腫瘤微環境(TME)真是個神秘的地方。TME能為癌細胞提供合適的生長環境,還阻擋免疫細胞的進攻,即使精銳免疫細胞突破重圍闖進TME,也會在種種“誘惑”之下喪失戰意、忘記抗癌本職。《自然》子刊:NK細胞沉溺腫瘤溫柔鄉!科學家發現,NK細胞進入腫瘤微環境24小時,即喪失戰意、不再促進抗腫瘤反應,TME,太可怕了。

近期,伯明罕大學科學團隊在《自然·通訊》雜誌發文,研究者們發現,腫瘤特異性自然殺傷(NK)細胞竟然在進入TME 24小時後就迅速失去抗腫瘤效應功能、表現出獨特的組織駐留表型,不再積極地促進抗腫瘤反應。

TME是什麼可怕的溫柔鄉啊。好在,研究者也發現,IL-15能夠再度喚醒NK細胞的戰意,令其恢復抗腫瘤功效。隨著免疫療法的興起,人們對腫瘤內免疫細胞的興趣也越來越濃厚,其中最受關注的自然是細胞毒性CD8+T細胞。

不過也別忘了NK細胞,其實NK細胞也有強大的細胞毒性,它能夠釋放一系列顆粒酶和穿孔素,具有多種誘導細胞凋亡的配體;除了直接的細胞毒性功能,它也可以產生各種趨化因數,與樹突狀細胞(DC)配合,協調T細胞的工作。可以說,在抗癌方面,NK細胞真是又能輔助又能幹。

這麼優秀的抗癌戰士,癌細胞絕不會忽視。有研究發現,腫瘤內的NK細胞存在表型異質性和功能障礙,這可能會影響NK細胞的抗癌效果。

NK細胞進入腫瘤後到底發生了什麼?今天要介紹的這項研究想要搞清楚的就是這個問題。

研究者們選用了一種獨特的轉基因動物模型,Kaede光轉換小鼠,這種小鼠全身表達綠色的螢光蛋白,且在暴露於紫外光後不可逆地變為紅色螢光。通過操縱光暴露,就能夠通過螢光標籤來標記進入腫瘤後不同時間的NK細胞了。

研究者首先給小鼠皮下移植了MC38結腸癌細胞,並在光照後2天採樣,分析細胞表型並進行scRNA測序。

分析結果顯示,進入腫瘤後,NK細胞的表型發生了顯著的變化,最為明顯的是CD11b和CD49a兩個表面標記,進入腫瘤後的NK細胞逐漸丟失了CD11b、但出現了CD49a表達。CD11b是迴圈中成熟NK細胞的標誌,而CD49a則是組織駐留NK細胞的標誌。

進入腫瘤後NK表達CD49a:對基因表達的分析也發現,NK細胞進入腫瘤後,Pdcd1、Lag3、Havcr2、Cd96等抑制性受體表達上調,與DC募集相關的趨化因數Ccl3、Ccl4、Ccl5等表達缺失,顆粒酶表達改變。基因分析顯示,NK活化、脫顆粒、細胞毒性等相關途徑都隨著時間的推移減少。更詳細地追蹤NK細胞的命運,研究者發現,進入腫瘤5小時後,NK細胞群中還不存在CD49a+細胞,但在24小時後,已經有10%的NK細胞開始表達CD49a,等到72小時後,NK細胞已經基本全都是CD49a+細胞了。

NK細胞趨化因數等表達變化:進入腫瘤後的NK細胞,簡直是光速地失去了抗癌能力。研究者發現,瘤內NK細胞已經失去了CCL5的表達,IFNγ表達水準顯著低於脾內NK細胞,顆粒酶A表達降低,顆粒酶C表達升高,穿孔素產生減少。

體外實驗顯示,瘤內NK細胞的癌細胞殺傷能力顯著下降。當研究者嘗試尋找,是TME中的什麼物質讓NK細胞喪失戰意,卻沒能得到一個具體的答案。TME中的TGFβ、PGE 2通路、缺氧環境等條件,似乎都參與NK細胞的改變,似乎是TME整體營造出的“溫柔鄉”氛圍讓NK細胞丟盔卸甲。即使使用相應抗體耗竭瘤內NK細胞,也對腫瘤生長一點兒影響都沒有。看來這些NK細胞是真沒啥用了。

好在,找不到具體的靶點並不意味著我們束手無策。IL-15有驅動T細胞和NK細胞分化和活化的能力,研究者使用活性更強的IL-15/IL-15Ra混合物處理荷瘤小鼠,顯著延緩了腫瘤生長。進一步分析顯示,IL-15令CD49a+NK細胞的抗腫瘤功能恢復了。

除此之外:IL-15顯著改善腫瘤控制,研究者還分析了521例人類結直腸癌樣本,發現其中的NK細胞也表達出一種靜止的非活化狀態。對其進行表型分析,同樣觀察到了CD49a的表達和效應功能的喪失。這說明在人類中,上述使NK細胞失能的機制同樣存在。

回到開頭的那句話,TME不僅神秘還特別危險,連NK細胞都一入TME深似海、從此抗癌不記得了,幸好它還沒徹底報廢,來點IL-15,又是一條好漢啦!

