1. 引言

IFN-γ作为Ⅱ型干扰素家族的核心成员，具有抗病毒、抗肿瘤和免疫调节功能。作为免疫系统的核心调控因子，IFN-γ通过激活固有免疫和适应性免疫反应，在肿瘤微环境(TME)中发挥双重作用：一方面通过诱导肿瘤细胞凋亡、抑制血管生成等机制抑制肿瘤进展；另一方面可能通过促进免疫逃逸或肿瘤干细胞特性增强肿瘤恶性表型。近年来，免疫检查点抑制剂(ICB)的临床应用进一步凸显了IFN-γ在肿瘤免疫治疗中的重要性。本文综述IFN-γ的双重作用机制，并探讨其在癌症治疗中的潜在应用。

2. IFN-γ的调控网络

2.1. IFN-γ的产生机制

IFN-γ主要由NK细胞、NKT细胞及T细胞分泌，其分泌受IL-12、IL-15、IL-18等细胞因子及抗原刺激的调控。转录因子如STAT4、T-bet、AP-1和Eomes在其表达中起关键作用。近年来的研究发现，肿瘤相关成纤维细胞(CAFs)在特定条件下也能分泌IFN-γ，进而影响肿瘤微环境(TME)的免疫状态。

2.2. 经典JAK/STAT通路

IFN-γ通过激活IFNGR1和IFNGR2组成的受体发挥作用。这些受体亚基分别与JAK家族的激酶JAK1和JAK2相互作用。IFN-γ与IFNGR的初始结合激活JAK激酶，进而导致STAT1转录因子的磷酸化、激活和二聚化。形成的STAT1同源二聚体转移到细胞核，与名为IFN-γ激活位点(GAS)的DNA序列结合，启动一系列基因的转录。STAT1同源二聚体在细胞核中与共激活蛋白(如p300、环磷酸腺苷反应元件结合蛋白CBP和微小染色体维持缺陷5 (MCM5))相互作用，增强转录效应。IFN-γ诱导的基因被称为干扰素诱导基因(ISGs)，它们在炎症信号传导中起到正负调节作用。许多ISGs是转录因子，进一步驱动效应基因的转录。干扰素调节因子-1 (IRF-1)是IRF家族成员之一，在IFN-γ刺激的细胞中高度表达，激活多个参与细胞周期调控、凋亡、生长抑制和肿瘤抑制的基因。IRF-1激活促进了主要组织相容性复合体(MHC) I类相关分子的合成，从而增加暴露于IFN-γ的细胞对细胞毒性T细胞攻击的敏感性。此外，研究还表明，IFN-γ通过激活JAK/STAT-IRF-1级联反应，诱导肿瘤细胞和T细胞上免疫检查点配体的表达。在细胞质中，IFN-γ信号通路受SHP磷酸酶(Shp2)或细胞因子信号抑制因子(SOCS)家族蛋白(主要是SOCS1和SOCS3)的负调控。

2.3. 非经典PI3K-Akt通路

近年来的研究发现，IFN-γ信号输出具有剂量依赖性：高浓度IFN-γ激活经典JAK/STAT通路，而低浓度IFN-γ则优先触发PI3K-Akt-Notch1级联反应，促进肿瘤干细胞特性的形成。尤其值得关注的是，PI3K-Akt-mTOR轴具有双重调控功能：一方面，它通过增强mRNA翻译放大ISG效应；另一方面，它诱导如CEACAM1等促炎因子的产生，可能在治疗抵抗中发挥作用。研究表明，Akt缺失不影响ISG的转录，但会导致蛋白翻译缺陷，提示JAK/STAT通路信号与PI3K-Akt通路存在协同作用。

3. IFN-γ与免疫细胞的相互作用

干扰素-γ (IFN-γ)作为一种关键的细胞因子，能够通过直接作用于靶细胞或激活宿主免疫系统提供针对疾病的保护。它不仅引导免疫细胞识别并摧毁病原体，还在免疫反应中发挥核心作用。IFN-γ除对产生该因子的细胞具有自分泌效应外，还可影响肿瘤或炎症微环境中的基质细胞，包括巨噬细胞、髓系抑制性细胞(MDSC)、树突状细胞(DC)和B细胞[1]-[4]。其作用通常通过诱导干扰素刺激基因(ISG)来实现，调控免疫细胞的功能。以下是IFN-γ在免疫反应中的几个已知作用。

