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，人體免疫系統抵抗癌癥病毒的能力顯著衰退，NK細胞增殖能力也下降。然而，由于NK細胞作為人體抵抗癌細胞和病毒感染的第一道防線，用于治療癌癥的種類也愈發多樣化，本文小編簡單講一講基于NK細胞的腫瘤免疫療法，一起來漲漲“芝士”。

 

NK細胞簡介

NK細胞又稱自然殺傷細胞(natural killer cell)，是機體內重要的免疫細胞，可非特異性直接殺傷腫瘤細胞，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。除了具有強大的殺傷功能外，還具有很強的免疫調節功能，與機體其他多種免疫細胞相互作用，調節機體的免疫狀態和免疫功能^[1]。

NK細胞作用機制

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

 

圖1 NK細胞的活化受體和抑制受體^[3]

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

 

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

當細胞表面MHC-I類分子發生改變或減少缺失，影響與KIR結合，不能產生抑制性信號，可引起NK細胞對腫瘤的殺傷（圖2b）。

腫瘤細胞亦可通過過表達表面抗原與KAR結合，此時活化信號超過抑制信號，繼而激活NK細胞（圖2c）；異常細胞或腫瘤細胞通過表達激活NK細胞受體的配體，激活NK細胞的效應功能。

成熟的NK細胞與靶細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）直接殺傷靶細胞；活化NK細胞可表達死亡誘導配體-Fas配體（FASLG，又稱 TNFSF6）和腫瘤壞死因子相關誘導凋亡配體（TNF related apoptosis inducing ligand，TRAIL）分子，誘導細胞凋亡；也可以通過分泌細胞因子和趨化因子扮演免疫系統的調節細胞角色，如細胞因子IFNγ、TNFα、IL1、IL10、GM-CSF，和趨化因子CCL3、CCL4等，可將其他免疫細胞募集到炎癥部位，誘導其活化和增殖產生固有和適應性免疫應答。

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

 

 

圖2. NK細胞功能示意圖^[2]

這些效應功能是NK細胞用于殺傷腫瘤細胞的關鍵作用方式，為癌癥提供潛在的治療手段。

 

 基于NK細胞的免疫療法
 

在腫瘤免疫治療中，主要通過以下策略來促使NK細胞發揮最大的作用：

 

1、免疫檢查點抑制劑，解除NK細胞的抑制信號
 

免疫檢查點抑制劑在各種小鼠癌癥模型中具有一定作用，實驗發現即使小鼠體內沒有抗癌T細胞，但免疫檢查點抑制劑仍使其腫瘤縮小，說明其他免疫細胞在檢查點抑制劑的作用下產生了響應。然而，當小鼠的NK細胞耗盡后，免疫檢查點抑制劑的抗癌作用就大幅度降低。此外還發現，NK細胞具有與T細胞相同的免疫檢查點受體分子，說明NK細胞能夠直接響應免疫檢查點抑制劑的作用，為腫瘤患者的免疫治療提供了一個全新的選擇^[5]。

 

圖3. NK細胞與免疫檢查點抑制劑作用機制^[5]

 

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

 

 

2、嵌合抗原受體（CAR）技術與NK細胞結合
 

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

 

CAR-NK細胞治療的優勢^[8-9]：

1）異體NK細胞不會引起移植物抗宿主反應（GVHD）；

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

3）NK細胞通過自身抗腫瘤的特性，識別并殺傷CAR靶標下調或缺失的腫瘤細胞，提高免疫治療效果；

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

 

 

德克薩斯大學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細胞臨床試驗的結果。研究者從捐贈的臍帶血中分離出NK細胞，經過逆轉錄病毒載體轉導相關基因使NK細胞表達理想的嵌合抗原受體(CAR)，用以識別癌癥特異性抗原CD19。臨床結果顯示CAR-NK療法治療復發或難治性非霍奇金淋巴瘤(NHL)和慢性淋巴細胞白血病(CLL)患者，大多數產生了臨床緩解，且未出現主要的毒性作用。

 

 

3、雙特異性分子聯結NK細胞活化受體和腫瘤細胞
 

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

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

Sanofi與法國Innate Pharma達成價值4億歐元合作，共同開發靶向Nkp46的雙特異性抗體，激活NK細胞殺傷腫瘤。Affimed開發雙特異性抗體AFM13，CD30×CD16a組合募集和激活NK細胞，并與Genentech達成戰略合作協議。

 

 
小結與展望

NK 細胞已不再僅僅局限于固有免疫范疇，而是在免疫調控網絡中扮演著非常重要的角色，隨著對NK細胞的分子特征和功能的進一步探索，開發以NK細胞為基礎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 細胞及其在靶向治療中的應用[J],細胞與分子免疫學雜志（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細胞在腫瘤免疫治療方面中的研究進展[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．