IL-12的深度剖析：靶向递送技术突破毒性瓶颈，临床数据惊艳亮相

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IL-12 结构概述

IL-12家族

IL-12家族包括IL-12、IL-23、IL-27和IL-35等细胞因子，各成员结构和功能不同，但共同影响免疫平衡和疾病发展。

图1 IL-12家族在免疫反应中的作用

IL-12/IL-12R结构和分子生物学特征

IL-12是由p35和p40亚基组成的异二聚体。p35(35kDa)编码在3号染色体上，p40单体(40kDa)的基因位于5号染色体上，二者共表达生成具有生物活性p70异二聚体。

图2 IL-12家族的细胞因子和同源受体的结构示意图

IL-12的受体由IL-12Rβ1和IL-12Rβ2构成。IL-12Rβ1编码于19号染色体上，分子量为100kDa，是一种跨膜蛋白，细胞外结构域由516个氨基酸组成，负责与IL-12p40相互作用。IL-12Rβ2基因位于1号染色体上，被翻译成130kDa的跨膜蛋白，其中595个氨基酸形成细胞外结构域，它与IL-12p35相互作用。

IL-12/IL-12R的结合

IL-12主要表达于NK细胞和T细胞表面，IL-12主要由淋巴细胞、巨噬细胞和树突状细胞表达。二者结合能激活下游信号通路，促进Th1细胞分化和CTL活性，增强NK细胞和NKT细胞功能，激活B细胞，在免疫反应中起重要作用。同时，可调节肿瘤微环境，抑制免疫抑制细胞的增殖。

图3 IL-12的细胞来源、靶细胞、信号传导和下游效应

02

IL-12的表达调控

IL-12的产生

IL-12主要由抗原呈递细胞在抗原刺激下合成，其产生受TNF-α、IL-1β和IFN-γ等多种免疫信号调控，形成正反馈回路，促进IL-12合成，启动适应性免疫。

IL-12的信号转导

IL-12相关信号通路包括TLR、CLR、JAK-STAT和PI3K/Akt等。①TLR识别病原体相关分子模式后激活MyD88依赖和TRIF依赖途径，促进IL-12产生；②CLR识别病原体糖结构，激活下游信号增强IL-12基因转录；③JAK-STAT途径在IL-12与受体结合后被激活，促进Th1细胞分化和IFN-γ产生，形成正反馈；④PI3K/Akt途径对IL-12产生起双重调节作用，平衡炎症反应。

图4 IL-12生成相关信号转导途径图

IL-12的转录和翻译

IL-12的产生在转录和翻译水平受到多种因素调控。

①转录时，TLR和CLR激活相关信号通路，使NF-κB、AP-1和STATs等转录因子结合到IL-12启动子上促进转录，p300/CBP等共转录因子通过表观遗传修饰增强转录效率；

②翻译时，RNA结合蛋白和翻译起始因子等调控IL-12的mRNA稳定性和翻译效率，mTOR和MAPK等信号通路将细胞外刺激与翻译效率联系起来。

IL-12的分泌

IL-12的分泌是一个多步骤过程，其合成的亚基在细胞内经内质网、高尔基体和早期内体运输和修饰，最终通过囊泡分泌到细胞外，该过程受多种细胞因子和细胞间相互作用的调控。

图5 IL-12 的分泌和细胞学功能

IL-12的调控

IL-12的合成和活性受多种正负调控因子调节。

①负调控因子抑制其产生或功能，通过抑制IL-12产生、阻断信号传导或竞争结合共刺激分子等方式发挥作用；

②正调控因子通过激活相关信号通路、促进转录或增强细胞间相互作用等促进IL-12产生和免疫反应。

表1 IL-12负调节因子及其作用机制

表2 IL-12正调节因子及其作用机制

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IL-12的病理学功能及免疫治疗

IL-12能激活免疫细胞

IL-12对Th1细胞、NK细胞、巨噬细胞和细胞毒性T淋巴细胞(CTLs)均有重要调节作用。可促进Th1细胞分化和增殖、增强NK细胞活性和细胞毒性、提高巨噬细胞的吞噬和杀菌能力、激活和增强CTLs的功能并促进其记忆形成，在免疫调节中发挥核心作用。可促进IFN-γ、颗粒酶和穿孔素的分泌，诱导癌细胞凋亡，控制肿瘤生长。此外，IL-12还能增强抗原呈递，促进M1巨噬细胞极化，吸引效应免疫细胞，增强抗肿瘤免疫反应。

图6 IL-12的生理起源及其对下游细胞的影响总结

IL-12能调节肿瘤微环境

IL-12通过抑制Treg细胞的增殖和功能，减少免疫抑制，改变肿瘤微环境。此外，IL-12还能下调CD8+T细胞上的PD-1和IFNγR2表达，保护肿瘤浸润的CD8+T细胞免受IFN-γ诱导的细胞死亡，增强抗肿瘤免疫。

