白细胞介素15与18通过非经典mTORC1激活通路协同增强自然杀伤细胞的抗肿瘤功能

本研究揭示了IL-15和IL-18通过独立且互补的信号通路（PI3K/Akt/ERK和p38/MK2/3）协同激活mTORC1，从而显著增强NK细胞的代谢、增殖及抗肿瘤功能。这一发现为基于NK细胞的癌症免疫治疗提供了新的联合 cytokine 策略，具有重要的临床转化意义。

　　

自然杀伤细胞（Natural Killer cells, NK细胞）作为先天免疫系统的核心效应细胞，在抗肿瘤和抗病毒感染中发挥着至关重要的作用。然而，如何有效激活并增强NK细胞的功能，一直是癌症免疫治疗领域的重大挑战。目前，基于细胞因子的预激活策略（如IL-12/15/18组合）已被用于临床，以产生具有记忆样特性的NK细胞（Cytokine-Induced Memory-Like NK cells, CIML NK细胞），并在治疗复发/难治性急性髓系白血病中显示出良好的前景。尽管如此，这些细胞因子协同作用的分子机制仍不完全清楚，尤其是它们如何调控mTORC1（mechanistic target of rapamycin complex 1）这一关键代谢枢纽以增强NK细胞功能，尚未得到深入阐释。

mTORC1是细胞生长、增殖和代谢的核心调控者，其激活通常依赖于生长因子和营养信号的共同作用。在NK细胞中，IL-15已知可通过PI3K/Akt通路部分激活mTORC1，而IL-18的作用则较为有限且机制不明。此外，经典的mTORC1激活通路涉及TSC（tuberous sclerosis complex）抑制和Rheb GTPase的激活，但这一模式在NK细胞中是否成立仍属未知。为了解决这些问题，Fallone等人开展了系统性的研究，旨在揭示IL-15和IL-18协同激活mTORC1的具体机制及其功能影响，相关成果发表在《Science Signaling》上。

研究团队运用了多种关键技术方法，包括：通过遗传学手段（如条件性基因敲除小鼠模型）和药理学抑制剂的联合使用解析信号通路；利用流式细胞术检测细胞磷酸化状态、增殖和功能；采用Seahorse能量代谢分析系统评估细胞代谢重编程；通过CRISPR-Cas9基因编辑技术验证特定基因的功能；结合亲和纯化-质谱联用技术（AP-MS）分析mTOR复合物的组成；以及使用荷瘤小鼠模型评估体内抗肿瘤效果。人源NK细胞来自健康供体外周血。

IL-15和IL-18在原代NK细胞中协同激活mTORC1

研究人员发现，IL-15和IL-18均可单独诱导NK细胞中S6蛋白的磷酸化（p-S6-Ser^235/236），且两者联合使用时具有叠加甚至协同效应，尤其是在低浓度条件下。这种激活依赖于mTORC1的特异性支架蛋白Raptor，且通过受体阻断实验证实，IL-15和IL-18的信号传导彼此独立。

IL-15和IL-18诱导的NK细胞代谢与增殖依赖mTORC1

功能实验表明，双 cytokine 处理可显著提升NK细胞的蛋白质翻译活性、糖酵解（ECAR）和细胞增殖能力，而这些效应均可被mTORC1抑制剂Torin所逆转。细胞毒性功能在IL-15或联合刺激下增强，且依赖mTORC1；而IFN-γ的产生主要由IL-18驱动，且不依赖mTORC1。

IL-15和IL-18通过非经典通路激活mTORC1

通过磷酸化流式与抑制剂筛选，团队发现IL-15依赖PI3Kδ/Akt和ERK通路，而IL-18则通过p38α及其下游激酶MK2/3激活mTORC1。令人意外的是，TSC1缺陷型NK细胞虽显示基础mTORC1活性升高，但仍能响应细胞因子刺激，且Rheb的激活状态未发生显著变化，表明IL-15/18激活mTORC1不依赖于经典的TSC-Rheb轴。

人CD56^Dim NK细胞中信号通路的保守性

在人外周血NK细胞中，CD56^Dim亚群对IL-15和IL-18的反应与小鼠NK细胞类似，均通过上述两条独立通路激活mTORC1，并依赖mTORC1以促进增殖。

体内联合注射IL-15与IL-18增强NK细胞增殖与抗肿瘤功能

在小鼠模型中，IL-15与IL-18联合注射可显著提高NK细胞数量、增殖指数（Ki67⁺）、mTORC1活性及IFN-γ分泌能力，并依赖mTORC1促进NK细胞积累。在RMA-KR淋巴瘤模型中，联合治疗显著延长了小鼠生存期。

研究结论与讨论部分强调，IL-15和IL-18通过分别激活PI3K/Akt/ERK和p38/MK2/3通路，以独立于TSC-Rheb的非经典方式协同激活mTORC1，从而协同增强NK细胞的代谢、增殖和抗肿瘤功能。这一发现不仅深化了对NK细胞免疫代谢调控的理解，也为改进现有NK细胞免疫治疗策略提供了理论依据。例如，联合使用IL-15和IL-18可能显著提高过继性NK细胞疗法的疗效。此外，研究揭示的“非经典mTORC1激活”机制可能也存在于其他免疫细胞类型中，为探索细胞特异性信号调控模式提供了新视角。