近日,美國醫學美容生物技術公司ELEVAI LABS(下文簡稱“ELEVAI”)完成首次IPO。以每股4美元的價格發行了150萬股股票,並成功募得600萬美元的資金。根據該發行價格計算,ELEVAI目前的市值達到了6900萬美元(超4.9億元人民幣)。

據悉,ELEVAI將外泌體應用到了護膚領域,採用基於人臍帶間充質幹細胞來源的外泌體技術(ELEVAI Exosomes™)。
日前,全球最大的幹細胞行業新聞出版商BioInformant匯總了目前國際上售賣的幹細胞衍生的美容產品。

全球在售的10款幹細胞及外泌體相關護膚品

外泌體(exosomes)是直徑為40-160 nm的細胞來源的納米囊泡。外泌體是具有雙層膜的結構,攜帶著重要的基因資訊,如蛋白質、碳水化合物、脂類和核酸。根據Cosmetics雜誌發表的文獻[1],幹細胞外泌體已被用於面霜、精華和麵膜等產品當中,被發現具有治療和抗衰老功效。在《Tissue Engineering and Regenerative Medicine》上發文表示,來自幹細胞的外泌體可能為逆轉皮膚衰老提供了一種新的手段[2]。日前,全球最大的幹細胞行業新聞出版商BioInformant匯總了目前國際上售賣的幹細胞衍生的美容產品。

(資料來源:BioInformant)

參考文獻:

[1]Thakur, A.; Shah, D.; Rai, D.; Parra, D.C.; Pathikonda, S.; Kurilova, S.; Cili, A. Therapeutic Values of Exosomes in Cosmetics, Skin Care, Tissue Regeneration, and Dermatological Diseases. Cosmetics 2023, 10, 65.

連結:https://www.mdpi.com/2079-9284/10/2/65

[2] Wu J Y , Wu S N , Zhang L P ,et al.Stem Cell-Derived Exosomes: A New Method for Reversing Skin Aging[J].Tissue Engineering and Regenerative Medicine, 2022, 19(5):961-968.DOI:10.1007/s13770-022-00461-5.

小結

幹細胞,尤其是間充質幹細胞分泌大量的生物活性因數,包括細胞外囊泡和外泌體。國內學者在《中華整形外科雜誌》發文表示,“幹細胞來的外泌體作為無細胞治療的替代方法,在抗皮膚老化中起著重要的作用”。在國際上幹細胞及其衍生物正在成為護膚產品中的一種成分。在中國,幹細胞及其衍生產品也在快速研究及發展當中。

 

最近,上海長征醫院輸血科、上海交通大學免疫研究所等單位合作在Frontiers in Immunology上發文,首次從資料層面證實了自體NK細胞輸注能顯著緩解T細胞衰老、衰竭,抑制關鍵成分SASP(衰老相關分泌表型)的有效方法,特別是針對免疫系統,衰老可以通過NK細胞輸注讓其向更年輕的方向發展。

該研究合作招募了37名中年健康參與者,其中32名靜脈注射擴增的NK細胞,5名靜脈注射生理鹽水。

然後使用流式細胞術檢測輸注後4周內外周血衰老和衰竭T細胞比例的變化,以及血清中衰老相關分泌表型相關因數(SASP)的水準。體外共培養實驗研究了NK細胞介導對衰老或衰竭T細胞的細胞毒活性。

  • 結果顯示在NK細胞輸注後,代表衰老細胞的 CD28-, CD57+, CD28-CD57+, CD28-KLRG1+ CD4+ 和CD8+T-cell 數量顯著降低,PD-1+和TIM-3+t細胞也是如此。該變化被連續觀察了4周,同時在生理鹽水組中沒有觀察到顯著的變化。
  • 此外,SASP相關因數包括IL-6、IL-8、IL-1α、IL-17、MIP-1α、MIP-1β和MMP1在NK細胞輸注後顯著降低。
  • 進一步的共培養分析表明,擴增的NK細胞特異性地消除了 CD4+ T cells 而非 CD28+CD4+ T cells。它們還表現出改善的細胞毒性活性。

