俗話說得好，沒有所謂的“一針見效，藥到病除”，人類疾病都是長期積累的，隨著年齡的增長，人體免疫系統(tǒng)抵抗癌癥病毒的能力顯著衰退，NK細(xì)胞增殖能力也下降。然而，由于NK細(xì)胞作為人體抵抗癌細(xì)胞和病毒感染的第一道防線，用于治療癌癥的種類也愈發(fā)多樣化，本文小編簡單講一講基于NK細(xì)胞的腫瘤免疫療法，一起來漲漲“芝士”。

 

NK細(xì)胞簡介

NK細(xì)胞又稱自然殺傷細(xì)胞(natural killer cell)，是機(jī)體內(nèi)重要的免疫細(xì)胞，可非特異性直接殺傷腫瘤細(xì)胞，這種天然殺傷活性無MHC限制，不依賴抗體，也不需要抗原致敏。除了具有強(qiáng)大的殺傷功能外，還具有很強(qiáng)的免疫調(diào)節(jié)功能，與機(jī)體其他多種免疫細(xì)胞相互作用，調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫狀態(tài)和免疫功能^[1]。

NK細(xì)胞作用機(jī)制

NK細(xì)胞的“動態(tài)平衡”主要受細(xì)胞表面多種受體蛋白的調(diào)控，分為2類：NK細(xì)胞活化受體(KAR)和抑制受體(KIR)。NK細(xì)胞的活化狀態(tài)，執(zhí)行細(xì)胞的脫粒、細(xì)胞因子釋放和細(xì)胞殺傷功能是抑制信號和活化信號綜合的結(jié)果^[2]。

 

圖1 NK細(xì)胞的活化受體和抑制受體^[3]

NKG2D（也稱為 CD314 和 KLRK1）、天然細(xì)胞毒性受體 (NCRs)、DNAM1（也稱為 CD226）和 CD16 是參與抗癌免疫應(yīng)答的最具特征的活化 NK 細(xì)胞受體。

 

正常情況下，KAR與自身細(xì)胞上多糖類抗原結(jié)合產(chǎn)生活化信號，同時KIR與MHC I類分子結(jié)合會激活NK的抑制性受體，產(chǎn)生抑制信號，阻止NK對自身健康細(xì)胞的殺傷（圖2a）^[4]。

當(dāng)細(xì)胞表面MHC-I類分子發(fā)生改變或減少缺失，影響與KIR結(jié)合，不能產(chǎn)生抑制性信號，可引起NK細(xì)胞對腫瘤的殺傷（圖2b）。

腫瘤細(xì)胞亦可通過過表達(dá)表面抗原與KAR結(jié)合，此時活化信號超過抑制信號，繼而激活NK細(xì)胞（圖2c）；異常細(xì)胞或腫瘤細(xì)胞通過表達(dá)激活NK細(xì)胞受體的配體，激活NK細(xì)胞的效應(yīng)功能。

成熟的NK細(xì)胞與靶細(xì)胞作用形成免疫突觸，通過胞吐作用釋放穿孔素（Perforin）和顆粒酶（Granzyme）直接殺傷靶細(xì)胞；活化NK細(xì)胞可表達(dá)死亡誘導(dǎo)配體-Fas配體（FASLG，又稱 TNFSF6）和腫瘤壞死因子相關(guān)誘導(dǎo)凋亡配體（TNF related apoptosis inducing ligand，TRAIL）分子，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡；也可以通過分泌細(xì)胞因子和趨化因子扮演免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)細(xì)胞角色，如細(xì)胞因子IFNγ、TNFα、IL1、IL10、GM-CSF，和趨化因子CCL3、CCL4等，可將其他免疫細(xì)胞募集到炎癥部位，誘導(dǎo)其活化和增殖產(chǎn)生固有和適應(yīng)性免疫應(yīng)答。

NK細(xì)胞還表達(dá)IgG1和IgG3的低親和力受體FcγRIII（CD16），可與腫瘤抗原特異性抗體Fc段結(jié)合，介導(dǎo)NK細(xì)胞識別并殺傷被抗體包被的腫瘤細(xì)胞，亦稱為抗體依賴性細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用（antibody dependent cell-mediated cytotoxicity, ADCC）（圖2d）。

 

 

圖2. NK細(xì)胞功能示意圖^[2]

這些效應(yīng)功能是NK細(xì)胞用于殺傷腫瘤細(xì)胞的關(guān)鍵作用方式，為癌癥提供潛在的治療手段。

 

