AlphaFold3揭秘：Human IL-10如何改变免疫治疗？
AlphaFold3揭秘：Human IL-10如何改变免疫治疗？
AlphaFold3是DeepMind开发的AI系统，专用于预测蛋白质结构及其与其他生物分子的相互作用。其在生物学研究中的主要应用包括蛋白质结构预测、分子间相互作用分析、翻译后修饰的影响、疾病机理研究、抗体设计与优化等。
IL-10的生物学功能
白细胞介素10（IL-10）是一种具有强大抗炎特性的多效细胞因子，能够影响上皮功能并参与过敏和感染等炎症疾病，具有重要的免疫调节功能。其主要由抗原呈递细胞分泌，如活化的T细胞、单核细胞、B细胞和巨噬细胞。
IL-10是一种 37kDa同二聚体，由2个178个氨基酸长的亚基组成。IL-10的生物学功能依赖于与特定受体的结合。与四聚体异二聚体IL-10R结合并诱导下游信号转导。
功能性IL-10R复合体是由两个配体结合亚基IL-10Rα（IL-10R1）和两个辅助信号亚基IL-10Rβ（IL-10R2）组成的四聚体。
当IL-10与IL-10R1和IL-10R2组成的受体复合物结合时，会激活JAK1和Tyk2激酶。这些激酶会磷酸化IL-10R1链内特定的酪氨酸残基（Y446和Y496）。一旦磷酸化，这些酪氨酸残基(及其侧肽序列)就会成为转录激活因子STAT3的临时结合位点。
STAT3通过其SH2结构域与这些位点结合，继而被受体相关的JAKs酪氨酸磷酸化，继而STAT3二聚化入核，激活核内基因的转录翻译，从而增加了抗凋亡和细胞周期进展基因的转录。这些分子共同抑制了例如病原体识别受体（PRR）依赖性炎症反应。
此外，IL-10还可以激活另一个主要存活途径，该途径由PI3K及其下游底物p70S6K和Akt/PKB组成。尽管IL-10的抗炎作用不是通过PI3K介导的，但IL-10促进星形胶质细胞存活或诱导肥大细胞增殖的能力取决于PI3K的激活。
IL-10还会干扰LPS及其受体TLR4的下游信号p38/MAPK通路，从而抑制肿瘤坏死因子的翻译通路（TNF-mRNA）。
在一些研究中，IL-10促进癌细胞生长和存活，包括非霍奇金淋巴瘤、伯基特淋巴瘤和非小细胞肺癌；IL-10过表达与SLE、结核病相关；而炎症性肠病、银屑病、哮喘、类风湿性关节炎等疾病与IL-10缺乏相关。
AlphaFold3预测IL-10结构的意义
AlphaFold3作为革命性的人工智能模型，不仅可以预测蛋白质三维结构，还能够预测所有生命分子的结构和相互作用，包括蛋白质、DNA、RNA、配体小分子、离子等生物分子相互作用。
以预测Human IL-10结构为例，首先需要确定Human IL-10氨基酸结构及序列。登陆uniprot，输入蛋白种属及名称（Human IL-10），进入对应网页，选择正确蛋白，点击对应“Entry”（P22301），进入详情页，在详情页中，点击“Structure”，推测此蛋白为二聚体，选择1INR，点击RCSB-PDB，确认1INR晶体结构为二聚体。
确定Human IL-10氨基酸序列：点击“Sequence”，点击“Copy sequence”，复制Human IL-10氨基酸序列。
然后登陆AlphaFold3，在序列输入区：“Molecule type”选择protein，“Copies”选择2（Human IL10为二聚体，所以Copies选择2），输入序列，点击“Continue and preview job”。
修改Job name（Human IL-10），点击“Confirm and submit job”，在AlphaFold Server历史记录中找到“Human IL-10”，点击“Human IL-10”，进入网页，进行预测结果分析，点击“Download”，下载预测的蛋白质结构文件。
AlphaFold Server预测结果分析：
- 在预测结果页面中，蛋白整体偏深蓝，说明结构整体置信度良好。
- pTM>0.5，说明复合物的整体预测与真实结构相似。
- 0.8>ipTM>0.6：预测结果正确与否不能确定。
最后使用PyMOL等分子可视化软件打开下载的.cif文件，以查看和编辑蛋白质的三维结构。
IL-10在免疫治疗中的应用前景
IL-10在免疫治疗中具有双重作用：一方面可以抑制炎症反应，另一方面在CAR-T疗法中能增强抗肿瘤效果。
上海科技大学王皞鹏教授就莱芒生物董事长唐力教授实验室（瑞士洛桑联邦理工学院）开展的IL-10在CAR-T细胞疗法中作用的开创性研究，在《Cell Stem Cell》上发表题为“From suppressor to enhancer: IL-10’s alternative role in CAR-T cell therapies against solid tumors”的聚焦评论文章（Spotlight）。该评论文章探讨了IL-10在CAR-T细胞疗法治疗实体肿瘤中所展现出的全新作用机制，并指出这一研究为CAR-T治疗领域的发展开辟了新的思路和方向。
研究显示，采用IL-10自分泌的CAR-T细胞疗法，在小鼠结肠癌、黑色素瘤、乳腺癌以及人类胰腺肿瘤模型中均展现出了卓越的治愈能力。更值得一提的是，这种疗法还可以诱导干性免疫记忆细胞形成，从而具有预防肿瘤复发的效果。
面临的挑战与未来展望
尽管IL-10在免疫治疗中展现出巨大潜力，但其药物研发仍面临诸多挑战。例如，礼来公司曾斥资16亿美元收购Armo Biosciences，但其主打产品pegilodecakin在临床试验中未能达到预期效果。此外，包括默沙东的MK-1966、Y-Biologics的YBL010和Cytonus Therapeutics的CA-IL10等多条研发管线也已终止开发。
然而，仍有一些积极信号。例如，Applied Molecular Transport公司在ECCO '23大会上展示了口服AMT-101在慢性储袋炎治疗中的积极数据，FDA已授予其孤儿药资格。
未来，随着AlphaFold3等AI工具的不断发展，我们有望更深入地理解IL-10的作用机制，为开发更有效的免疫治疗药物提供新的可能。