PNAS 2025年免疫疗法突破：TGF-βR/IL-2R融合蛋白将免疫抑制信号转化为T细胞激活信号
1. 研究团队与发表信息
本研究由Yapeng Su（弗雷德·哈钦森癌症中心）、Ashley Thelen（华盛顿大学）等共同主导，合作机构包括弗雷德·哈钦森癌症中心、华盛顿大学医学院及瑞士洛桑大学医院。论文于2025年9月23日发表于PNAS（Proceedings of the National Academy of Sciences）期刊，标题为《A TGF-βR/IL-2R immunomodulatory fusion protein transforms immunosuppression into T cell activation to enhance adoptive T cell therapy》。
2. 学术背景与研究目标
科学领域：本研究属于肿瘤免疫治疗领域，聚焦于“过继性T细胞疗法（Adoptive T Cell Therapy, ACT）”在实体瘤中的应用瓶颈。
研究背景：
- 临床挑战：ACT在血液肿瘤中成效显著，但对实体瘤效果有限，主要因肿瘤微环境（Tumor Microenvironment, TME）中的免疫抑制因子（如TGF-β）及缺乏促生存信号（如IL-2）。
- TGF-β的双重抑制：TGF-β通过SMAD2/3通路抑制T细胞功能，同时下调IL-2信号，导致T细胞衰竭和调节性T细胞（Treg）扩增。
- 现有疗法的局限：系统性阻断TGF-β或外源IL-2治疗易引发毒性（如毛细血管渗漏综合征），且缺乏靶向性。
研究目标：设计一种“免疫调节融合蛋白（Immunomodulatory Fusion Protein, IFP）”，将TGF-β的抑制信号转化为IL-2的促增殖信号，从而增强T细胞在TME中的存活与功能。
3. 研究流程与方法
步骤1：IFP设计与构建
- 结构设计：将TGF-β受体（TGF-βRI/II）的胞外域与IL-2受体（IL-2Rβ/γ）的胞内域融合，形成四种不同构型的IFP（如1β2γ、2β1γ）。
- 表达系统：通过慢病毒载体在人类原代CD8+ T细胞中表达IFP，利用自切割肽（P2A）确保多链正确组装。
步骤2：体外功能验证
- 信号转换效率：通过流式细胞术检测TGF-β1刺激后的STAT5磷酸化（p-STAT5），发现1β2γ和2β1γ构型显著激活IL-2通路（p-STAT5水平提高3倍）。
- 抑制内源性TGF-β信号：CRISPR敲除TGF-βRII后，IFP仍能有效触发STAT5通路，且SMAD2/3磷酸化水平降低50%（附录图S2）。
步骤3：T细胞增殖与选择
- 增殖实验：在TGF-β1存在下，IFP表达的T细胞扩增效率比对照组高10倍（图2B），且低浓度TGF-β1（1.25 ng/mL）即可驱动增殖，媲美5 U/mL的IL-2效果。
- 转录组分析：单细胞RNA测序显示，IFP组上调效应T细胞标志基因（如GNLY、IFNγ），同时维持干细胞性基因（TCF7、LEF1）。
步骤4：肿瘤杀伤实验
- 共培养模型：IFP与间皮素特异性TCR（TCRmsln）联用，在胰腺癌Panc-1细胞系中，肿瘤清除率提高80%（图3A）。
- 持续性验证：慢性刺激（14天）后，IFP组T细胞仍高表达颗粒酶B（GZMB）和细胞因子（TNFα/IFNγ），而对照组出现衰竭标志（如PD-1上调）。
4. 主要结果与逻辑链
- 信号重编程：IFP成功将TGF-β的SMAD2/3抑制信号转为STAT5激活信号，且竞争性抑制内源性TGF-β通路（图1C-E）。
- 功能优势：在TME模拟条件下（高TGF-β、低IL-2），IFP-T细胞表现出更强的增殖、存活及肿瘤杀伤能力（图3C）。
- 机制延伸：转录组数据揭示IFP通过维持“干细胞样记忆T细胞（TSCM）”表型延缓衰竭（图4C）。
5. 结论与价值
科学价值：
- 提出了一种模块化受体设计范式，为合成生物学在免疫治疗中的应用提供新思路。
- 揭示了TGF-β与IL-2信号交叉调控的分子机制。
应用价值：
- 实体瘤治疗：IFP可整合至CAR-T或TCR-T疗法，克服TME免疫抑制。
- 联合疗法潜力：与免疫检查点抑制剂（如PD-1抗体）联用可能协同增效。
6. 研究亮点
- 创新技术：首创“TGF-βR/IL-2R”双功能IFP，兼具信号中和与转化能力。
- 转化医学：实验数据直接支持临床转化，如胰腺癌模型中的高效肿瘤清除。
- 方法学突破：结合单细胞转录组与磷酸化流式技术，多维度解析T细胞状态。
7. 其他价值
- 专利布局：作者已提交IFP相关专利申请，技术转化前景明确。
- 毒性规避：IFP的局部激活特性（依赖TME中TGF-β）可减少全身毒性风险。
（注：全文基于PNAS原文数据，所有图表引用均对应原文编号。）