Nature：IL-33驱动免疫革命——开启胰腺癌治疗新篇章

胰腺癌的免疫挑战：如何激活沉睡的防御系统？

胰腺癌（Pancreatic Ductal Adenocarcinoma, PDAC）是人类致死率最高的恶性肿瘤之一，其五年生存率不足10%。这一严峻的现实与其独特的肿瘤微环境密切相关。PDAC通常被认为是一种“免疫冷”肿瘤，意味着肿瘤内部缺乏足够的免疫细胞浸润。免疫系统的“冷场效应”使得常规免疫治疗（如免疫检查点抑制剂）在PDAC中的效果远低于预期。这一特性不仅限制了免疫治疗的广泛应用，也促使研究人员探索更加有效的免疫激活手段。

为什么PDAC是“免疫冷”？

PDAC的“免疫冷”状态主要体现在其肿瘤微环境（Tumor Microenvironment, TME）的复杂性。正常情况下，免疫系统能够通过识别和攻击肿瘤细胞发挥作用。然而，在PDAC中，免疫细胞不仅数量稀少，还往往被免疫抑制信号所劫持。研究表明，PDAC中缺乏功能性效应T细胞（Effector T Cells）、B细胞和树突状细胞（Dendritic Cells），而免疫抑制性细胞如调节性T细胞（Regulatory T Cells, Tregs）和髓系抑制细胞（Myeloid-Derived Suppressor Cells, MDSCs）则占据主导地位。这种失衡的免疫生态系统使得PDAC成为一种“隐形敌人”，在免疫系统的视野中成功逃逸。

三级淋巴结构（TLSs）：免疫调节的“秘密武器”

面对PDAC的免疫屏障，研究人员将目光聚焦于三级淋巴结构（Tertiary Lymphoid Structures, TLSs）。TLSs是一种异位形成的淋巴组织，通常出现在慢性炎症或某些肿瘤组织中。不同于先天存在的二级淋巴器官（如淋巴结），TLSs在局部病灶中自发形成，并能够为免疫细胞提供一个协调抗原识别和免疫攻击的“战场”。在许多研究中，TLSs被认为与肿瘤的良好预后密切相关。在PDAC患者中，肿瘤内部TLS的数量越多，患者的生存时间通常越长。

该研究进一步揭示了TLSs在免疫调节中的潜力。TLSs的形成依赖于炎症信号的激活，特别是淋巴毒素（Lymphotoxin, LT）通路的作用。而PDAC中的TLSs不仅能够增强抗肿瘤免疫力，还可能改变肿瘤微环境的“冷场”特性，使其更易于被免疫治疗所靶向。

尽管TLSs展现出了巨大的潜力，但如何高效地诱导TLSs的形成仍是研究人员面临的关键难题。研究发现，PDAC中TLSs的自然生成较为稀少，而激活其生成的信号和细胞来源尚未完全明确。幸运的是，随着对肿瘤免疫机制研究的深入，一些炎症信号分子，如白细胞介素-33（IL-33），被发现能够显著诱导TLSs的形成。

白细胞介素-33 (IL-33)：从报警分子到免疫新星

白细胞介素-33（Interleukin-33, IL-33）是一种独特的细胞因子，因其能够在组织损伤时迅速释放而被称为“报警分子”（Alarmin）。IL-33以全长蛋白形式定位于细胞核，其N端具有核定位信号，C端则为“报警”活性区域。在组织损伤或炎症状态下，IL-33的C端结构被切割并释放至细胞外，与受体ST2结合后启动下游信号通路。这一信号通路激活多种免疫细胞，包括先天淋巴细胞（Innate Lymphoid Cells, ILCs）和T细胞等，从而触发一系列免疫反应。

IL-33的作用范围广泛，不仅参与了抗原递呈和炎症调控，还在肿瘤微环境中发挥了重要作用。然而，IL-33的功能具有“双刃剑”效应，其在不同的病理条件下既可能促进抗肿瘤免疫，也可能加剧肿瘤进展。

IL-33如何成为TLSs形成的关键诱导因子

研究表明，IL-33通过直接激活第二类先天淋巴细胞（Group 2 Innate Lymphoid Cells, ILC2s），显著促进三级淋巴结构（TLSs）的形成。该研究使用胰腺癌（PDAC）模型发现，IL-33的表达与TLSs密切相关。在具有较高TLS密度的肿瘤中，IL-33表达水平明显上升，且与患者更好的生存率相关。此外，在小鼠模型中，缺失IL-33的PDAC小鼠显示出显著减少的TLSs，进一步证明了IL-33在TLSs形成中的关键作用。