3.1. 巨噬细胞

干扰素-γ长期以来被认为通过将巨噬细胞重编程为M1型促炎表型，增强先天免疫反应。IFN-γ通过提升巨噬细胞对炎症分子的反应性(如Toll样受体配体和肿瘤坏死因子TNF)来“启动”巨噬细胞。Muller等人的研究表明，IFN-γ与Toll样受体配体协同作用，促进巨噬细胞的杀瘤活性，增强一氧化氮(NO)产生及促炎因子如TNF-α和IL-12的表达[5]。此外，IFN-γ通过调控一系列基因(涉及细胞因子、趋化因子受体、MHC分子等)增强巨噬细胞的吞噬和杀伤能力。在肿瘤微环境中，IFN-γ还可通过增加iNOS + CD206巨噬细胞的数量，抑制肿瘤生长。

3.2. 抗原呈递细胞

抗原呈递细胞(如树突状细胞和巨噬细胞)通过启动未成熟T细胞的免疫反应，调控获得性免疫反应。研究表明，IFN-γ通过上调MHC I类分子的表达，促进效应T细胞识别病原体源抗原[6] [7]。具体来说，IFN-γ通过增加IRF1的表达，增强MHC I类分子的呈递能力。此外，树突状细胞中IFN-γ信号的激活促使其成熟，并增强共刺激分子的表达(如CD40，CD80，CD86)及IL-12、IL-1β的分泌，进一步激活T细胞。然而，IFN-γ在慢性感染阶段可能通过减少树突状细胞存活，抑制抗原呈递功能[8]。综上，IFN-γ通过刺激T细胞激活而启动免疫反应，同时也在防止过度免疫激活和耗竭方面发挥重要作用。

3.3. T细胞

IFN-γ与CD4⁺ Th1细胞的相互调节的研究较为深入。IFN-γ的产生由IL-12激活的Th1细胞控制，Th1细胞的表型稳定性通过IFN-γ的反馈释放维持。IFN-γ与其受体结合后，激活下游信号通路，增强STAT1活性，进而促进T-bet的表达，抑制CD4⁺ T细胞向Th2和Th17的分化。研究表明，T-bet可将GATA3转录因子重新引导至Th1特异性结合位点，从而维持Th1表型[9]。此外，T-bet还驱动IL-12受体和IFN-γ等Th1相关分子的转录。因此，IFN-γ与CD4⁺ T细胞之间的循环相互作用在调节炎症中起到关键作用。然而，IFN-γ也可诱导CD4⁺ T细胞凋亡，削弱继发性抗肿瘤免疫反应[10]。

IFN-γ对CD4⁺ T细胞的其他亚群(特别是Th2细胞)也有调控作用。Th2细胞通过IL-4、IL-5、IL-13和GATA3表达决定其分化，与IFN-γ之间的相互作用受T-bet调控。Djuretic等人研究发现，T-bet与Runx3的共表达对IL-4的沉默至关重要，进而控制Th1~Th2转化[11]。此外，在炎症条件下，IFN-γ可抑制IL-23的产生，进而限制Th17细胞的分化。IFN-γ通过抑制STAT3和Smad的信号转导，进一步抑制Th17细胞的极化[12]。在抗原呈递细胞向初始T细胞呈递抗原后，T细胞分化为细胞毒性效应T细胞(CTL)。CTL细胞通过分泌IFN-γ及细胞毒性分子如穿孔素和颗粒酶发挥作用。IFN-γ通过T-bet及其同源物Eomes调控Teff细胞的增殖和功能。在病毒感染中，IFN-γ通过激活CD8⁺ T细胞，增强其增殖和细胞毒性[13]。然而，也有研究表明，IFN-γ可能对Teff的增殖产生抑制作用。调节性T细胞(Tregs)在抑制免疫反应、维持免疫稳态方面至关重要。研究表明，IFN-γ通过抑制Tregs的增殖和功能，发挥其促炎作用。例如，在关节炎小鼠模型中，IFN-γ被证明能够抑制Tregs的分化，同时促进抗原特异性免疫反应[14]。另一方面，Tregs也能通过反馈机制抑制NK细胞和Teff细胞的IFN-γ产生，维持免疫耐受。