 基于NK細(xì)胞的免疫療法
 

在腫瘤免疫治療中，主要通過以下策略來促使NK細(xì)胞發(fā)揮最大的作用：

 

1、免疫檢查點(diǎn)抑制劑，解除NK細(xì)胞的抑制信號
 

免疫檢查點(diǎn)抑制劑在各種小鼠癌癥模型中具有一定作用，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)即使小鼠體內(nèi)沒有抗癌T細(xì)胞，但免疫檢查點(diǎn)抑制劑仍使其腫瘤縮小，說明其他免疫細(xì)胞在檢查點(diǎn)抑制劑的作用下產(chǎn)生了響應(yīng)。然而，當(dāng)小鼠的NK細(xì)胞耗盡后，免疫檢查點(diǎn)抑制劑的抗癌作用就大幅度降低。此外還發(fā)現(xiàn)，NK細(xì)胞具有與T細(xì)胞相同的免疫檢查點(diǎn)受體分子，說明NK細(xì)胞能夠直接響應(yīng)免疫檢查點(diǎn)抑制劑的作用，為腫瘤患者的免疫治療提供了一個全新的選擇^[5]。

 

圖3. NK細(xì)胞與免疫檢查點(diǎn)抑制劑作用機(jī)制^[5]

 

利用免疫檢查點(diǎn)抑制劑來增強(qiáng) NK 細(xì)胞的殺傷能力并應(yīng)用于治療也是目前研究的方向之一。某些激活的NK細(xì)胞表達(dá)PD-1，且 PD-1 信號介導(dǎo)抑制 NK 細(xì)胞發(fā)揮細(xì)胞毒作用。實(shí)驗(yàn)證實(shí)PD-1單抗（CT-011）增強(qiáng) NK 細(xì)胞對多發(fā)性骨髓瘤患者自體骨髓瘤細(xì)胞的殺傷能力^[6]；NK細(xì)胞與MHC-I類分子與作用抑制NK細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性，抑制性KIR已成為NK細(xì)胞免疫檢查點(diǎn)抑制劑的首選靶標(biāo)。NK細(xì)胞表面KIR類的抑制性受體（KIR2DL1, KIR2DL2 和KIR2DL3）可與MHC-I類分子結(jié)合，抑制NK細(xì)胞活化，IPH2101 是一種人源化抗KIR單克隆抗體，體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，IPH2101 通過阻斷人源 NK 細(xì)胞表面 KIR，可顯著增強(qiáng) NK 細(xì)胞抗腫瘤能力。

 

 

2、嵌合抗原受體（CAR）技術(shù)與NK細(xì)胞結(jié)合
 

嵌合抗原受體改造的NK細(xì)胞，能顯著提高NK細(xì)胞療效特異性，其原理亦是在我們先進(jìn)的NK細(xì)胞擴(kuò)增技術(shù)得到的大量NK細(xì)胞基礎(chǔ)上，通過基因工程修飾，在NK細(xì)胞表面表達(dá)能夠和腫瘤特定抗原結(jié)合的嵌合抗原受體(CAR)，回輸后能夠特異性識別帶有特定抗原的腫瘤細(xì)胞，引發(fā)免疫反應(yīng)從而達(dá)到清除腫瘤細(xì)胞的目的。有研究顯示CAR-NK 展示出較ADCC更強(qiáng)的細(xì)胞毒作用^[7]。

 

CAR-NK細(xì)胞治療的優(yōu)勢^[8-9]：

1）異體NK細(xì)胞不會引起移植物抗宿主反應(yīng)（GVHD）；

2）NK細(xì)胞治療不分泌炎癥因子致使細(xì)胞因子釋放綜合癥發(fā)生，如IL-1、IL-6；

3）NK細(xì)胞通過自身抗腫瘤的特性，識別并殺傷CAR靶標(biāo)下調(diào)或缺失的腫瘤細(xì)胞，提高免疫治療效果；

4）異體NK細(xì)胞的來源廣泛：包括外周血，臍帶血，NK 細(xì)胞株 (NK-92) 與誘導(dǎo)多能干細(xì)胞 (iPSC-NK) 等。

 

 