这一过程的核心在于IL-33与ILC2s的相互作用。IL-33通过ST2受体激活ILC2s，诱导其分泌淋巴毒素（Lymphotoxin, LT），这一信号对TLSs的形成至关重要。研究还发现，IL-33激活的ILC2s可以从肠道迁移至肿瘤部位，并与表达淋巴毒素β受体（LTβR）的髓系细胞协作，共同促进TLSs的生成。实验进一步证实，当小鼠接受重组IL-33（rIL-33）治疗后，其肿瘤内部的TLSs显著增加，同时免疫细胞浸润水平也有所提升。

在肿瘤微环境中的表现：希望还是双刃剑？

尽管IL-33在诱导TLSs方面展现出巨大的潜力，但其在肿瘤微环境中的角色却并非单一正向。研究指出，IL-33在不同的肿瘤背景中可能具有不同效应。例如，在胰腺癌模型中，IL-33激活TLSs的同时，也可能通过其他炎症通路间接支持肿瘤生长。

这种双重作用背后的原因在于IL-33与多种细胞类型的复杂相互作用。一方面，IL-33激活的TLSs能够吸引效应T细胞和B细胞等抗肿瘤免疫细胞，从而增强免疫反应；另一方面，IL-33也可能激活某些免疫抑制性细胞或促炎细胞，反而为肿瘤的进展提供“庇护所”。因此，如何在促进TLSs形成的同时，避免IL-33的副作用成为研究人员亟需解决的问题。

为了最大化IL-33的治疗潜力，研究团队开发了一种优化的人源化IL-33蛋白（H-e-rIL-33）。通过去除潜在的氧化位点并延长其半衰期，这种蛋白在小鼠模型中展现出更强的TLS诱导能力和抗肿瘤效果。特别是在胰腺癌模型中，优化后的IL-33不仅能够显著增强肿瘤内部的TLS密度，还显著抑制了肿瘤的生长。

IL-33在胰腺癌（PDAC）以及其他肿瘤中的表达与三级淋巴结构（TLSs）形成和患者预后的关联（Credit: Nature）

IL-33与TLS转录特征的相关性分析

PDAC肿瘤中的TLS特征相关性（a, 上图）： 在胰腺癌中，通过对肿瘤组织的大量mRNA表达数据进行无偏相关分析，发现TLS的三种转录特征（TLS signature 1、2和3）与肿瘤总体mRNA表达密切相关。

IL-33表达的相关性（a, 下图）：PDAC肿瘤中IL-33的mRNA表达与TLS转录特征及淋巴毒素β（LTB）的表达呈显著正相关，表明IL-33可能参与TLS的生成和调控。

在其他人类肿瘤中的分析（b）： 扩展至其他肿瘤类型后，IL-33的mRNA表达与TLS signature 1之间仍存在显著相关性，说明IL-33的作用可能具有普适性。

IL-33在肿瘤组织中的分布及细胞定位

组织免疫组化和免疫荧光（c）： 通过免疫组化和免疫荧光技术，研究显示PDAC肿瘤中IL-33阳性细胞（IL-33⁺）主要分布于TLS区域，与周围组织形成明显对比（用红色虚线标出TLS位置）。此外，免疫荧光进一步展示了IL-33与CD45阳性免疫细胞（IL-33⁺CD45⁺细胞）的共定位。

IL-33表达与患者预后的关系

生存分析（c和d,）： 在PDAC患者中，根据IL-33阳性细胞或IL-33⁺CD45⁺细胞的频率将患者分为高表达组和低表达组。生存曲线分析显示，IL-33表达较高的患者有更长的生存时间（显著高于低表达组）。这表明IL-33在PDAC中可能具有改善患者预后的潜力。 IL-33⁺细胞和IL-33⁺CD45⁺细胞的频率采用中位数划分高低组，组间差异通过Mann–Whitney U检验和对数秩检验进行统计学验证，结果显示差异显著。

ILC2细胞：肿瘤免疫调控的“隐形战士”

先天淋巴细胞（Innate Lymphoid Cells, ILCs）是一类在免疫防御中扮演重要角色的免疫细胞，根据功能和分泌的细胞因子被分为三种亚型：ILC1、ILC2和ILC3。其中，第二类先天淋巴细胞（Group 2 Innate Lymphoid Cells, ILC2s）因其在抗寄生虫感染、组织修复和炎症调控中的重要性，近年来备受关注。

ILC2细胞主要来源于骨髓中的共同淋巴祖细胞，随后分化并迁移到外周组织，如肺部、肠道和皮肤等屏障组织。在这些部位，ILC2细胞在感染和损伤中被激活，分泌IL-5和IL-13等细胞因子，招募嗜酸性粒细胞并调节局部炎症反应。此外，ILC2还通过分泌淋巴毒素（Lymphotoxin, LT）等分子，参与三级淋巴结构（TLSs）的形成。