总之，IFN-γ作为免疫细胞之间复杂相互作用的调节因子，在维持免疫稳态和调节免疫反应中发挥着核心作用。

4. IFN-γ介导的抗肿瘤作用

4.1. IFN-γ诱导癌细胞凋亡

IFN-γ作为潜在的抗肿瘤剂，首次显示出其对癌细胞的促凋亡作用。高剂量的IFN-γ通过激活JAK/STAT1-caspase信号通路，诱导非小细胞肺癌(NSCLC)细胞凋亡。此外，研究发现，IFN-γ可增强抗原特异性CD8⁺ T细胞向靶细胞的迁移，并提高其杀伤活性。在共培养实验中，具有IFN-γ活性的CD8⁺ T细胞显著提高了对靶细胞的杀伤作用，而加入抗IFN-γ抗体则显著抑制了这一效应。值得注意的是，IFN-γ还通过JAK/STAT1-IRF1信号通路选择性诱导结肠干细胞样癌细胞凋亡，这些细胞表面高表达IFN-γ受体，因而对IFN-γ治疗更为敏感。Kundu等人的研究表明，通过精确中和IL-12家族细胞因子(如p40单体)，可诱导前列腺癌中IL-12-IFN-γ信号级联反应，促进癌细胞死亡和肿瘤消退[15]。在NSCLC细胞系中，IFN-γ通过激活JAK/STAT1信号通路下游的caspase引发程序性细胞死亡。在黑色素瘤细胞中，IFN-γ通过IRF3-ISG54途径激活caspase-3 [16]。然而，临床试验中使用重组IFN-γ治疗癌症的效果不尽如人意，虽然部分患者获益，但也出现了严重副作用[17]。IFN-γ/IFN-γ受体相互作用的非特异性激活可能是导致副作用增加的原因。因此，探索IFN-γ与肿瘤细胞凋亡关系的特异性机制，有助于发现新的治疗靶点。

4.2. IFN-γ通过代谢重编程调控肿瘤免疫微环境

近年研究发现，IFN-γ可通过调控肿瘤细胞的代谢途径增强抗肿瘤免疫应答。Wang等研究表明，IFN-γ通过激活JAK1-STAT1信号通路，抑制肿瘤细胞的糖酵解并促进氧化磷酸化，从而增加活性氧(ROS)水平，诱导肿瘤细胞铁死亡(ferroptosis)。这种代谢重编程不仅直接杀伤肿瘤细胞，还通过释放损伤相关分子模式(DAMPs)增强树突状细胞的抗原呈递功能，进而激活CD8⁺ T细胞的抗肿瘤活性。此外，研究还发现IFN-γ通过上调肿瘤细胞中吲哚胺2,3-双加氧酶1 (IDO1)的表达，促进色氨酸分解为犬尿氨酸，抑制调节性T细胞(Treg)的增殖，进一步重塑免疫抑制性微环境[18]。然而，这种代谢调控具有双刃剑效应：IFN-γ同时上调PD-L1的表达，可能削弱T细胞的杀伤功能。Li等进一步揭示，IFN-γ可通过激活mTORC1信号通路，促进肿瘤细胞谷氨酰胺代谢，增强其抗氧化能力并抵抗铁死亡，提示IFN-γ的代谢效应高度依赖于肿瘤类型及微环境中的营养状态。

4.3. IFN-γ提高癌症免疫治疗效果

免疫检查点分子(如PD-1，PD-L1和CTLA-4)的抗体的发现，给化疗耐药和晚期肿瘤患者带来了希望。然而，这些治疗仅在部分患者中有效。干扰素-γ (IFN-γ)被认为是免疫治疗成功的关键因素之一。Ayers等人通过分析肿瘤组织基因表达谱发现，接受抗PD-1疗法的转移性黑色素瘤、头颈部鳞状细胞癌和胃癌患者，与不接受该疗法的患者相比，IFN-γ相关基因的表达水平更高。IFN-γ特征基因(如IDO1，CXCL10，CXCL9，HLA-DRA，STAT1和IFNG)可作为免疫检查点抑制剂临床反应的预测标志物。此外，一种四基因IFN-γ特征(IFNG，CD274，LAG3和CXCL9)已被建议用于识别能从抗PD-L1抗体(度伐利尤单抗)中获益的尿路上皮癌和非小细胞肺癌患者[19] [20]。