德克薩斯大學(xué)M.D.安德森癌癥中心等研究人員在NEJM雜志公布了美國首個CAR-NK細(xì)胞臨床試驗(yàn)的結(jié)果。研究者從捐贈的臍帶血中分離出NK細(xì)胞，經(jīng)過逆轉(zhuǎn)錄病毒載體轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)基因使NK細(xì)胞表達(dá)理想的嵌合抗原受體(CAR)，用以識別癌癥特異性抗原CD19。臨床結(jié)果顯示CAR-NK療法治療復(fù)發(fā)或難治性非霍奇金淋巴瘤(NHL)和慢性淋巴細(xì)胞白血病(CLL)患者，大多數(shù)產(chǎn)生了臨床緩解，且未出現(xiàn)主要的毒性作用。

 

 

3、雙特異性分子聯(lián)結(jié)NK細(xì)胞活化受體和腫瘤細(xì)胞
 

NK細(xì)胞表面存在自然細(xì)胞毒性引發(fā)受體（NCRs）、C型凝集素（NKG2D）SLAM家族受體、FcγRIII（CD16）等一系列激活型受體，這些激活型受體結(jié)合配體后，能引發(fā)細(xì)胞因子比如IFN-γ、TNF-α的分泌。

CD16可與腫瘤抗原特異性抗體Fc段結(jié)合，介導(dǎo)NK細(xì)胞識別并殺傷被抗體包被的腫瘤細(xì)胞，即ADCC作用^[10]，ADCC是NK細(xì)胞殺傷靶細(xì)胞的主要方式。以NK細(xì)胞表面活化受體CD16和NKG2D為靶點(diǎn)的雙特異性分子，可以靶向NK細(xì)胞識別并殺傷腫瘤細(xì)胞。

Sanofi與法國Innate Pharma達(dá)成價值4億歐元合作，共同開發(fā)靶向Nkp46的雙特異性抗體，激活NK細(xì)胞殺傷腫瘤。Affimed開發(fā)雙特異性抗體AFM13，CD30×CD16a組合募集和激活NK細(xì)胞，并與Genentech達(dá)成戰(zhàn)略合作協(xié)議。

 

 
小結(jié)與展望

NK 細(xì)胞已不再僅僅局限于固有免疫范疇，而是在免疫調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中扮演著非常重要的角色，隨著對NK細(xì)胞的分子特征和功能的進(jìn)一步探索，開發(fā)以NK細(xì)胞為基礎(chǔ)的靶向免疫治療將成為腫瘤免疫治療的新突破。
 

參考資料

[1]生時昀，馮輝. NK 細(xì)胞及其在靶向治療中的應(yīng)用[J],細(xì)胞與分子免疫學(xué)雜志（Chin J Cell Mol Immunol），2017，33（5）.

[2]Morvan, Maelig G., and Lewis L. Lanier. "NK cells and cancer: you can teach innate cells new tricks[J]." Nature Reviews Cancer 16.1 (2016): 7.

[3]Carlsten, M., & Järås, M. (2019). Natural Killer Cells in Myeloid Malignancies: Immune Surveillance, NK Cell Dysfunction, and Pharmacological Opportunities to Bolster the Endogenous NK Cells. Frontiers in Immunology, 10. [4]Weil, Sandra.Investigation of a NKG2D-dependent tumor immune escape mechanism of head and neck squamous cell carcinoma and proof of concept of a clinical intervention strategy，2017

[5]Joy Hsu,David H. Raulet, Michele Ardolino，et al．Contribution of NK Cells to Immunotherapy Mediated by PD-1/PD-L1 Blockade[J]. J Clin Invest. 2018 Oct 1;128(10):4654-4668. .

[6]Benson D M Jr，Bakan C E，Mishra A，et al． The PD-1 /PD-L1 axis modulates the natural killer cell versus multiple myeloma effect: a therapeutic target for CT-011，a novel monoclonal anti-PD-1 antibody[J].Blood，2010，116(13) : 2286-2294

[7]Hu, Yuan，Tian, Zhi-gang，Zhang, Cai. Chimeric antigen receptor (CAR)-transduced natural killer cells in tumor immunotherapy[J]. Acta Pharmacologica Sinica (2018) 39: 167–176

[8]Wang w，Jiang J，Wu C.CAR-NK for tumor immunotherapy: Clinical transformation and future prospects[J].Cancer Letters，2020,472:175-180

[9]李欣陽. CAR-NK細(xì)胞在腫瘤免疫治療方面中的研究進(jìn)展[J]. 生物化工，2019,5（3）：134-136

[10]Gao H，Liu L，Zhao Y，et al． Human IL-6，IL-17，IL-1β，and TNF-α differently regulate the expression of pro-inflammatory related genes，tissue factor，and swine leukocyte antigen class Ⅰ in porcine aortic endothelial cells[J]. Xenotransplantation，2017 Mar 17．