ILC2细胞不同于传统的T细胞，它们无需抗原递呈即可被激活，这种快速反应的特性使其在免疫防御中扮演“第一响应者”的角色。然而，ILC2的作用远不止于此，在肿瘤微环境（Tumor Microenvironment, TME）中，它们正展现出不可忽视的潜力。

ILC2与IL-33的协同作用：如何驱动TLSs生成？

该研究明确指出，ILC2细胞在三级淋巴结构（TLSs）形成中起到关键作用，而这一过程的核心驱动力正是白细胞介素-33（IL-33）。IL-33通过与ILC2细胞表面的ST2受体结合，激活下游信号通路，促进ILC2的扩增和功能性因子分泌。

研究显示，ILC2在IL-33的刺激下分泌淋巴毒素（Lymphotoxin, LT）α和LTβ，这些因子能够与髓系细胞上的LTβ受体（LTβR）结合，驱动TLSs的形成。此外，ILC2细胞还能够分泌IL-13，进一步促进血管内皮细胞和淋巴细胞的募集，为TLSs的成熟创造有利条件。数据表明，在ILC2功能缺失的小鼠模型中，肿瘤内的TLSs数量显著减少，免疫细胞浸润水平降低，肿瘤生长得到加速。这些结果不仅验证了ILC2在TLSs生成中的核心作用，也强调了IL-33-ILC2轴作为抗肿瘤免疫靶点的潜力。

更重要的是，研究发现ILC2细胞的活性和迁移能力直接影响TLSs的分布。在小鼠模型中，注射重组IL-33（rIL-33）后，ILC2细胞显著增殖并向肿瘤区域迁移，TLSs密度大幅提高。这一协同作用揭示了通过调控ILC2和IL-33之间的信号通路，有望实现增强抗肿瘤免疫的目标。

ILC2迁移与肠道微生物的“秘密通道”

ILC2细胞的迁移能力是其发挥功能的重要基础，而肠道微生物群在这一过程中扮演了意想不到的角色。该研究通过小鼠模型发现，肠道微生物可以调节ILC2细胞的激活状态和迁移路径。具体而言，某些共生微生物能够通过产生短链脂肪酸（Short-Chain Fatty Acids, SCFAs），增强ILC2细胞对IL-33信号的敏感性，从而提高其迁移能力。

进一步实验显示，在去除肠道微生物的无菌小鼠中，ILC2细胞对IL-33刺激的反应显著减弱，TLSs的生成也相应受到抑制。这表明，肠道微生物不仅通过代谢产物调控ILC2，还可能通过影响肿瘤微环境中的代谢和炎症信号，为TLSs形成提供支持。

这一发现为ILC2的研究增添了新的维度。ILC2不仅仅是肿瘤免疫调控的“隐形战士”，它们还作为肠道微生物和肿瘤微环境之间的桥梁，为肿瘤免疫治疗带来了全新的可能性。

IL-33驱动的TLSs如何改变免疫治疗？

在肿瘤免疫研究中，小鼠模型始终是揭示机制和验证疗效的关键工具。该研究首次通过小鼠胰腺癌模型明确了IL-33在驱动三级淋巴结构（TLSs）形成中的核心作用。实验显示，在自然条件下，TLSs的形成与肿瘤内IL-33水平密切相关。当研究人员使用基因编辑技术敲除IL-33基因后，模型小鼠的肿瘤组织中TLSs显著减少，肿瘤微环境（TME）的免疫细胞浸润大幅下降。这直接导致肿瘤增长加速，生存期缩短，进一步凸显了IL-33在调控抗肿瘤免疫中的重要性。

更令人振奋的是，通过外源性注射重组IL-33（Recombinant IL-33, rIL-33），研究团队成功恢复了TLSs的形成。注射rIL-33后，肿瘤组织内的TLSs数量和成熟度显著提高，肿瘤内的效应T细胞和B细胞数量同步上升。这些免疫细胞在TLSs内被激活并迁移至肿瘤内部，与癌细胞直接对抗。在这一过程中，肿瘤的生长速度显著减缓，小鼠的生存率也得到明显改善。这些结果不仅证明了IL-33对TLSs形成的强大推动作用，也为其在免疫治疗中的应用提供了直接的实验依据。