成功的抗PD-1治疗依赖于肿瘤内IL-12与IFN-γ之间的相互作用。在抗PD-1抗体与PD-1结合后，CD8⁺ T细胞分泌IFN-γ，激活树突状细胞上的受体，进而增强肿瘤微环境中IL-12的产生。新生成的IL-12进一步刺激CD8⁺ T细胞分泌IFN-γ并增强细胞毒性肿瘤细胞功能。此正反馈回路在小鼠肿瘤控制中具有显著改善作用。Wang等人描述了IFN-γ在癌症免疫治疗中的另一机制。在该模型中，肿瘤浸润性CD8⁺ T细胞响应抗PD-L1抗体(纳武利尤单抗)时分泌IFN-γ，释放的IFN-γ通过减少胱氨酸摄取和谷氨酸排泄，诱导肿瘤细胞脂质过氧化和铁死亡，导致肿瘤细胞在体外和体内死亡。该过程通过激活JAK1-STAT1信号通路，进一步下调谷氨酸–胱氨酸反向转运系统的SLC7A11和SLC3A2蛋白的转录。Thibaut等人提出的模型表明，肿瘤反应性T细胞分泌IFN-γ，广泛扩散并改变远端肿瘤微环境(TME)。IFN-γ的持续活性通过诱导PD-L1表达并抑制肿瘤生长，对抗肿瘤免疫反应至关重要。此外，Zhang等人提出，IFN-γ可通过阻断CXCL8-CXCR2轴，防止免疫抑制性巨噬细胞(CXCR2⁺ CD68⁺)迁移至肿瘤微环境，从而提高胰腺癌PD-1阻断疗法的疗效[21]。IFN-γ还对抗CTLA-4治疗的疗效产生影响。全外显子组测序数据显示，免疫疗法耐药的黑色素瘤肿瘤中，IFN-γ信号通路存在缺陷，表现为IFN-γ受体1 (IFNGR1)、IRF-1、JAK2、IFNGR2的基因缺失，以及SOCS1和PIAS4基因的扩增。因此，免疫检查点抑制剂与IFN-γ联合使用可能是提高癌症免疫治疗效果的有效策略。肿瘤细胞中IFN-γ信号通路的破坏会促进肿瘤生长，并影响免疫检查点抑制剂治疗的效果。IFN-γ信号通路抑制分子的扩增或其受体和下游信号介质的下调是肿瘤逃逸免疫反应的常见机制。研究表明，衰老过程也会持续抑制三阴性乳腺癌患者的IFN-γ信号通路，限制免疫检查点阻断疗法的疗效[22]。

总之，免疫检查点抑制剂治疗的疗效与肿瘤微环境中IFN-γ的存在密切相关。IFN-γ的浓度、IFN-γ特征基因的诱导以及肿瘤/免疫细胞的反应性可作为生物标志物，帮助预测患者对免疫治疗的反应。

5. IFN-γ介导的促肿瘤发生作用

5.1. IFN-γ促进肿瘤转移

低剂量的IFN-γ，特别是由宿主浸润细胞在肿瘤部位产生或在细胞因子治疗期间产生的IFN-γ，已被发现可增强循环中肿瘤细胞的存活率，并提高其转移潜能。研究表明，肿瘤微环境(TME)中IFN-γ的浓度决定了其作用是促进肿瘤发生还是抗肿瘤反应。低剂量IFN-γ治疗的肿瘤表现出转移特性，而高剂量的IFN-γ则能够抑制肿瘤生长。当癌细胞用低剂量IFN-γ预处理后注射到小鼠尾静脉外侧时，与磷酸盐缓冲盐水预处理的癌细胞相比，观察到肺转移结节明显增大。这一效应依赖于细胞间黏附分子1 (ICAM1)和CD133的作用[23]。此外，IFN-γ通过诱导趋化因子受体CXCR4，将癌症干细胞转化为转移性癌症干细胞，增强其迁移和侵袭能力。在前列腺癌细胞中，IFN-γ通过激活JAK/STAT1信号通路和诱导含有四肽重复序列5的IFIT5，促进上皮–间质转化(EMT)。IFIT5还通过降解肿瘤抑制性miRNA并上调EMT转录因子，进一步促进肿瘤转移。在转移性肾细胞癌中，IFN-γ信号通路的显著上调与IFIT5的表达密切相关[24]。此外，IFN-γ激活胰腺癌细胞中的STAT1，促进MUC4转录，而MUC4与侵袭性和转移性肿瘤表型相关[25] [26]。在三阴性乳腺癌中，IFN-γ的转移作用与肿瘤抑制转录因子Elf5及其泛素连接酶FBXW7的缺失有关，后者通过稳定IFN-γ受体1 (IFNGR1)，增强IFN-γ信号，促进肿瘤进展和转移[27]。

