細胞因子除了自身在免疫效應中有殺傷作用，也有著調(diào)控免疫細胞的關鍵作用，這也是實現(xiàn)免疫細胞體外大規(guī)模培養(yǎng)的重要基礎。

免疫細胞的信號通路，依賴細胞因子的刺激實現(xiàn)激活細胞，增殖和分化，對有些細胞（比如一些NK細胞）是維持活性的營養(yǎng)所需。在免疫細胞療法的生產(chǎn)工藝中，應用重組表達得到的細胞因子產(chǎn)品，對免疫細胞的培養(yǎng)而言，是不可或缺的關鍵原料。

對于通過多能誘導干細胞，獲得治療所需的免疫細胞，干細胞的誘導分化和培養(yǎng)擴增，需要分階段逐次使用多種細胞因子。

 

在免疫細胞的培養(yǎng)中，有效使用多種細胞因子，可以產(chǎn)生疊加增強的調(diào)控作用。這也是在實踐中，兼顧細胞的擴增規(guī)模、分化程度，以及活性療效和治療長效性，獲得良好效果的實際策略。

IL-2又稱為T細胞生長因子，是引起T細胞增殖最重要的細胞因子。IL-2通過與T細胞表面的IL-2受體（IL-2R）的特異性結(jié)合而促使T細胞活化，并進入細胞分裂狀態(tài)。此外，IL-2還可刺激NK細胞的生長并增強其殺傷能力。IL-2與其家族的其他T細胞生長因子通過共用受體可活化和擴增CD4+與CD8+ T細胞。

IL-2對T細胞和NK細胞的激活作用通過自分泌和旁分泌方式進行。與T細胞不同，NK細胞不表達α受體亞單位，因此對IL-2親和力較低。但IL-2能促進NK細胞增殖，增強細胞活性和其他細胞因子的分泌。B細胞也受IL-2激活、增殖和分化。

IL-7（白細胞介素 7 ）是 IL-2 相關細胞因子家族的一員，通過受體的γc（Gamma c）亞單位，刺激 T 細胞的存活、增殖與平衡。

IL-7 可替代 IL-2 用于 T 細胞活化，相對于IL-2，IL-7可大幅減輕對多個T細胞亞群的強烈刺激后的高度分化，減少了治療中的T細胞耗竭，并可避免 IL-2 對 Treg 的激活引起的免疫耐受。有研究表明 IL-7 在注射疫苗或細胞治療中可擴增抗原特異性 T 細胞；IL-7 也能夠促進化療或造血干細胞移植后的 T 細胞恢復。

白細胞介素15（Interleukin-15，IL-15）是IL-2細胞因子家族成員之一，通過γ c（gamma c）受體亞單位發(fā)揮生物學功能。IL-2與IL-15都參與早期T細胞增殖與激活，IL-15的抗腫瘤活性還來源于通過非抗原特異性方式直接激活CD8+效應T細胞。IL-15可對抗IL-2引起的細胞凋亡，并維持CD8+的記憶性T細胞，對維持長時間抗腫瘤活性非常重要。

IL-15和IL-7在細胞培養(yǎng)中的使用，能顯著改善治療中的T細胞耗竭的情況發(fā)生，是培養(yǎng)工藝中的關鍵原料。

白細胞介素21（Interleukin-21, IL-21）屬于I類細胞因子，與IL-2、IL-4、IL-15等有較高的同源性，他們與IL-7，IL-9共用γ c (gamma c) 受體亞單位。體內(nèi)IL-21由活化的CD4+ T細胞產(chǎn)生，具有多種生物學效應，刺激CD4+和CD8+ T細胞增殖，增強CD8+ T細胞和NK細胞毒性而不觸發(fā)激活誘導的細胞死亡等。雖然IL-21在Th1/Th2分化中的作用機制尚未清楚，IL-21在體液免疫和天然免疫與獲得性免疫之間的轉(zhuǎn)換起到重要的調(diào)節(jié)作用。由于IL-21在增強體外抗原特異性T細胞增殖與分化中的重要功能，目前在免疫細胞治療中被越來越廣泛的應用。

白細胞介素12（Interleukin-12, IL-12）是一種異源二聚體的細胞因子，具有多種免疫調(diào)節(jié)功能，主要由樹突狀細胞、巨噬細胞、B淋巴細胞以及其他一些抗原遞呈細胞（APC）產(chǎn)生。IL-12只有一種單一的高親和力的受體，主要分布在激活的CD8+或CD4+ T細胞和CD56+ NK細胞的表面。IL-12能調(diào)節(jié)Th0細胞向Th1細胞分化，促進Th1細胞的增殖，誘導NK細胞和T細胞產(chǎn)生IFN-gamma，提高NK細胞、LAK細胞的殺傷活性，促進特異性CTL細胞的形成等，具有良好的抗腫瘤作用。