人工优化IL-33蛋白：延长活性和增强效果

虽然天然IL-33在肿瘤免疫调控中具有独特优势，但其分子特性限制了临床应用的可能性。例如，天然IL-33的半衰期较短，容易被体内酶降解。此外，IL-33的激活过程依赖于特定的炎症信号，在某些条件下可能导致过度炎症反应，从而产生副作用。

为了解决这些问题，研究团队开发了一种优化的人工IL-33蛋白（Humanized-Engineered Recombinant IL-33, H-e-rIL-33）。这种改良蛋白通过去除IL-33中易被氧化的关键位点，并引入特定的结构修饰，显著延长了其体内活性。实验表明，H-e-rIL-33在小鼠模型中的半衰期是天然IL-33的两倍以上，同时其刺激TLSs形成的效果得到增强。

更重要的是，H-e-rIL-33的安全性得到了充分验证。在使用高剂量H-e-rIL-33的小鼠中，并未观察到显著的炎症副作用，而TLSs的生成和免疫细胞的浸润水平显著提高。这一突破性的优化设计为IL-33在肿瘤治疗中的应用铺平了道路。

IL-33在癌症免疫治疗中的未来前景

近年来，免疫治疗已成为癌症治疗领域的重要方向，但许多“免疫冷”肿瘤（如胰腺癌）对免疫治疗的响应率依然较低。白细胞介素-33（IL-33）作为一种关键的免疫调节因子，其独特的作用机制为解决这一难题提供了新希望。

未来，IL-33的应用前景不仅局限于胰腺癌，还可扩展至其他免疫治疗响应率较低的癌症类型。例如，在胶质瘤和肝细胞癌等“免疫冷”肿瘤中，IL-33可能通过类似机制提高免疫疗效。同时，IL-33还具有与现有免疫治疗方法（如免疫检查点抑制剂）的协同潜力。结合TLSs的形成与免疫检查点通路的激活，或许能够打造一种多层次、全方位的抗肿瘤免疫策略。

可能的挑战：炎症信号的双面性及副作用

尽管IL-33在肿瘤免疫调控中展现了巨大潜力，但其双重作用也为实际应用带来了挑战。作为一种“报警分子”，IL-33在炎症环境中的过度激活可能引发意想不到的副作用。例如，高水平IL-33可能导致慢性炎症、组织损伤，甚至促进某些肿瘤的进展。此外，不同肿瘤类型的微环境特性决定了IL-33的作用可能并不总是向着抗肿瘤的方向发展。在某些肿瘤中，IL-33可能通过激活调节性T细胞（Tregs）或免疫抑制性髓系细胞（MDSCs），反而为肿瘤提供庇护。

实验研究中还发现，IL-33的作用依赖于其浓度和作用时间的精准控制。剂量过低可能无法达到诱导TLSs的效果，而剂量过高则可能触发炎症失控。这一复杂性增加了临床转化的难度，如何在不同患者中个性化调控IL-33信号成为未来研究的重点。此外，IL-33信号的下游通路与多种免疫和炎症网络交织，进一步增加了副作用评估和调控的难度。

如何进一步优化和应用？

尽管存在挑战，IL-33的研究为癌症免疫治疗提供了许多重要启示。首先，优化IL-33的分子结构，提高其稳定性和组织特异性，是推动其临床应用的关键步骤。例如，改良的H-e-rIL-33通过结构修饰有效延长了体内半衰期，同时避免了过度激活炎症反应。这表明，通过生物工程手段对IL-33进行定制化设计，可以更好地适应不同肿瘤类型的治疗需求。

其次，结合精准医学理念，开发针对IL-33信号通路的个性化治疗方案同样至关重要。未来的研究可以通过高通量基因组学和单细胞转录组技术，全面分析不同患者中IL-33信号的激活模式，并据此设计适合的剂量和给药策略。此外，与现有免疫治疗方法的联用也值得进一步探索。例如，将IL-33与PD-1/PD-L1抑制剂联用可能产生协同效果，使得抗肿瘤免疫反应更加持久和强大。

最后，IL-33研究强调了肿瘤微环境的重要性。通过调控TLSs形成，IL-33不仅改善了“免疫冷”肿瘤的治疗前景，也为未来开发类似靶点提供了宝贵思路。其他能够驱动TLSs形成的分子，如淋巴毒素（Lymphotoxin），也可能成为潜在的研究热点。

IL-33作为一种强大的免疫调控因子，为打破“免疫冷”肿瘤提供了全新视角。尽管其临床转化仍面临若干挑战，但优化后的IL-33蛋白和日益深入的基础研究为其广泛应用铺平了道路。未来，随着技术的进步和对肿瘤微环境理解的加深，IL-33有望成为癌症免疫治疗中的重要武器，为更多患者带来康复的希望。