5.2. IFN-γ导致免疫逃逸

IFN-γ对T细胞免疫反应的损害具有重要意义。肿瘤相关淋巴管对IFN-γ有反应，抗原特异性T细胞的积累可提高肿瘤组织中IFN-γ的浓度，进而诱导淋巴管内皮细胞表达程序性死亡配体1 (PD-L1)。这限制了细胞毒性T细胞(CTL)从肿瘤周围空间迁移到肿瘤微环境(TME)，抑制抗肿瘤免疫。此外，IFN-γ还可诱导肿瘤特异性T细胞凋亡，削弱抗肿瘤免疫。Pai等人指出，在肿瘤负荷较低的状态下，抗CTLA-4和抗PD-1治疗性抗体的联合使用可激活T细胞分泌高水平IFN-γ，这反过来导致T细胞凋亡，促进肿瘤免疫逃逸[28]。

5.3. IFN-γ诱导PD-L1表达

IFN-γ最广为人知的促肿瘤作用之一是通过诱导肿瘤组织中PD-L1的表达。这一过程可直接抑制多种肿瘤(如非小细胞肺癌和卵巢癌)中的T细胞活性。研究表明，IFN-γ处理的肝细胞癌(HCC)细胞中，肌细胞增强因子2D (MEF2D)的表达和乙酰化增加，进一步促进PD-L1的合成。值得注意的是，人类肿瘤特异性CTL无法产生活性形式的IFN-γ，这导致其在肿瘤组织中的反应降低或被抑制。在癌症患者CTL系的体外模型中，IFN-γ启动子区域的CpG高甲基化与转录、翻译和细胞毒性呈负相关。长期暴露于低水平IFN-γ的肝癌、乳腺腺癌和黑色素瘤模型中，肿瘤发展并诱导PD-L1、PD-L2、CTLA-4及Foxp3的表达，这些分子部分介导了肿瘤的免疫逃逸[29]。此外，持续的IFN-γ信号传导促进PD-L1依赖性及非依赖性免疫检查点阻断(ICB)耐药。Benci等人发现，持续的IFN-γ信号传导增加了癌细胞中STAT1的表达，刺激干扰素驱动的抑制性配体(IDILs)转录，IDILs包括PD-L1、TNFRSF14、LGALS9、MHCII、CD86、IFIT1和MX1。对这些IDILs的多重抑制可显著改善荷瘤小鼠的ICB反应和存活率[30]-[33]。

5.4. IFN-γ通过外泌体介导免疫抑制性信号传递

最新研究表明，IFN-γ可促进肿瘤细胞分泌携带免疫抑制性分子的外泌体，从而削弱抗肿瘤免疫反应。Chen等发现，IFN-γ刺激的黑色素瘤细胞释放的外泌体中富含PD-L1蛋白和非编码RNA miR-21-5p。这些外泌体被肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)摄取后，通过激活STAT3通路诱导M2型极化，并分泌IL-10和TGF-β等免疫抑制因子，最终抑制CD8⁺ T细胞的浸润与功能[34]。值得注意的是，外泌体介导的免疫抑制具有剂量依赖性：低剂量IFN-γ显著增加外泌体PD-L1水平，而高剂量则诱导肿瘤细胞凋亡，提示IFN-γ的浓度梯度是决定其促/抗肿瘤作用的关键因素。

6. 结论与未来展望

IFN-γ信号通路在调节免疫反应及抗肿瘤免疫中具有双重作用。高水平的IFN-γ及其诱导的干扰素刺激基因(ISGs)被认为是免疫治疗反应的良好预测因子。然而，IFN-γ也可能通过诱导免疫抑制性配体(如PD-L1和IDO)促进免疫逃逸，进而加速肿瘤的进展和转移。低剂量的IFN-γ则通过促进肿瘤干性，增加肿瘤转移的风险。因此，IFN-γ在不同肿瘤微环境中的作用取决于其浓度、作用靶点及其对免疫细胞的影响。未来的研究应进一步探索IFN-γ在肿瘤治疗中的复杂角色，以期为患者制定更为精确的治疗策略。通过调整IFN-γ信号通路的活性，可能为癌症免疫治疗提供新的优化方向。

基金项目

本项目由广西医科大学大学生创新创业计划(202310598005)资助。

NOTES

^*作者在本文中的贡献相同。

^#通讯作者。

参考文献