IL-21细胞因子在2000年被发现，属于IL-2家族成员，结构上是一种四α螺旋束I型细胞因子。它可以通过由IL-21R和普通γ链/IL-2Rγ组成的受体复合体激活下游信号通路。IL-21由活化的CD4+ T细胞、NKT细胞或滤泡辅助性T细胞分泌，对淋巴细胞和骨髓细胞具有多种生物学效应，如其与受体结合后能够调节B细胞增殖，分化成浆细胞来启动免疫应答。IL-21还能促进CD8+ T细胞和NK细胞的增殖、分化，提高NK细胞的杀伤活性【1】。
Fig1：IL-21的来源及功能目标
在免疫学飞速发展的背景下，科学家发现IL-21与T细胞以及B细胞的分泌关系密切，探索这其中的调节模式可以帮助我们寻找生产更高效的疫苗以及治疗自身免疫疾病的新方法。抗体的产生依赖于抗原特异性B细胞和T细胞的相互作用，B细胞向抗体分泌细胞的分化发生在免疫器官的独特微结构生发中心（Germinal centers ），IL-21作为T细胞衍生的多效性细胞因子，同时可以促进生发中心形成。这三者错综复杂的关系引起了来自莫纳什大学的Isaak Quast教授的注意，并且带领他的研究团队进行了实验探究。为了分析同源T细胞和B细胞的增殖和分化，研究小组开发了一种过继转移和免疫系统OT-II-OVA，这种系统可以在调节IL-21时分析同源T细胞及B细胞增殖与分化情况。研究小组设计了符合实验目的的对照组以及实验组，分析结果后惊喜地发现拥有充足IL-21的实验组中CD4+T细胞明显扩增和分化（Fig2），这说明IL-21可以直接促进T细胞增殖并分化为Tfh细胞，这个过程中并没有涉及B细胞【2】。这提示我们，IL-21是可以独立作用于T细胞的。
Fig2：相关实验检测细胞的扩增以及分化情况
同时科研小组在基因层面也进行了探索，科研小组对实验组和对照组的细胞进行RNA测序转录组学分析，显示391个差异表达基因。GSEA分析显示，细胞周期、转录和信号传导是受差异影响最大的途径（Fig3A）。使用KEGG数据库的分析显示，在IL21充足的OT-II T细胞中，两个密切相关的通路过度表达，一个与系统性红斑狼疮相关，另一个与炎症性肠病和Th17细胞分化相关，这都与炎症反应密切相关。结合细胞实验的结果，IL-21对于滤泡T细胞分化过程中发挥着重要的作用。这说明 IL-21具有双重作用，既可以促进T细胞扩增也可以促进向Th17和Tfh细胞系的分化，抑制其向Th2分化。IL-21不仅仅影响产生IL-21的T细胞，还会分散式影响其他T细胞。
Fig3：基因层面的信息分析结果
实验进行到此，我们对于IL-21与B细胞和生发中心之间同样感到好奇。研究小组认为IL-21 对 Tfh 细胞分化的贡献取决于伴随B细胞反应，因为前人的研究证明生发中心的B细胞 和 Tfh 细胞状态关系密切【3】，Isaak Quast教授的研究结果证明当IL-21信号仅作用于T细胞时，B细胞增殖及浆细胞分化作用最明显。相比与B细胞IL-21R信号通路，增加Tfh细胞数量可以更好的促进B细胞的分化。IL-21通过调控Tfh细胞的增殖和分化来影响生发中心的大小，IL-21也同时调控B细胞以维持对生发中心的调节（Fig4）。梳理总结所有实验，证明了IL-21可以独立作用于T细胞以及B细胞，并将二者结合起来调节生发中心。这对于我们深入探究IL-21在免疫领域的作用，以及后续开发具有重要的意义。
Fig4：探究IL-21与B细胞以及生发中心之间关系的相关实验
小结：千禧年才进入科学家视野的IL-21，起步和研究进展虽然略落后于同家族的热门成员，但是在前辈的赛道和研究日渐拥挤饱和的今天，IL-21在免疫治疗领域也开始崭露头角，在肿瘤微环境领域，有研究证明IL-21在同样发挥细胞杀伤作用的同时，展现出明显低于IL-2的细胞毒性【4】。这一切都在暗示着IL-21具有巨大的开发和研究价值，帮助药企和研究者开拓思维边界和探索维度。
同立海源GMP级重组人IL-21蛋白采用哺乳动物HEK293体系表达，蛋白与天然蛋白的结构、糖基化类型和方式几乎完全相同，并且在蛋白合成起始信号、加工、分泌等方面具有独特优势，具有低内毒素、高纯度、高活性、高批间一致性等特点。
图1：重组人IL-21蛋白（GMP-TL509）纯度检测SDS-PAGE
图2：重组人IL-21蛋白（GMP-TL509）刺激NK-92细胞分泌IFN-γ,不同批次活性稳定测试
【1】 Spolski R, Leonard WJ. Interleukin-21: a double-edged sword with therapeutic potential. Nat Rev Drug Discov. 2014 May;13(5):379-95.
【2】Quast I, Dvorscek AR, Pattaroni C, Steiner TM, McKenzie CI, Pitt C, O'Donnell K, Ding Z, Hill DL, Brink R, Robinson MJ, Zotos D, Tarlinton DM. Interleukin-21, acting beyond the immunological synapse, independently controls T follicular helper and germinal center B cells. Immunity. 2022 Aug 9;55(8):1414-1430.e5.
【3】Zander R, Kasmani MY, Chen Y, Topchyan P, Shen J, Zheng S, Burns R, Ingram J, Cui C, Joshi N, Craft J, Zajac A, Cui W. Tfh-cell-derived interleukin 21 sustains effector CD8+ T cell responses during chronic viral infection. Immunity. 2022 Mar 8;55(3):475-493.e5.
【4】Deng S, Sun Z, Qiao J, Liang Y, Liu L, Dong C, Shen A, Wang Y, Tang H, Fu YX, Peng H. Targeting tumors with IL-21 reshapes the tumor microenvironment by proliferating PD-1intTim-3-CD8+ T cells. JCI Insight. 2020 Apr 9;5(7):e132000.
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