1982年Wagner等發(fā)現(xiàn)在絲裂原刺激小鼠淋巴細(xì)胞的條件培養(yǎng)液中存在一種不同于IL-2的細(xì)胞因子,這種細(xì)胞因子在體外能與IL-2協(xié)同促進(jìn)鼠CTL應(yīng)答。1986年在人混合淋巴細(xì)胞培養(yǎng)(MLC)或PHA活化的PBMC培養(yǎng)上清中也發(fā)現(xiàn)了與此類似的因子,稱為CTL成熟因子(cytotoxic lymphocyte maturationfactor,CLMF;或Tc maturation factor TcMF)。1991年Gubler等將CLMfcDNA克隆并表達(dá)成功,表明是一種新的細(xì)胞因子,遂將CLMF命名為白細(xì)胞介素12(interleukin 12,IL-12)。
1.IL-12的產(chǎn)生 主要由B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生。
(1)MLC或絲裂原活化的PBMC培養(yǎng)上清。
(2)PMA與鈣離子載體A23187聯(lián)合刺激EBV轉(zhuǎn)化的B淋巴樣母細(xì)胞RPMI8866可產(chǎn)生較高水平的IL-12。
2.IL-12的分子結(jié)構(gòu)和基因 IL-12是由二硫鍵聯(lián)接的異源雙體,兩個(gè)亞單位的分子量分別為35kDa和40kDa,等電點(diǎn)在pH4.5~5.5。從高產(chǎn)IL-12的人B淋巴樣母細(xì)胞亞克隆NC37.98基因文庫中克隆了IL-12cDNA,轉(zhuǎn)染COS細(xì)胞獲得高表達(dá)。人IL-12P35亞單位有197個(gè)氨基酸殘基,含7個(gè)半胱氨酸和3個(gè)N糖基化位點(diǎn),P40亞單位306個(gè)氨基酸殘基,有10個(gè)半胱氨酸,4個(gè)N-糖基化位點(diǎn)。小鼠IL-12P35有193個(gè)氨基酸殘基,與人IL-12P35有66%同源性,P40有313個(gè)氨基酸殘基與人P40有70%同源性。在生理情況下,亞單位中的半胱氨酸殘基之間可能形成復(fù)雜的分子間二硫鍵結(jié)構(gòu)。兩個(gè)亞單位是由不同的基因所編碼,基因轉(zhuǎn)染試驗(yàn)結(jié)果表明,只有將編碼兩個(gè)亞單位cDNA同時(shí)轉(zhuǎn)染才能獲得有生物學(xué)活性的IL-12。P35與IL-6和G-CSF有同源性,P40與IL-6受體、睫狀神經(jīng)營養(yǎng)因子(CNTF)受體、G-CSF受體有同源性,具有細(xì)胞因子受體家族的特征。提示IL-12分子可能是一種細(xì)胞因子/可溶性細(xì)胞因子受體復(fù)合物。在RPMI8866細(xì)胞系中純化到的自然殺傷細(xì)胞刺激因子(natural killer cell stimulating factor,NKSF)的結(jié)構(gòu)和功能與IL-12相同。
3.IL-12受體 IL-12R亞單位的基因最近克隆成功,推算有662個(gè)氨基酸,裸肽分子量70kDa,糖基化后約為100kDa。IL-12R亞單位為Ⅰ型穿膜蛋白,胞膜外區(qū)含516個(gè)氨基酸殘基,與gp130、G-CSFR、LIFR高度同源。單體IL-12R不結(jié)合IL-12,雙體或寡聚體IL-12R亞單位與IL-12(p40亞單位為與受體結(jié)合部位)結(jié)合為低親和力,Kd為2~6nM,PBMC表面有IL-12高親和力受體,Kd約100pM,目前與IL-12R亞單位組成高親和力的另一個(gè)亞單位尚未確定。