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自然殺傷（NK）細胞是一種獨特的先天性淋巴細胞群體，具有識別和清除病毒感染細胞和腫瘤細胞的內(nèi)在能力。NK細胞具有多種細胞毒性機制和通過細胞因子產(chǎn)生調(diào)節(jié)免疫反應的能力，在抗腫瘤免疫中發(fā)揮著關鍵作用。近二十年里，NK細胞作為免疫治療劑在治療晚期白血病患者中顯示出安全性和有效性。在臨床上，第一代NK細胞療法取得了令人鼓舞的療效和顯著的安全性。近年來，隨著嵌合抗原受體（CAR）工程過繼性T細胞治療的成功以及將細胞轉(zhuǎn)化為強大抗腫瘤武器的技術(shù)進步，研究者們將NK細胞作為免疫治療候選細胞的興趣呈指數(shù)級增長。

2022年7月25日，美國得克薩斯大學安德森癌癥中心的Katayoun Rezvani教授在國際知名期刊《nature reviews cancer》上發(fā)表了題為“Natural killer cells in antitumour adoptive cell immunotherapy” 的報道。該綜述描述了增強NK細胞細胞毒性和壽命的各種方法，評估了免疫治療的挑戰(zhàn)和機遇；并從臨床中吸取經(jīng)驗教訓，思考了將如何指導下一代NK細胞產(chǎn)品的設計，以解決每種癌癥的獨特復雜性。

NK細胞以人類白細胞抗原（HLA）非限制性方式識別其靶點，使其成為普遍細胞免疫治療的誘人候選。NK細胞效應器功能由一系列復雜的激活和抑制受體控制，這些受體可以區(qū)分健康細胞和“應激”細胞。受體-配體結(jié)合產(chǎn)生的累積線索決定NK細胞是否傳遞“殺傷”信號。健康細胞通過識別自身主要組織相容性復合體（MHC）I類分子而得以幸免，該類分子結(jié)合抑制性殺傷細胞免疫球蛋白樣受體（KIR），該受體發(fā)出停止NK細胞功能的信號。相反，NK細胞通過缺失自我識別的機制攻擊異常的自我細胞，例如腫瘤細胞，腫瘤細胞下調(diào)MHC I類分子的表達，試圖逃避T細胞反應，并上調(diào)由應激（如DNA損傷或惡性轉(zhuǎn)化）誘導的激活配體。這些不同的屬性為NK細胞提供了異基因治療應用的獨特優(yōu)勢。隨著創(chuàng)新策略的加速發(fā)展和下一代技術(shù)的出現(xiàn)，可以進行更深入的生物學研究，可以設計各種NK細胞產(chǎn)品用于癌癥治療。

NK細胞的生物學特性

在固有免疫系統(tǒng)中，NK細胞是專門的免疫效應細胞，被懷疑在腫瘤免疫監(jiān)測中發(fā)揮作用。NK細胞由骨髓中的CD34⁺祖細胞發(fā)育而來，但目前尚不清楚它們是來自一組獨特的前體細胞，還是來自同時產(chǎn)生T淋巴細胞、B淋巴細胞和髓樣細胞的多能祖細胞。與T細胞和NKT細胞不同，NK細胞缺乏克隆型TCR和負責信號轉(zhuǎn)導的相關CD3復合物的表達。NK細胞通常根據(jù)表面蛋白CD56和CD16的相對表達分為兩類：CD56^brightCD16^low/–和CD56^dimCD16⁺。然而，實際上NK細胞可能表現(xiàn)出更大的表型異質(zhì)性，擴展到這兩個亞群之外，從而產(chǎn)生具有不同功能特性的不同細胞群。

NK細胞具有很強的細胞毒性，在與靶點形成免疫突觸后，通過釋放細胞溶解顆粒和毒性細胞因子引發(fā)反應。此外，它們可以通過其FcγRIIIA (CD16)受體識別抗體包被的細胞，并觸發(fā)抗體依賴性細胞毒性(ADCC)和細胞因子的產(chǎn)生。NK細胞也被描述為“免疫調(diào)節(jié)”，因為它們能夠產(chǎn)生一系列細胞因子和趨化因子，通過它們幫助形成B細胞和T細胞反應，并影響樹突狀細胞、巨噬細胞和中性粒細胞的功能。這種廣泛的屬性揭示了與NK細胞功能相關的生物機制的復雜網(wǎng)絡，并支持NK細胞在免疫治療中的價值。

