N家干货 | 聊聊IL-6及其活性细胞株（1）

1.靶点介绍

白细胞介素6（IL-6）是一种糖基化蛋白质，分子量约为21-28 kDa，其具有典型的四螺旋束结构，由四个长α-螺旋（A、B、C、D）组成，呈上下拓扑排列。IL-6具有三个不同的受体结合位点：位点1位于其螺旋D的C端残基和AB环的C端部分，决定了与IL-6受体（IL-6R）的特异性结合；位点2由位于螺旋A和C之间的残基组成，与糖蛋白130（glycoprotein 130，gp130）的结构域2和结构域3之间接触；位点3由位于AB环N端残基（位点3a）和螺旋D的C端残基（位点3b）组成，这两个位点的结合促使两个gp130分子的招募。

图1. IL-6和IL-6靶向疗法的发现时间图

（doi: 10.1038/s41584-020-0419-z）

如图1所示，时间轴显示了继1973年首次发现一种B细胞刺激因子之后，IL-6通路抑制领域取得的进展。1973年初步确定了一种B细胞刺激因子，20世纪80年代和90年代开展了更为明确的生化和分子研究，到2000年代针对各种疾病的临床试验和批准，直至今日。

其中包括了成人斯蒂尔病（adult-onset Still’s disease，AOSD）；强直性脊柱炎（ankylosing spondylitis，AS）；细胞因子释放综合征（cytokine release syndrome，CRS）；巨细胞动脉炎（giant cell arteritis，GCA）；gp130；IL-6受体（IL-6 receptor，IL-6R）；多关节过程青少年特发性关节炎（polyarticular course juvenile idiopathic arthritis，pJIA）；类风湿性关节炎（rheumatoid arthritis，RA）；系统性幼年特发性关节炎（systemic juvenile idiopathic arthritis，sJIA）；系统性红斑狼疮（systemic lupus erythematosus，SLE）；系统性硬化症（systemic sclerosis，SSc）。

2.靶点功能

IL-6 的产生与多种细胞类型有关，如巨噬细胞、树突状细胞、肥大细胞、成纤维细胞、内皮细胞、T 细胞和 B 细胞。IL-6 在调节心血管系统、中枢神经系统、免疫系统等多种生理功能方面发挥着重要作用。

图2. IL6分泌方式及其主要功能的示意图

（doi: 10.1093/bib/bbaa259）

3.信号通路

图3. IL-6 刺激的不同信号通路

（doi: 10.1159/000505099）

IL6刺激着多种不同的信号通路，如图3所示。

经典信号传导仅限于几种细胞类型，通过 IL-6 与 mIL-6R 结合并与 gp130 形成复合物而启动。

在所有表达 gp130 的细胞中，IL-6 都能驱动反式信号转导。经典信号的刺激会促进抗炎反应，而反式信号的诱导则会导致促炎反应的发生。

跨呈递是通过直流细胞上与细胞膜结合的 IL-6/IL-6R 复合物与 T 细胞上的 gp130 相互作用来介导的。

可溶性形式的 IL-6R 和 gp130 可与 IL-6 和 IL-6/IL-6R 复合物结合，从而阻断 IL-6 信号传导。

图4. 三种不同的 IL-6 信号途径

（doi: 10.1159/000505099）

三种不同的 IL-6 信号途径。白细胞介素-6（IL 6）与 mIL-6R 结合（传统信号传导）或与 IL-6R 结合（跨信号传导），或者 IL-6/IL-6R 复合物从树突状细胞呈递到 T 细胞（跨呈递）。针对 IL-6 和 IL-6R 的抗体可抑制传统信号传导。针对 IL-6、IL-6R 和 sgp130Fc 的抗体会阻断转呈信号。只有针对 IL-6R 的抗体才能抑制转呈。所有这三种信号传导模式都会导致信号转导受体亚基 gp130 的同源二聚化，随后激活细胞内的信号级联 JAK、STAT3、MAPK 和 PI3K。JAK1 使 gp130 细胞内部分的酪氨酸残基磷酸化，四个羧基末端的酪氨酸残基 767、814、905 和 915 成为 STAT3 蛋白的细胞内对接位点（STAT1 的对接位点为 Tyr 905 和 Tyr 915）。一旦磷酸化，STAT3 就会形成同源二聚体，并在细胞核中充当转录因子。

4.疾病相关

图5. 大量分泌IL-6 的致病性 T 细胞和炎性单核细胞进入肺循环后引发炎症图

（doi: 10.1186/s12967-020-02339-3）

研究人员在 COVID-19 患者的尸检样本中观察到大量单核炎性淋巴细胞，他们认为这些致病性 T 细胞和炎性单核细胞可能会大量进入肺循环，并在严重或危重的 COVID-19 患者中引发炎症风暴。具体过程如图5所示。

