转化生长因子β1是20世纪70年代在生物化学研究中被发现的，最初用于分离可溶性因子，这些因子可诱导锚定非依赖性生长或转化正常细胞。此后不久，TGF-β1的高亲和力受体TGF-RI和TGF-RII被发现。1985年，人类TGF-β1的互补DNA被成功克隆，随后小鼠的TGF-β1互补DNA也很快被克隆。这一成功为基因研究提供了有利条件，并迅速揭示了TGF-β1在癌症、纤维化和免疫耐受等生物学过程中的重要作用。20世纪90年代初，两个独立的研究小组使用功能丧失遗传学方法报告了小鼠TGF-β1基因缺失导致广泛的多器官炎症和早期死亡，这一表型与调节性T细胞主要缺陷小鼠的表型相似，引发了人们对TGF-β1与调节性T细胞生物学交叉研究的强烈兴趣。大鼠TGF-β1蛋白作为研究模型，在揭示该细胞因子的生物学功能中发挥了重要作用。
TGF-β1的生物发生、激活和信号传导过程较为复杂。几乎所有细胞都能产生潜伏形式的TGF-β1，这种潜伏形式可以分泌到细胞外，但需要激活才能以自分泌或旁分泌方式发挥作用。潜伏TGF-β1可以以大潜伏复合物或小潜伏复合物的形式分泌。大潜伏复合物可与细胞外基质中的纤维连接蛋白或纤连蛋白结合。小潜伏复合物可与细胞表面的GARP结合，在调节性T细胞、血小板和内皮细胞上表达，或与LRRC33结合，在巨噬细胞和小胶质细胞上表达。潜伏TGF-β1的激活需要小潜伏复合物或大潜伏复合物的断裂或构象改变，从而从复合物中释放成熟的TGF-β1或暴露其活性结合基序。由于TGF-β1受体及其信号模块的普遍表达模式，大多数细胞可以对活性TGF-β1作出反应。
活性TGF-β1与靶细胞上的TGF-β受体II结合，从而招募并激活TGF-β受体I的胞内结构域。TGF-β受体I胞质尾部的磷酸化通过标准Smad依赖途径或非标准途径导致信号激活。胸腺来源的调节性T细胞和诱导性调节性T细胞在外周的正常发育均需要活跃的TGF-β1信号。TGF-β1信号对胸腺和外周的调节性T细胞发育至关重要。此外，TGF-β1还指导其他T细胞亚群的分化，包括辅助性T细胞17。在CD4阳性T细胞中，调节性T细胞是潜伏TGF-β1的主要产生者，并且能够通过细胞表面对接受体GARP和整合素的表达来激活潜伏TGF-β1。尽管大量证据表明调节性T细胞衍生的TGF-β1在调节性T细胞免疫抑制中没有重要作用，但TGF-β1信号对调节性T细胞的发育仍不可或缺。
在CD4阳性T细胞中，调节性T细胞是潜伏TGF-β1的主要产生者，并且能够通过细胞表面对接受体GARP和整合素的表达激活这种细胞因子。调节性T细胞衍生的TGF-β1在调节性T细胞免疫抑制中是否发挥重要作用仍存在争议。研究表明，TGF-β1信号在调节性T细胞发育中不可或缺，但调节性T细胞产生的TGF-β1可能主要作用于其他细胞类型。活性TGF-β1还指示其他T细胞亚群的分化，包括辅助性T细胞17细胞，表明TGF-β1在免疫调节中具有复杂的环境依赖性功能。大鼠TGF-β1蛋白作为研究工具，可用于体外诱导调节性T细胞分化实验，为阐明其作用机制提供支持。
TGF-β1在癌症免疫逃避中的作用已被广泛认识。富含TGF-β1的肿瘤微环境由于抑制肿瘤内T细胞运输，降低了免疫检查点抑制剂的疗效。调节性T细胞对肿瘤微环境的大量渗透是有效癌症免疫治疗的关键障碍。表达整合素的调节性T细胞激活肿瘤细胞产生的潜伏TGF-β1，促进癌症免疫逃避。肿瘤细胞和血小板通过GARP积极调节局部TGF-β1水平和功能。肿瘤内TGF-β1将传统T细胞转化为外周诱导的调节性T细胞，从而增加肿瘤微环境中的调节性T细胞池，并通过表面GARP分泌和激活潜伏TGF-β1最终增加局部TGF-β1的生成。
尽管TGF-β1在免疫中发挥一些有利作用，但TGF-β1信号和调节性T细胞激活在很大程度上对适应性和先天性免疫的许多方面产生负面影响，导致免疫逃避、免疫治疗抵抗和肿瘤进展。TGF-β1/调节性T细胞轴可减弱CD8阳性细胞的细胞毒活性，阻断辅助性T细胞1的极化，并促进树突状细胞的耐受功能。TGF-β1信号通过抑制哺乳动物雷帕霉素靶蛋白途径，有效抑制自然杀伤细胞的功能。该信号轴还使巨噬细胞向促进肿瘤的M2表型分化。此外，TGF-β1/调节性T细胞轴通过增强癌相关成纤维细胞的活性，参与促进肿瘤发生和对免疫检查点抑制剂治疗的抵抗。TGF-β1在肿瘤微环境中的多效性作用包括抑制抗肿瘤免疫反应、增强致瘤反应，以及与各种细胞类型的相互作用促进保护性免疫的其他成分。
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