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胶质母细胞瘤（GBM）免疫治疗面临血脑屏障（BBB）和免疫抑制微环境挑战。研究人员开发 FcRn 沉默的 IL-12Fc 融合细胞因子，发现其可减少血脑屏障排出，延长脑滞留并降低血药浓度，在小鼠模型中增强放化疗效果，为脑癌治疗提供新策略。
胶质母细胞瘤（Glioblastoma, GBM）作为成人中枢神经系统最常见且恶性程度最高的肿瘤，尽管手术切除、化疗及放疗等综合治疗手段不断优化，患者中位生存期仍不足 2 年。其治疗困境主要源于双重挑战：一方面，血脑屏障（Blood-Brain Barrier, BBB）的存在严重阻碍了系统给药时治疗性药物向脑内的有效渗透；另一方面，肿瘤微环境（Tumor Microenvironment, TME）呈现强烈的免疫抑制状态，使得免疫细胞难以发挥抗肿瘤效应。白细胞介素 - 12（Interleukin-12, IL-12）作为一种促炎细胞因子，具有刺激 1 型免疫反应的潜力，是重塑肿瘤微环境的理想候选分子。然而，临床前和临床研究均表明，传统的 IL-12 治疗因系统性毒性显著，尤其是循环中高浓度干扰素 -γ（IFN-γ）引发的不良反应，极大限制了其应用。如何在脑肿瘤局部实现足够药物浓度的同时避免全身毒性，成为亟待解决的科学问题。
为突破这一瓶颈，瑞士苏黎世大学（University of Zurich）等机构的研究人员开展了一项创新性研究，相关成果发表在《Nature Communications》。研究团队聚焦于新生儿 Fc 受体（Neonatal Fc Receptor, FcRn）在 IL-12 脑内滞留和系统暴露中的关键作用，通过基因工程手段改造 IL-12，开发出 FcRn 沉默的 IL-12Fc 融合蛋白，旨在通过调控药物与 FcRn 的相互作用，优化其在脑肿瘤中的治疗窗。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：
- 蛋白工程与突变体构建：设计并构建人 IL-12Fc 融合蛋白，通过氨基酸突变（如 I253N、H435Q 等）降低其与 FcRn 的结合亲和力，筛选出 FcRn 沉默变体 NHQ。
- 动物模型与给药技术：利用 hFcRn Tg32 转基因小鼠、C57BL/6 小鼠等建立胶质母细胞瘤模型，通过对流增强递送（Convection-Enhanced Delivery, CED）技术实现脑内局部给药。
- 药代动力学与免疫分析：采用酶联免疫吸附试验（ELISA）、流式细胞术等检测 IL-12 及其变体在脑内和血浆中的浓度，分析免疫细胞浸润及细胞因子水平。
- 体外与临床前验证：利用人源血脑屏障模型（iPSC-derived BMECs）评估药物跨膜转运能力，并通过患者来源的 GBM 肿瘤外植体灌注生物反应器实验，验证 IL-12Fc NHQ 的炎症极化效应。
研究结果
1. FcRn 介导 IL-12Fc 的脑 - 血转运，沉默 FcRn 可增强脑滞留并减少系统暴露
通过对比重组人 IL-12（rIL-12）与 IL-12Fc 融合蛋白在 hFcRn Tg32 小鼠中的分布，发现 IL-12Fc 在脑内的滞留量略高于 rIL-12，而血浆浓度显著降低。进一步研究表明，胶质母细胞瘤组织中 FcRn 表达水平显著高于正常脑组织，其通过介导 IL-12Fc 的跨血脑屏障转运，导致药物向血液中泄漏。通过引入 I253N、H435Q 等突变构建的 FcRn 沉默变体 IL-12Fc NHQ，在脑内的滞留量较野生型（WT）增加 30% 以上，血浆暴露量降低近 10 倍，证实 FcRn 沉默可有效抑制药物外排，实现脑内局部富集。
2. FcRn 沉默的 IL-12Fc 在小鼠 GBM 模型中展现持久抗肿瘤效应且毒性显著降低
在 GL-261 小鼠胶质母细胞瘤模型中，局部注射 IL-12Fc NHQ 可显著延长动物生存期，30% 的小鼠实现超过 3 个月的持久应答，且系统暴露的 IL-12 和 IFN-γ 水平分别较 rIL-12 降低 60 倍和 12 倍。在对 IL-12 敏感的 C3H/HeJ 小鼠中，IL-12Fc NHQ 未引发明显体重下降、器官损伤等毒性反应，而 rIL-12 治疗组出现严重肺出血、心脏退行性变等毒性表现，证实 FcRn 沉默可大幅提升治疗窗。
3. FcRn 沉默的 IL-12Fc 与放化疗联用可协同增强抗肿瘤效果
在 GL-261 模型中，IL-12Fc NHQ 与替莫唑胺（Temozolomide, TMZ）联合治疗时，尽管 TMZ 导致外周淋巴细胞减少，但肿瘤内 CD4?和 CD8? T 细胞数量显著增加，且 CD69?PD-1?脑 resident memory T 细胞比例升高，提示局部免疫激活不依赖外周淋巴细胞浸润。在免疫治疗抵抗的 SB28 模型中，IL-12Fc NHQ 与放疗联用可诱导 90% 的初始应答率和 30% 的完全缓解率，表明其对高侵袭性肿瘤的有效性。
4. 机制研究揭示 IL-12Fc NHQ 通过重塑肿瘤微环境发挥作用
患者来源的 GBM 外植体实验显示，IL-12Fc NHQ 可显著上调 IFN-γ 及其下游效应分子（如 FASLG、GZMB），同时降低免疫抑制性分子（如 ARG-1、ICOSLG）的表达，促进肿瘤微环境向促炎表型极化。此外，在血脑屏障模型中，IL-12Fc NHQ 的跨膜转运速率显著低于 rIL-12 和 WT 变体，进一步验证了 FcRn 沉默对药物脑内滞留的关键作用。
结论与意义
本研究揭示了 FcRn 在脑肿瘤免疫治疗中的双重作用：一方面，其高表达于 GBM 组织，促进治疗性蛋白向血液中排出；另一方面，通过沉默 FcRn 可显著增强药物脑内滞留，避免系统毒性。开发的 IL-12Fc NHQ 变体通过 FcRn 沉默策略，实现了脑肿瘤局部的持久高浓度暴露，同时最大限度减少全身副作用，为脑癌治疗提供了一种极具潜力的新策略。此外，该研究提出的 FcRn 沉默理念不仅适用于 IL-12，还可推广至其他基于 Fc 融合蛋白的中枢神经系统疾病治疗，为限制治疗性分子的全身分布、增强局部效应开辟了新方向。研究结果为胶质母细胞瘤的免疫治疗转化提供了重要的实验依据，有望推动临床前研究向临床试验的迈进。
