最近对IL-2治疗策略的进展导致了IL-2Rβγ选择性激活疗法的发展，预期毒性更低。然而，最近的临床研究结果令人失望。Wu、Chia等人评估了各种形式的IL-2的作用方式，以帮助未来设计IL-2治疗方案。他们的研究结果最近发表在《Nature Cancer》杂志上。

为了研究不同形式的IL-2治疗的作用方式，研究人员测试了人源IL-2^wt和IL-2^nα（带有破坏IL-2Rα的突变，导致了对IL-2Rβγ偏向的IL-2类似物）。在体外实验中，IL-2^wt比IL-2^nα更有效地激活调节性T细胞（Tregs），而两种形式的IL-2对静息状态的CD8⁺ T细胞、CD4⁺CD25^– T细胞和NK细胞（它们都表达IL-2Rβγ）的活性相似。然而，在体内实验中，与IL-2^nα相比，IL-2^wt具有更强的抗肿瘤功效，并导致更低的体重损失和较少的死亡。这令人惊讶，因为先前的数据表明，IL-2^wt在肿瘤微环境（TME）中会偏向激活Tregs，导致免疫抑制，并且与内皮细胞上的IL-2Rα结合会导致毒性反应。

在肿瘤和外周组织中，IL-2^nα治疗导致了较高的CD8⁺ T细胞与Treg的比值，而IL-2^wt则较低。然而，CD8⁺ T细胞数量的增加并没有导致更好的抗肿瘤反应。由于肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）在肿瘤微环境中可以是肿瘤抗原特异性效应T细胞（TST）和与肿瘤无关的旁观者T细胞，这些不同的IL-2形式可能在激活TST和旁观者细胞方面存在差异。研究发现，IL-2^wt在肿瘤微环境中扩增了更多的CD39⁺CD8⁺ T细胞或p15E-tetramer⁺CD8⁺ T细胞，而IL-2^nα则扩增了CD39^–PD-1^–的旁观者细胞。TST细胞表达较高水平的CD25，比旁观者细胞更容易被IL-2^wt激活。

随后，研究人员对接受这两种IL-2治疗的肿瘤中的免疫细胞进行了单细胞RNA测序（scRNAseq）。聚焦于T细胞群体，可以观察到八个亚群。IL-2^wt增加了激活的CD8⁺ T细胞和传统的CD4⁺ T细胞的数量，而IL-2^nα扩增了幼稚的CD8⁺ T细胞。两种治疗方法都降低了Tregs的比例，但在IL-2^nα组中这种情况更为明显。轨迹和基因表达分析显示，IL-2^wt刺激了CD8⁺ T细胞向更激活、效应和耗竭状态的分化，而IL-2^nα保持了较不激活和幼稚的T细胞表型。

接下来，研究人员创建了选择性激活IL-2α的构建物，其中中断了IL-2与IL-2Rβ的结合。该构建物可以与IL-2Rα结合，并且只对表达CD25的T细胞具有活性。为了测试选择性激活CD25⁺CD8⁺效应T细胞是否足以发挥抗肿瘤活性，研究人员使用IL-2α选择性激活治疗携带MC38肿瘤的小鼠。治疗有效抑制了肿瘤的生长，在B16F10-OVA肿瘤中增加了OVA-tetramer⁺CD8⁺肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）的比例。

随后，研究人员评估了IL-2α选择性治疗对Treg群体的影响。在外周血液中，治疗增加了Tregs的比例，并下调了CD8⁺ T细胞的百分比。然而，在肿瘤中观察到相反的趋势，CD8⁺ T细胞的比例增加，而Tregs的比例下降，这表明IL-2α选择性治疗的效应是依赖于环境背景的。

鉴于CD25和PD-1的表达受TCR信号传导调控，研究人员假设一部分经历了肿瘤抗原刺激的CD8⁺肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）共表达CD25和PD-1，并且作为主要的抗肿瘤免疫细胞。在MC38肿瘤的CD8⁺ TILs中，大部分表达CD25的细胞也表达PD-1，而在脾脏中几乎没有PD-1⁺CD25⁺CD8⁺ T细胞。在不同类型的肿瘤中，PD-1⁺CD25⁺细胞在总CD8⁺ TIL人群中的百分比有所不同。相对于TIL较少的肿瘤，具有较高CD8⁺ T细胞浸润（MC38、B16F10和CT26）的肿瘤对IL-2α偏向治疗的反应更好，并且PD-1⁺CD25⁺和CD25⁺细胞在CD8⁺ TILs中的百分比与这些模型中的抗肿瘤活性密切相关。

为了评估PD-1⁺CD25⁺CD8⁺ TIL亚群是否也存在于人类肿瘤中，研究人员比较了来自14个肿瘤样本和相应正常组织的CD8⁺ T细胞的单细胞RNA测序数据。在不同类型的肿瘤中，PD-1和CD25的共表达在所有CD8⁺ TIL中检测到的比例为0.2-5.2%，而这些细胞在肿瘤中比在健康组织中更为常见。

为了确定抗PD-1治疗如何影响IL-2信号传导，研究人员进行了人类T细胞的体外实验。抗PD-1治疗导致了受刺激的T细胞产生IL-2的增加，其中主要来自PD-1⁺CD25⁺CD8⁺亚群。回到小鼠实验中，在MC38肿瘤中，抗PD-1治疗刺激了CD25⁺PD-1⁺和CD25⁺PD-1^–CD8⁺ T细胞亚群中的IL-2产生。

为了进一步研究IL-2如何影响对抗PD-1治疗的反应，吴教授、Chia教授等人重新分析了一项临床试验中的生物标志物和疗效数据。该临床试验评估了非鳞状非小细胞肺癌患者接受抗PD-1抗体sintilimab联合培美曲塞和铂类（化疗）的治疗。在接受联合治疗的患者中，IL-2途径的标志物与肿瘤反应之间存在强烈的正相关性，具有较高标志物的患者具有更好的反应和改善的生存率。这些结果在另一项研究中得到了证实，该研究使用了接受各种抗PD-1抗体治疗的黑色素瘤患者的数据。因此，IL-2特征可能可以作为PD-1靶向治疗的治疗反应生物标志物。

为了评估IL-2标志物在处于耗竭状态的肿瘤中的效应，研究人员开发了具有不同耗竭状态的小鼠模型。在具有小型、较少耗竭的肿瘤的小鼠中，抗PD-1治疗导致肿瘤消退，而在具有明显功能失调状态的较大的肿瘤中，效果有限。批量RNA测序显示，与大型肿瘤相比，小型肿瘤具有更高的IL-2途径激活、IFNγ反应和CD8⁺TCR激活标志物。在TIL耗竭的MC38和TIL排斥的EMT6大型肿瘤模型中，IL-2α偏向性治疗与抗PD-1联合使用具有协同效应，导致大多数肿瘤的根除，长期生存，并对肿瘤再挑战提供保护。

这项研究表明，通过靶向CD25的IL-2可以特异性地激活与肿瘤反应相关的T细胞，而不是增加肿瘤中旁观者T细胞的数量，并且该治疗可与抗PD-1治疗发挥协同作用。因此，这些数据可以为开发更有效的IL-2治疗方案提供指导。