图6. IL-6引起局部炎症和全身炎症

（doi: 10.1038/s41584-020-0419-z）

在疾病方面，IL-6 既能产生局部炎症效应，也能产生全身效应。根据临床前和临床数据，IL-6 抑制剂获批治疗的疾病的一些表现可以用 IL-6 的作用来解释。IL-6 与一些疾病的发病机制有关，包括类风湿关节炎、全身性幼年特发性关节炎、卡斯特曼病、巨细胞动脉炎、高安动脉炎和细胞因子释放综合征等。

5.治疗相关

由于 IL-6 在免疫和炎症系统功能失调中具有多重作用，抗 IL-6R 治疗可缓解发热、疲劳、疼痛、关节破坏、贫血等各种症状。

图7. 抗IL-6治疗可以缓解的症状

（doi: 10.1038/s41584-020-0419-z）

托西珠单抗是第一个通过靶向IL-6受体上市的IL-6阻断抗体，并已证明其治疗类风湿性关节炎的安全性和有效性。具体方式如图8所示。

图8. 托珠单抗通过阻断IL-6受体来平息炎症风暴

（doi: 10.1186/s12967-020-02339-3）

商品名	药物名称	靶点	原研/在研机构	产品获批适应症	药物类型
施瑞立	托珠单抗注射液	IL6R	百奥泰	类风湿关节炎,全身型幼年特发性关节炎,细胞因子释放综合征	生物制品
安维泰	托珠单抗注射液	IL6R	丽珠单抗	类风湿关节炎,全身型幼年特发性关节炎,细胞因子释放综合征	生物制品
瑞莱生	聚普瑞锌颗粒	NGF , HSP90AA1 , HSP90AB1 , IL3 , IL6 , PDGFRB , VEGFR1 , TNF-α	博大伟业	胃溃疡	化学药品
雅美罗 Actemra	托珠单抗注射液	IL6R	罗氏制药	类风湿关节炎,细胞因子释放综合征,全身型幼年特发性关节炎	生物制品
萨温珂 Sylvant	注射用司妥昔单抗	IL6	EUSA Pharma	Castleman病	生物制品
安适平 Enspryng	萨特利珠单抗注射液	IL6R	罗氏制药	视神经脊髓炎	生物制品
N/A	聚普瑞锌颗粒	NGF , HSP90AA1 , HSP90AB1 , IL3 , IL6 , PDGFRB , VEGFR1 , TNF-α	海思科制药	胃溃疡	化学药品
N/A	聚普瑞锌	NGF , HSP90AA1 , HSP90AB1 , IL3 , IL6 , PDGFRB , VEGFR1 , TNF-α	博大伟业	N/A	化学药品
N/A	聚普瑞锌	NGF , HSP90AA1 , HSP90AB1 , IL3 , IL6 , PDGFRB , VEGFR1 , TNF-α	富士莱医药	N/A	化学药品

表1. 部分上市药物

图9. 部分IL6及其与其他靶点混合研发的药物（来源：新药情报库）

6.IL-6相关活性检测细胞株

✦案例展示

传统检测 IL-6/IL-6R 靶点蛋白生物学活性，通过细胞增殖实验，该方法重复性差，不够稳定，导致准确性差，引起结果偏差。NovoBio通过构建报告基因细胞株，构建高表达报告基因 SIE-Luc 的稳转细胞系来作为效应细胞，IL-6 和效应细胞表面的的 IL-6R 结合，从而激活下游信号通路，而加入 IL-6/IL-6R 靶点蛋白，阻断 IL-6的激活作用，引起报告基因 Luciferase 表达下调， Luciferase 的信号值高低和蛋白活性成反比。

 

图10. IL6R抗体报告分析的MOA法

✦数据展示

（1）细胞株的功能活性：IL-6刺激实验

验证效应细胞 293-SIE-Luc的信号通路，加入IL-6刺激，发现该细胞株能被 IL-6激活胞内信号，且与 IL-6的浓度呈现剂量依赖效应。

 

图11. IL-6 诱导效应细胞活化结果图

 

（2）细胞株 Acterma 阻断实验

验证效应细胞 293-SIE-Luc 的信号通路，加入不同批次 Acterma 以及 IL-6 后，该细胞株胞 内信号传导下调，且与 Acterma 的浓度呈现剂量依赖效应。

 

图12. Acterma 阻断效应细胞活化结果图

（3）优势特点

✅方法稳定，变动小；

✅实验窗口大，响应值高；

✅利用转基因构建的效应细胞可稳定传代；

✅该细胞株可以作为所有IL-6/IL-6R靶点蛋白活性检测的效应细胞；

✅适合放行、长期稳定检测，弥补增值细胞实验变动大和不稳定性的影响，方便方法验证。

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