IL-9：天然正交性细胞因子通过优化JAK/STAT信号赋能工程化T细胞疗法

《Immunity》：IL-9 as a naturally orthogonal cytokine with optimal JAK/STAT signaling for engineered T cell therapy

语 为解决实体瘤中T细胞疗法因细胞因子毒性、浸润不足及功能耗竭受限的难题，本研究探索了IL-9/IL-9R这一天然正交性细胞因子-受体对的作用。研究发现，IL-9R信号可激活STAT1/3/4/5，并通过调控STAT1强度精确平衡T细胞的干性与效应状态，显著提升工程化T细胞的抗肿瘤活性。该研究为优化过继性T细胞疗法提供了新策略。

　　

研究背景：T细胞疗法的困境与细胞因子的双刃剑

过继性T细胞疗法在血液肿瘤中取得突破，但其在实体瘤中的应用仍面临多重障碍：T细胞在体内扩增效率低、肿瘤浸润能力不足、免疫抑制微环境诱导功能耗竭，以及系统给予细胞因子（如IL-2）伴随的严重毒性反应。尽管通过合成生物学手段设计正交性细胞因子受体（如o9R）可部分规避毒性，但其信号强度弱于天然受体，限制疗效提升。

技术方法概要

研究整合基因组学、单细胞转录组测序（scRNA-seq）及人群遗传学数据，评估IL-9R在正常组织中的表达分布；通过蛋白质工程构建IL-9R突变体，利用磷酸化流式细胞术、磷酸化蛋白质组学和体内外肿瘤模型，系统分析IL-9R信号对T细胞JAK/STAT通路、分化状态及抗肿瘤功能的影响。人源T细胞实验采用CD19-BBz CAR与IL-9R共转导体系，并在NSG小鼠白血病和骨肉瘤模型中验证疗效。

研究结果

IL-9R在正常组织中表达高度受限，具备天然正交性

通过分析健康人外周血单核细胞（PBMC）、肠黏膜淋巴细胞及37种正常组织的转录组数据，发现IL-9R表达水平显著低于其他γc家族受体（如IL-2Rβ、IL-4R），且人群遗传数据显示IL-9基因的进化限制性最低（Shet=0.0019），提示其安全性优势。小鼠实验证实，半衰期延长型MSA-IL-9即使高剂量给药仍耐受良好，未诱发IFN-γ升高或组织炎症。

IL-9R信号激活独特STAT谱，包括非经典STAT4磷酸化

相较于o9R，野生型IL-9R激活STAT1/3/5的效能更强（Emax更高、EC₅₀更低），且意外诱导STAT4磷酸化——后者传统认为仅由IL-12驱动。磷酸化蛋白质组学显示，IL-9刺激后差异磷酸化蛋白中JAK/STAT通路占比高达75%。转录因子富集分析进一步验证STAT1/2/3/4的协同激活，提示IL-9R信号整合了γc细胞因子与IL-12的特性。

IL-9R信号强度与STAT化学计量比精确调控T细胞命运

通过结构导向的IL-9突变体（Q115T）或IL-9R胞内域重复序列（3x/5x pY）调控信号强度发现，过弱或过强的信号均损害抗肿瘤疗效。单点突变体IL-9R^AQ（低pSTAT1）促进中央记忆表型（T_cm）和体内扩增，而IL-9R^PR（高pSTAT1）驱动终末效应分化但伴随早期耗竭特征。单细胞转录组分析揭示，STAT1强度梯度（IL-9R^PR > IL-9R^WT > IL-9R^AQ）直接关联T细胞从效应状态向干/记忆状态的转化。

人源CAR-T细胞中IL-9R信号优势得到复现

人T细胞中，IL-9R激活更强的STAT1/3/5及STAT4磷酸化，且在重复杀伤实验中优于正交受体ho9R。CD19-BBz CAR与IL-9R共转导的T细胞在白血病和骨肉瘤模型中均实现持久肿瘤控制，且IL-9给药未引发IL-2相关的体重下降等毒性。IL-9R^AQ突变体同样显示低pSTAT1关联的高扩增能力，进一步验证STAT1作为T细胞分化“调控阀”的普适性。

结论与展望

本研究首次提出IL-9/IL-9R作为天然正交性细胞因子-受体对，其独特优势源于IL-9R的组织限制性表达与高安全性。IL-9R信号通过激活STAT1/3/4/5多维通路，尤其通过STAT1强度精确调控T细胞干性与效应平衡，为优化工程化T细胞疗法提供了新范式。未来需临床验证IL-9系统给药的安全性，并探索其与现有免疫疗法的协同潜力。

论文信息：Jiang et al., IL-9 as a naturally orthogonal cytokine with optimal JAK/STAT signaling for engineered T cell therapy, Immunity(2025), https://doi.org/10.1016/j.immuni.2025.10.024