NK細胞的記憶樣功能

早期研究報告了NK細胞在巨細胞病毒感染的小鼠模型中的類似記憶反應，這種行為通常與先天免疫細胞無關。在這些研究中，小鼠NK細胞在用IL-12和IL-18的組合刺激時，獲得了以IFNγ產(chǎn)生增加為特征的功能表型。有趣的是，在靜止期后，這些細胞能夠在細胞因子刺激或激活受體的參與下重新激活，并表現(xiàn)出增強的IFNγ反應，類似于適應性免疫細胞的記憶樣特性。后來，用IL-12、IL-15和IL-18預激活的人類NK細胞，然后休息1-3?周，能夠在隨后的暴露下產(chǎn)生由增強的IFNγ產(chǎn)生驅(qū)動的強大反應細胞因子或K562白血病細胞。

NK細胞來源和供體選擇

在癌癥患者中，NK細胞通常表現(xiàn)出以基因表達譜改變和細胞毒性功能降低為標志的功能障礙表型，因此降低了自體NK細胞治療應用的可行性。由于異基因NK細胞不會引起移植物抗宿主病（GvHD），目前的NK細胞治療方案在很大程度上依賴于異基因來源，以避免與自體方法相關的潛伏期。NK細胞有多種來源，即外周血單個核細胞、臍血永生化細胞系、造血干細胞和祖細胞（HSPC）以及誘導多能干細胞（IPSC）。所有來源均可提供具有臨床意義的細胞劑量，適用于CAR受體工程，并已在人體研究中轉(zhuǎn)化。然而，它們具有獨特的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)，并且可能具有不同的潛在轉(zhuǎn)錄、表型和功能特性。

鑒于其克隆生長和高擴增能力，以及體外分化能力，IPSC是NK細胞的一個有吸引力的來源，允許制造大量同質(zhì)NK細胞產(chǎn)品。一個潛在的缺點是iPSC衍生的NK細胞通常表達低水平的內(nèi)源性CD16，盡管這可以通過基因工程來緩解。另一個可能的擔憂是IPSC可能含有與其起源的體細胞組織一致的DNA甲基化特征。這種“表觀遺傳記憶”可能會影響與供體細胞不同的特定細胞譜系的發(fā)育，因此在使用iPSC平臺時應予以考慮。盡管如此，越來越多的基因工程iPSC NK細胞候選細胞正在臨床前研究中出現(xiàn)，其中一些已經(jīng)過渡到臨床試驗。在一項I/II期試驗中，表達CAR的iPSC NK細胞在復發(fā)或難治（R/R）彌漫性大B細胞淋巴瘤患者中顯示出令人鼓舞的結(jié)果，無論是作為單藥治療還是與CD20靶向藥物聯(lián)合治療。

原代NK細胞可以從外周血（PB-NK細胞）或臍血（CB-NK細胞）中獲得。CB-NK細胞可以通過血庫冷凍，而PB-NK細胞需要健康捐贈者的單采和捐贈者特異性采集。從所有這些來源獲得的NK細胞在過繼性細胞治療應用中各有優(yōu)缺點。源材料的各種選擇賦予了治療策略設計的多功能性，允許專門定制平臺以滿足每個患者群體的需求和疾病適應癥。值得注意的是，供體間的變異性可能會影響NK細胞的分布，從而影響臨床結(jié)果。

增強NK細胞適應性和抗腫瘤功能

1）嵌合抗原受體

嵌合抗原受體（CAR）是由細胞外抗原識別域和觸發(fā)細胞激活的細胞內(nèi)信號部分組成的合成融合蛋白。最常見的情況是，來自所需抗體的單鏈可變片段（scFv）用于抗原結(jié)合域，盡管還構(gòu)建了許多包含天然細胞受體細胞外部分的CAR模式，利用受體-配體相互作用的自然特異性。CARs可以在免疫效應細胞上表達，以重新編程其對特定靶點的特異性。傳統(tǒng)設計用于T細胞的CAR（包括CD3ζ和T細胞共刺激分子）已用于生成CAR-NK細胞，研究表明，這些細胞可以有效和特異性地靶向腫瘤，同時保持理想的安全性。CARs可能與NK細胞膜上的許多激活受體中的任何一種形成協(xié)同伙伴關系，從而導致協(xié)同激活。

2）NK細胞接合器

NK細胞也可以通過接合器定向到腫瘤部位，接合器通過觸發(fā)NK細胞上的激活受體而引發(fā)強烈的NK細胞介導的抗腫瘤反應，同時將靶抗原結(jié)合到腫瘤細胞上。其他NK接合器策略包括三特異性和四特異性設計，旨在通過靶向腫瘤上的多種抗原或通過交聯(lián)細胞因子部分來支持NK的擴增和存活來增強抗腫瘤作用。細胞接合器的使用繞過了工程的需要，不需要載體介導的基因轉(zhuǎn)移，因此代表了一種更簡單、成本更低的制造過程，可以提供能夠誘導CAR樣活性的產(chǎn)品。