图7 IL-12的抗肿瘤机制

IL-12免疫治疗的相关副作用

IL-12治疗存在剂量限制性毒性，可引发血液学毒性、肝毒性、流感样症状等多种免疫相关不良事件(irAE)。

图8 IL-12相关irAE

IL-12免疫治疗的改进策略

通过修饰表达IL-12的载体、开发新型递送策略，局部持续递送IL-12，包括增强其在肿瘤微环境中的时空分布、诱导全身抗肿瘤免疫、降低全身毒性、逆转肿瘤免疫抑制以及减少T细胞负调控等，提高IL-12的抗肿瘤疗效，降低副作用，为IL-12的临床应用带来新希望。

图9 通过不同策略传递IL-12的抗肿瘤活性

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IL-12的药物开发及递送策略

利用蛋白质工程开发IL-12新型药物

图10 增强IL-12免疫疗法的蛋白质工程方法

通过蛋白质工程改造IL-12并开发新型药物，可降低毒性、提高对TME的特异性。如免疫细胞因子(如NHS-IL12、huBC1-IL12)将IL-12与靶向TME抗原的抗体融合，在动物模型有一定效果，但人体试验结果不佳；将IL-12与IgG的Fc片段融合可延长半衰期，增强疗效；将IL-12与肿瘤蛋白酶可裂解的肽连接子融合，能降低全身毒性。

表3 用于癌症治疗的改良IL-12

细胞递送

将IL-12整合到过继细胞疗法(ACT)中，如基因修饰TCR-T细胞或CAR-T细胞表达IL-12、使用IL-12-mRNA转染T细胞、将IL-12构建体锚定在CAR-T细胞膜上，可提高ACT在实体瘤中的疗效，但仍需解决肿瘤抗原选择、毒性等问题。

图11 IL-12通过NFAT诱导启动子整合到CART细胞基因组中

树突状细胞、间充质基质细胞、成纤维细胞等多种细胞也可作为载体表达IL-12用于癌症治疗。在临床前和临床试验中，这些细胞载体展现出一定的可行性和安全性，但也存在一些局限性。

表4 用于癌症治疗的基于细胞的IL-12递送-树突状细胞

表5 用于癌症治疗的基于细胞的IL-12递送-T细胞

表6 用于癌症治疗的基于细胞的IL-12递送-间充质基质细胞

表7 用于癌症治疗的基于细胞的IL-12递送-其他细胞

病毒递送

图12 表达IL-12的溶瘤病毒(OVs)作用于多个系统以发挥抗肿瘤活性

多种病毒如单纯疱疹病毒、腺病毒、痘苗病毒等被用作载体将IL-12直接递送至TME，诱导肿瘤细胞裂解并激活免疫反应。在多种动物模型和人体试验中显示出良好的抗肿瘤疗效，但也存在免疫毒性、随机整合到宿主基因组等问题。使用可调控IL-12表达的系统(如RTS)可降低毒性，且与免疫检查点抑制剂等联合治疗可进一步增强疗效。

表8 用于癌症治疗的IL-12病毒载体——单纯疱疹病毒

表9 用于癌症治疗的IL-12病毒载体——腺病毒或腺相关病毒

表10 用于癌症治疗的IL-12病毒载体——牛痘病毒或改良牛痘病毒

表11 用于癌症治疗的IL-12病毒载体——其他病毒

非病毒递送

包括基于聚合物纳米颗粒和脂质纳米颗粒的化学递送系统，以及外泌体等生物衍生递送载体。它们具有低免疫原性等优势，在临床前研究中对多种癌症有效，部分已进入临床试验阶段。

表12 基于化学的输送系统

表13 生物衍生递送系统

核酸递送

包括裸质粒、电穿孔介导的基因递送、DNA复合物和mRNA递送等方式。在多种肿瘤模型和临床试验中取得了一定的疗效，能诱导肿瘤消退和免疫反应，但存在转染率不稳定、基因产物表达难以调控、潜在免疫反应和DNA整合风险等局限。

05

IL-12的联合治疗方案

图13 IL-12联合其他疗法的总结

IL-12联合传统治疗方法

①联合化疗：化疗抑制肿瘤生长但有副作用且易耐药。IL-12与化疗药物联合，如IL-12/PTX@TSNP、IL-12与长春新碱(VB)、奥沙利铂(OXP)等，在动物模型中显著抑制肿瘤生长、转移，延长生存期，部分进入临床试验阶段，但仍需更多研究验证其临床安全性和有效性。

②联合放疗：放疗可抑制肿瘤细胞生长，但存在副作用。IL-12与放疗联合在动物模型中能显著抑制肿瘤生长，诱导肿瘤消退，提高生存率，目前多项临床试验正在进行，但大多处于I期。

③联合手术：手术是早期实体瘤的主要治疗方式，但难以防止复发转移。术前局部注射IL-12可降低复发率，在动物模型和部分临床试验中取得了一定效果，但相关临床数据较少。

