抗肿瘤免疫反应，从而导致它的进一步发展，这提示IL-35在BC肿瘤微环境中可能具有重要的免疫抑制功能。

图1 IL-35在肿瘤中主要的免疫调节作用Fig.1 Main immunomodulatory effect of IL-35 in tumors

4.6IL-35与其他肿瘤 除了上述提到的肿瘤外，人们还研究了IL-35在其他多种肿瘤中的表达及生物学作用。研究发现，Foxp3+Tregs、Bregs和 CD8+Tregs是肿瘤微环境中IL-35的主要来源，这些IL-35可以有效地抑制肿瘤中免疫细胞的增殖及分化，包括Th1、Th2和Th17等细胞(B16黑色素瘤和MC38结直肠癌异种移植小鼠模型)[49]。研究还发现，IL-27/IL-35的亚基EBI3在肺癌中表达升高会严重导致该疾病的发生、发展和不良预后[50]。在胃癌中人们也发现IL-35的表达明显升高，而且IL-35通过促进Ki-67的表达来促进胃癌细胞的增殖。同时，IL-35还可以通过促进Bcl-2蛋白的表达来抑制胃癌细胞的凋亡[51]。相似的研究发现，在晚期胃癌患者体内产生IL-35的Bregs数量显著增加，这些Bregs细胞在胃癌晚期发挥重要的免疫抑制功能[52]。还有研究发现，与正常对照组相比，前列腺癌患者的血清中IL-35的浓度明显增加。通过生物学分析发现，IL-35是前列腺癌进展和转移的独立预测因子。这说明IL-35可以用作前列腺癌患者诊断和预后的潜在生物学标记物[53]。而Olsen等[54]发现体内阻断IL-35可以抑制人前列腺肿瘤的抗原特异性Tregs细胞的增殖和分化。在非小细胞肺癌患者体内，循环的IL-35水平明显升高，而且相关性分析表明IL-35的表达水平与非小细胞肺癌的肿瘤分期呈正相关。这说明IL-35将来有可能作为非小细胞肺癌的预测因子被人们广泛熟知[55]。

5 小结与展望

近年来，越来越多的研究表明IL-35对多种肿瘤都具有重要的免疫调节作用。IL-35不仅可以通过促进血管生成来促进肿瘤的生长和发展，还可以通过抑制Teff细胞的免疫功能、抑制MDSC的募集及促进Tregs细胞的增殖等多种机制来促进肿瘤的生长(图1)。越来越多的研究提示我们，对IL-35表达和调控机制的深入研究将有助于肿瘤的免疫治疗。