新冠、肿瘤的幕后推手 ?解锁被低估的细胞因子实际应用

细胞因子联合诊断,辅助诊断早期感染,及时指导治疗,避免病情恶化;更早评估药效,避免过度治疗。

近年来,我国大健康产业及精准医疗呈现蓬勃发展之势,到2030年,“健康中国”带来的健康产业市场规模将超过16万亿,未来十年是大健康产业的黄金十年。

而体外诊断行业在新冠的驱动下迅速增长,我国体外诊断原料的市场容量约为全球诊断产品市场容量的10-15%,且相较全球其他市场,中国市场保持着超过15%的年复合增长率诊断试剂的开发。

随着对爆发性炎症疾病成因的认知和细胞免疫治疗技术的迭代,在研究和诊断场景下,越来越多的学者和研究人员都关注到了细胞因子靶向评估的重要性。不论是对疾病的早期、预后诊断还是药物药效评估都是不可或缺的技术手段。


细胞因子风暴与炎症

随着全球范围内初期新型冠状病毒肺炎患者数目的增加,医护人员和研究人员对这次新突发的型冠状病毒的了解也在逐渐增加,研究人员发现在首批确诊的新型冠状病毒重症感染者里面,大量的患者出现了“细胞因子风暴(cytokine storm)”。

最早期《柳叶刀》(Lancet)在线发表了两篇新型冠状病毒研究论文,论文中就提到在首批确诊的2019-nCoV重症感染者里面,大量的患者出现了“细胞因子风暴”。此前非典,中东呼吸综合征和埃博拉病毒等感染疾病案例证明,细胞因子风暴才是真正的夺命杀手,可以触发免疫系统对身体的猛烈攻击。

2022年3月15日国家卫健委发布的新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第九版)中仍有同样指出,对于新冠肺炎危重病人的一般治疗方案,根据病情有条件者行细胞因子检测。

图1:SARS-CoV-2细胞因子风暴和相关损伤的机制(图片来源Front Immunol. 2020 Jul 10;11:1648.)

对于许多人而言,CRS(细胞因子风暴)可能相对陌生。细胞因子风暴究竟是什么?

正常情况下,促炎因子和抑炎因子相互制衡,对机体具有保护作用。病毒诱发使细胞因子和免疫细胞被激活,有利于机体对病毒的有效清除。病毒成功清除后,机体恢复正常。但是如果免疫系统被激活到极限程度或者失去控制,它就会伤害宿主,这就是细胞因子风暴。

细胞因子风暴是一种求助信号,TNF-α、IL-1、IL-6、IL-12、IFN-α、IFN-β、IFN-γ、MCP-1和IL-8等迅速大量产生,目的是让免疫系统瞬间火力全开。这最后一招自杀式的攻击能够杀伤病毒,但也会留下一大堆连带伤害,最终导致患者严重感染性休克甚至死亡。

图2:机体免疫应答机制及细胞因子风暴危害(图片来源Semin Immunopathol. 2017 Jul;39(5):529-539.)

新冠病毒感染的最后阶段,细胞因子风暴才是“夺命杀手”,也是新冠肺炎大流行以后细胞因子风暴才真正引起人们广泛关注。通过赛特新思统计分析可以看出,近几年有关细胞因子风暴的发文数量远超过之前文章总和。


图3:2012-01至2022-12 Cytokine Storm相关文献的年度发文趋势(数据来源赛特新思)


细胞因子风暴与细胞免疫治疗

引起细胞因子风暴的原因除感染外,另一个引起广泛关注的原因就是肿瘤。毫无疑问,肿瘤免疫治疗一直就是医学和生物学领域研究的热点,细胞因子风暴也是肿瘤免疫治疗中的一个关注点,新冠疫情以后,细胞因子风暴在肿瘤免疫治疗领域的关注度也更高。

细胞因子风暴是免疫治疗相关不良反应的发病机制之一,如果肿瘤患者细胞免疫药物治疗后,免疫效应细胞被过度激活,细胞因子大量释放,就会引起炎症因子风暴。由于细胞因子风暴往往引发人体剧烈的免疫反应,在临床工作中,对采用免疫治疗的患者进行筛选,并进行及时的诊断、治疗就尤为重要,因此,探索可以预示免疫相关不良反应的生物标志物显得尤为重要。


细胞因子风暴与CAR-T

CAR-T细胞治疗虽然在血液肿瘤的治疗中展现了非常不错的治疗效果,并且在临床实验中也出现了患者癌细胞完全被清除的情况,但CAR-T细胞治疗能够引发一系列副作用,其中许多副作用开始很轻微但可以迅速恶化。

激活的T细胞释放过量的细胞因子,从而引发严重的并发症细胞因子风暴,也就是因子释放综合征(CRS,Cytokine release syndrome),同时也被认为是 CAR-T 细胞治疗在体内“发挥作用”的标志。

大多数患者出现的轻度CRS副作用可通过标准辅助治疗(如类固醇)来缓解,也可使用依那西普或托珠单抗等来治疗某些特异性细胞因子升高。严重的 CRS 可导致病人死亡。

图4:CAR-T细胞治疗常见不良反应(图片来源Mol Ther Oncolytics. 2016 Apr 20;3:16011.)

CAR-T细胞因子风暴患者的核心细胞因子是IL-6、IL-10和IFN-γ。在CAR T细胞治疗的背景下,被激活的T细胞或肿瘤细胞大量释放IFN-γ会触发细胞因子风暴的发展。IFN-γ可激活巨噬细胞产生过量的IL-6和IL-10。随后,巨噬细胞分泌的高水平的IL-6通过正反馈环激活了这些细胞中的IL-6R信号。

综上所述,多种细胞因子已被发现并证实可以作用于调节血管内稳态和细胞炎症的多个方面。过度产生引起的细胞因子,尤其是IL-6给CAR-T 细胞治疗带来了恐怖的副作用,也是新冠肺炎重症患者的夺命杀手。

越来越多的证据表明,抑制IL-6信号转导是治疗各种炎症性疾病的一种有益的临床策略。因此临床上细胞因子风暴具有预后和治疗的重要意义,临床医师如何正确评估识别细胞因子风暴将变得异常重要。

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