IL-12P35亞單位、P40亞單位和IL-12R亞單位分別與IL-6、IL-6R和gp130有很高的同源性,而且相互結(jié)合的模式也十分相似,即IL-12P35同P40形成異源雙體后可同雙體或寡聚體的IL-12R亞單位結(jié)合,而IL-6同IL-6R受體結(jié)合后可同gp130二聚體結(jié)合。IL-12受體分布于PHA活化的CD4+、CD8+T細(xì)胞亞群以及IL-2活化的CD56+NK細(xì)胞,1000~9000IL-12結(jié)合點(diǎn)/細(xì)胞。
4.IL-12的生物學(xué)功能 人IL-12作用有種屬特異性,人IL-12對(duì)小鼠細(xì)胞作用甚微。
(1)與IL-2協(xié)同誘導(dǎo)CTL的分化,促進(jìn)同種異體CTL反應(yīng)。
(2)刺激PHA活化CD3+T細(xì)胞(包括CD4+和CD8+)增殖。IL-12誘導(dǎo)T細(xì)胞最大增殖水平低于IL-2的增殖刺激作用,但刺激50%最大增殖所需細(xì)胞因子濃度遠(yuǎn)低于IL-2。IL-12這種增殖作用所經(jīng)途徑與IL-2、IL-4和IL-7的刺激作用不同,因?yàn)獒槍?duì)IL-2、IL-2R、IL-4和IL-7的單克隆抗體不能阻斷IL-12的增殖作用;IL-12單克隆抗體對(duì)IL-2、IL-4和IL-7誘導(dǎo)增殖亦無阻斷作用。IL-12對(duì)靜止PBMC不具有增殖作用,這一性質(zhì)與IL-4相似。但I(xiàn)L-12與亞適劑量IL-2可協(xié)同誘導(dǎo)靜止PBMC增殖。其機(jī)理可能是:①IL-12促進(jìn)IL-2誘導(dǎo)T細(xì)胞IL-2r P55的表達(dá),提高PBMC對(duì)IL-2的反應(yīng)性;②IL-2促進(jìn)PBMC某些亞群IL-12R表達(dá);③在IL-2存在的條件下,IL-12可提高IFN-γmRNA轉(zhuǎn)錄水平,增加其穩(wěn)定性,促進(jìn)分泌IFN-γ,如小鼠IL-12可誘導(dǎo)Th1細(xì)胞產(chǎn)生IFN-γ。此外,IL-12通過誘導(dǎo)產(chǎn)生的IFN-γ激活巨噬細(xì)胞,誘導(dǎo)其TNF-α的分泌。IL-12可誘導(dǎo)Th1亞群的形成,此作用可能通過兩種途徑:①IL-12直接作用于Th1亞群;②IL-12刺激T細(xì)胞、NK細(xì)胞產(chǎn)生IFN-γ誘導(dǎo)Th1亞群形成。
(3)協(xié)同IL-2誘導(dǎo)CD56+NK細(xì)胞增殖以及LAK細(xì)胞產(chǎn)生,促進(jìn)ADCC功能,NKSF釋放,誘導(dǎo)CD56、CD2、CD11a、IL-2R、TNFR(CD120b)、LFA-1和ICAM-1等分子的表達(dá)。
(4)促進(jìn)B細(xì)胞Ig產(chǎn)生和Ig類型轉(zhuǎn)換,由IgM轉(zhuǎn)為IgG,抑制IL-4誘導(dǎo)B細(xì)胞IgE合成。這種抑制作用是T細(xì)胞依賴的,其作用機(jī)理與IFN-γ、TGF-β和IL-8抑制IgE產(chǎn)生的機(jī)理可能有所不同。
IL-12發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)所需的細(xì)胞因子濃度很低(≤pM),與亞適劑量IL-2聯(lián)合應(yīng)用可降低IL-2用量,同時(shí)提高CTL、NK、LAK的殺傷活性,因此IL-12可能成為一種新的抗腫瘤生物制劑。