表14 IL-12联合化疗、放疗和靶向治疗的临床试验

IL-12联合免疫治疗

①联合免疫检查点抑制剂：免疫检查点抑制剂可增强抗肿瘤免疫。IL-12与抗PD-L1抗体(如阿维鲁单抗、度伐利尤单抗等)或抗CTLA-4抗体联合，在多种肿瘤模型和临床试验中显示出强大的抗肿瘤效果，能增强免疫细胞浸润，提高患者生存率。

②联合其他细胞因子：IL-12与IL-7、IL-18、IL-2等细胞因子联合，在动物模型和体外实验中，增强了机体免疫反应，激活了肿瘤免疫，提高了NK细胞和T细胞的功能，部分临床试验也在进行中。

表15 IL-12联合免疫治疗的临床试验

IL-12联合靶向治疗

①靶向VEGF/VEGFR2：VEGF/VEGFR2信号通路对肿瘤血管生成至关重要。IL-12与抗血管生成药物联合，如ABRaA-VEGF121、血管抑素(Angio)，可抑制肿瘤血管生长，改善肿瘤微环境，增强抗肿瘤免疫反应。

②靶向EGFR/HER2：EGFR和HER2是肿瘤治疗的重要靶点。IL-12分别与西妥昔单抗、曲妥珠单抗联合，在头颈部鳞状细胞癌和乳腺癌等模型中，增强了NK细胞介导的肿瘤细胞杀伤作用，部分临床试验也证实了联合治疗的安全性和有效性。

表16 IL-12联合其他的临床试验

06

IL-12在不同疾病及疾病模型中的作用

炎症性肠病

IL-12参与参与克罗恩病和溃疡性结肠炎的发病机制。早期研究显示阻断IL-12可缓解炎症，后来发现IL-12和IL-23在疾病不同阶段发挥作用，二者相互关联。靶向IL-12和IL-23的治疗策略在临床试验中显示出疗效。

多发性硬化症

早期研究认为IL-12是多发性硬化症的关键促炎细胞因子，患者血清中IL-12水平升高，且相关基因多态性与疾病有关。但后续研究表明IL-23也有重要作用。不过，针对IL-12/23的临床试验未取得预期效果。

银屑病

过去认为银屑病是Th1细胞介导的疾病，患者皮损处IFN-γ和IL-12水平升高，且IL-12相关基因多态性与疾病易感性有关。在实验模型中，抗IL-12/IL-23p40单克隆抗体可改善症状，但IL-12在角质形成细胞中的作用存在争议。从临床治疗来看，Th17细胞在银屑病发病机制中似乎比IL-12驱动的Th1细胞更重要。

糖尿病

IL-12在1型糖尿病(T1D)和2型糖尿病(T2D)的发病机制中均有涉及。在T1D中，IL-12可促进疾病发展，但IFN-γ的作用较为复杂，且Th17细胞与Th1细胞协作也参与发病。在T2D中，IL-12与多种细胞因子和microRNA的失调有关，抑制IL-12可改善相关症状。目前，针对IL-12的治疗策略正在T1D治疗中进行研究。

系统性红斑狼疮

系统性红斑狼疮患者体内IL-12水平升高，且相关基因多态性与疾病有关。乌司奴单抗在治疗SLE的临床试验中显示出一定疗效，可能是改善SLE治疗的一种选择。

干燥综合征

在多种小鼠模型中，IL-12过表达会导致类似干燥综合征的症状，患者体内IL-12水平及相关基因多态性与疾病有关。间充质干细胞移植可下调IL-12的产生，改善症状，表明IL-12可能是潜在的治疗靶点。

类风湿关节炎

在胶原诱导的关节炎小鼠模型中，IL-12的作用存在争议，早期研究认为其促进疾病发展，后来发现IL-12在疾病不同阶段可能发挥不同作用。IL-12B基因多态性与类风湿关节炎的发病机制有关，且患者滑膜和血清中IL-12水平较高。一些治疗类风湿关节炎的药物机制与IL-12相关，但目前尚未有专门针对IL-12的治疗策略，因其在类风湿关节炎中的作用似乎并非至关重要。

图14 自身免疫性疾病中IL-12家族成员的可能可互换机制

表17 自身免疫性疾病中IL-12家族细胞因子的变化

原发性胆汁性胆管炎

IL-12在原发性胆汁性胆管炎的发病机制中起重要作用。实验模型中，删除IL-12p35或p40可减轻肝脏炎症和胆管损伤，且患者存在与IL-12相关的基因多态性。乌司奴单抗治疗PBC患者虽未达到主要终点，但显示出了一定的药效学效应。

癌症

IL-12具有激活先天和适应性免疫细胞的能力，可通过多种机制发挥抗肿瘤作用，但全身使用IL-12会产生毒性。因此研究人员开发了多种靶向运输策略来降低毒性，提高疗效。此外，IL-12作为肿瘤治疗佐剂与其他物质联合使用，在临床前研究中显示出良好前景。

表18 IL-12在临床试验中的研究进展

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