白細胞介素18（Interleukin-1, IL-18）屬IL-1家族，與IL-12相比具有更強的誘導產(chǎn)生IFN-gamma的能力。IL-18能刺激CD3單抗活化的T細胞增殖，也可作為NK細胞的激活劑，增強NK細胞的細胞毒性作用。此外，IL-18可與IL -12協(xié)同作用誘導產(chǎn)生IFN-gamma，提高NK細胞活性及促進T細胞增殖

IFN-γ對巨噬細胞、T細胞、B細胞和NK細胞等均有一定作用。IFN-γ可上調(diào)外周血淋巴細胞表面IL-2R表達，從而增強T細胞對IL-2促增殖反應的敏感度和強度。IFN-γ也會活化NK細胞，增強其細胞毒作用。

白細胞介素-4（IL-4）的生物作用包括刺激活化B細胞和T細胞增殖、CD4+ T細胞分化成II型輔助T細胞。DC培養(yǎng)中，IL-4和GM-CSF共同作用可使單核細胞定向分化為未成熟DC。

其他細胞因子蛋白，包括IL-6、TGF-β1、FLT3L等，對調(diào)控體內(nèi)T細胞、B細胞、NK細胞、DC細胞等免疫細胞的增殖、分化和成熟，起著重要的作用。

 

針對腫瘤疾病的CAR-T治療細胞中，CD4+T細胞和CD8+T細胞的比例一般接近1：1。CD4+T細胞主要分泌細胞因子，CD8+T細胞更多地產(chǎn)生直接殺傷腫瘤細胞的作用。

通過模擬樹突狀細胞在體外誘導CD3/CD28介導的T細胞活化，在細胞培養(yǎng)基中加入IL-2、IL-15、IL-7等因子，以維持CD8+T細胞的活化和擴增。

針對自免疾病（紅斑狼瘡等）的CAR-T療法中，治療效用主要依靠Treg細胞，起到調(diào)控過度免疫的作用。通過給Treg裝上能特異性識別自身組織或移植物抗原的CAR，可以將其精準招募到炎癥部位，局部、高效地抑制免疫攻擊，從而治療1型糖尿病、紅斑狼瘡、器官移植排斥等疾病。

 

NK細胞的完全活化、增殖、存活和效應功能通常需要不同細胞因子的組合。正調(diào)節(jié)NK細胞功能的細胞因子包括IL-2、IL-15、IL-12、IL-18、IL-21和IFN-γ（主要由Th1細胞、巨噬細胞和樹突狀細胞生成）。相反，細胞因子IL-4、IL-5和IL-10（由Th2細胞分泌）或者IL-1β、IL-6、IL-10、IL-23、IL-35和TGF-β（由腫瘤細胞分泌）可抑制NK細胞功能。

iPS細胞（ induced pluripotent stem cells，iPSCs ），也叫誘導多能干細胞。2006年，日本京都大學山中伸彌教授在 Cell 期刊發(fā)表論文，發(fā)現(xiàn)將 Oct3/4、Sox2、Klf4、c-Myc 這四種轉(zhuǎn)錄因子通過病毒載體導入成熟體細胞后，可將體細胞轉(zhuǎn)化為誘導多能干細胞（iPSC）。iPSC來源的細胞治療，有幾大優(yōu)勢。

iPSC作為細胞療法的原材料可提供大量細胞來源，能夠逾越供體細胞來源及細胞體外擴增能力的限制。

iPSC的分化潛能使其通過篩選具有CAR表達的單個克隆，體外誘導分化為免疫細胞，可以免除大批量GMP級別的載體、病毒制備及質(zhì)控檢測工藝流程及步驟，降低成本并產(chǎn)出質(zhì)量均一的細胞產(chǎn)品。

iPSC結(jié)合目前發(fā)展極為迅速的基因編輯技術，將細胞上導致免疫排斥的基因敲除，可解決人體的免疫排斥反應，產(chǎn)出可如一般藥品在大量生產(chǎn)后貯藏、隨時供患者使用的通用型免疫細胞治療產(chǎn)品，擴大受益患者群體。

 

通過對iPSC的誘導分化，得到用于治療的T細胞，然后對從iPSC得到的T細胞改造，獲得CAR-T，大規(guī)模擴增后得到治療用產(chǎn)品

根據(jù)目前比較成熟的培養(yǎng)方法，iPSC誘導分化的CAR-T大約需要30天的培養(yǎng)時間。細胞分化、激活并擴增的過程，需根據(jù)培養(yǎng)階段加入不同的細胞因子組合，具體組合如上圖所示。

通過對iPSC的誘導分化，得到用于治療的NK細胞，然后對NK細胞改造，獲得CAR-NK，大規(guī)模擴增后得到治療用產(chǎn)品

根據(jù)目前比較成熟的培養(yǎng)方法，iPSC誘導分化的CAR-NK需要一個多月的培養(yǎng)時間。細胞分化、激活并擴增的過程，需根據(jù)培養(yǎng)階段加入不同的細胞因子組合，具體組合如上圖所示。