3）細胞因子殼

盡管CAR工程技術(shù)尋求通過基因重定向其特異性來增強NK細胞功能，但也有一些倡議旨在體外和/或體內(nèi)有效激發(fā)NK細胞，以維持最佳的抗腫瘤功能和持久性。眾所周知，與已啟動的NK細胞相比，新分離的NK細胞具有較低的細胞溶解能力。解決這一限制的一種方法是細胞因子介導的激活，目前正在研究各種方法。聯(lián)合補充IL-2、IL-15和IL-21的NK細胞體外擴增表明，這些細胞因子增強細胞毒性功能，支持高增殖率，同時保持細胞處于健康、無衰竭狀態(tài)。

4）克服免疫抑制

腫瘤微環(huán)境（TME）是一個嚴酷的代謝環(huán)境，其特征是免疫抑制代謝物、葡萄糖和氨基酸剝奪、缺氧和酸性的異質(zhì)混合，這共同阻止了有效的抗腫瘤免疫。具體來說，在實體腫瘤中，低氧是免疫細胞功能障礙的常見驅(qū)動因素。已有研究表明，在低氧TME中，NK細胞功能受損，部分原因是抑制細胞，如TME中的髓源性抑制細胞（MDSC）、調(diào)節(jié)性T細胞（Treg細胞）和M2巨噬細胞的流入增加，以及低氧對NK細胞功能的直接影響。為了克服代謝免疫抑制的不利影響，目前的策略主要集中在兩個方面：改變腫瘤的代謝組成或修改免疫細胞中的基因表達程序，以保護它們免受TME中抑制性代謝產(chǎn)物的影響。

5）檢查點中斷

腫瘤已經(jīng)進化出復雜的機制來逃避免疫監(jiān)視，包括免疫檢查點的參與，這可能以與T細胞類似的方式抑制NK細胞。調(diào)節(jié)因子包括TIM3、具有免疫球蛋白和ITIM結(jié)構(gòu)域的T細胞免疫受體（TIGIT）和LAG3，其使用單克隆抗體的靶向性已被證明在體外逆轉(zhuǎn)腫瘤誘導的NK功能障礙。抑制性KIR是NK細胞功能的有效負調(diào)節(jié)劑，當與HLA I類配體結(jié)合時，可以覆蓋任何伴隨的激活信號。與KIR分子相似，CD94/NK第2組成員A受體(NKG2A)是另一種顯著的負性NK細胞調(diào)節(jié)劑，當與其同源配體HLA-E結(jié)合時，可抑制NK細胞的細胞毒性。

6）增強NK細胞向腫瘤的轉(zhuǎn)運

NK細胞進入和穿透腫瘤床的能力是有效抗腫瘤免疫的關鍵先決條件，并與改善臨床結(jié)果有關。與其他免疫細胞類似，NK細胞通過TME中分泌的趨化因子受體及其同源配體的動態(tài)相互作用被引導至腫瘤部位。近年來，越來越多的工作已經(jīng)研究了如何利用這些相互作用的調(diào)節(jié)來增強對腫瘤的有效歸巢。早期的研究側(cè)重于擴增趨化因子受體，但由于內(nèi)吞和降解導致趨化因子表達的迅速喪失?，F(xiàn)在，越來越多地采用基因工程策略，以支持趨化因子受體調(diào)節(jié)，以增強NK細胞在多種難治腫瘤（包括多發(fā)性骨髓瘤、膠質(zhì)母細胞瘤、腎細胞癌、胰腺導管腺癌和卵巢癌）中向瘤床的轉(zhuǎn)運。

CAR-T細胞治療已取得顯著的臨床效果，這種新形式的細胞免疫治療也顯示出治療各種癌癥的潛力。在過去十年中，我們見證了NK細胞作為一種強大的新治療候選者的出現(xiàn)，其生物學特性可能有助于克服基于T細胞的一些局限性。早期臨床數(shù)據(jù)表明，NK細胞非常適合用于異基因治療環(huán)境。到目前為止，在正在進行的臨床研究中尚未報告任何重大不良事件。盡管安全性結(jié)果令人鼓舞，但仍需進一步研究，以闡明異基因NK細胞是否能夠避免受體T細胞的長期排斥反應。