 

最終研究表明T細胞衰老和衰竭在健康個體中是可逆的過程,可以引入自體NK細胞給藥來緩解衰老
自體NK細胞輸注的安全性

施用NK細胞後,所有受試者的體溫和血壓都正常。沒有人出現皮疹、局部感染和出血、發熱、寒戰、呼吸困難、噁心和嘔吐。然而,一名受試者在細胞輸注後1周內出現失眠,之後康復。一個受試者在細胞輸注後1周內出現頭暈,這種現象持續了2周才恢復。兩名受試者出現疲勞,其中一名出現輕度疲勞,另一名出現中度疲勞,兩人都在2周內恢復。此外,在細胞輸注後1個月,進行了常規血液檢查、血液學檢查以及尿液和病毒學檢查。根據ALT、AST、尿素和肌酐的正常血清水準,未觀察到肝毒性和腎毒性。此外,沒有觀察到異常的C反應蛋白(CRP)、抗甲狀腺球蛋白抗體(TGAb)和抗甲狀腺過氧化物酶自身抗體(TPOAb)活性,表明沒有發生免疫反應和自身免疫效應。此外,1個月後沒有觀察到甲胎蛋白(AFP)和癌胚抗原(CEA)的血漿水準增加,有力地證實了自體NK細胞輸注在致瘤性方面是安全的

NK細胞輸注後衰老T細胞減少

研究結果顯示,NK細胞輸注後1周和4周,表現為CD28-、KLRG1+的CD4+ T細胞和CD8+ T細胞顯著減少。這代表T細胞衰老指標顯著得到改善

細胞輸注後,衰老T細胞減少NK細胞輸注緩解T細胞衰竭狀態研究結果表明,NK細胞輸注可以通過緩解T細胞的衰竭狀態來改善T細胞的功能

在NK細胞輸注後1周和4周得到的PD-1和TIM-3 T細胞的百分比,顯示衰竭T細胞減少 NK細胞輸注後關鍵SASP相關因數減少衰老細胞隨著年齡的增長而積累並導致 SASP 相關因數的釋放,包括促炎細胞因數(IL-1α、IL-17 和 IL-6)、趨化因數(IL-8)和蛋白酶(MMP-1、MMP-1α 和 MMP-1β)。研究結果表明,NK細胞輸注顯著降低了包括IL-6、IL-8、IL-1α、IL-17、MIP-1α、MMP-1β以及MMP1在內的SASP相關因數,進一步提示NK細胞輸注能夠有效改善衰老指標

關鍵衰老相關分泌表型(SASP)成分在NK細胞輸注後減少

 

細胞類型影響NK細胞輸注誘導的效果

為了探索使用冷凍保存後復蘇的NK細胞輸注是否會對誘導效果產生影響,研究人員為32名參與者中的14名志願者輸注冷凍保存後復蘇的PBMC擴增的NK細胞,18名志願者輸注新鮮PBMCs擴增的NK細胞。

最終 統計結果表明,凍存PBMC或新鮮PBMC擴增NK有類似改善T細胞衰竭和衰老的效果

結論

本研究首次揭示了NK細胞輸注對中年健康個體T細胞功能障礙和細胞衰老的影響。自體NK細胞給藥是一種有效的方法,可以顯著緩解T細胞衰老和衰竭,以及SASP的關鍵成分。至少對於免疫系統來說,衰老可以通過自體NK細胞的輸注,向更年輕的方向發展

參考文獻:Tang X, Deng B, Zang A, He X, Zhou Y, Wang D, Li D, Dai X, Chen J, Zhang X, Liu Y, Xu Y, Chen J, Zheng W, Zhang L, Gao C, Yang H, Li B, Wang X. Characterization of age-related immune features after autologous NK cell infusion: Protocol for an open-label and randomized controlled trial. Front Immunol. 2022 Sep 29;13:940577. doi: 10.3389/fimmu.2022.940577. PMID: 36248873; PMCID: PMC9562930

 

肺癌是發病率和致死率均較高的一類癌症,據國際癌症研究機構發佈的《全球癌症統計資料》顯示,2020年全球肺癌新增病例220萬例,約占惡性腫瘤新增病例的11.4%。肺癌主要包括小細胞肺癌(SCLC)、非小細胞肺癌(NSCLC)兩種亞型,其中,小細胞肺癌的侵襲性強、惡性程度高、復發轉移率高、5年生存率低,且一直缺乏行之有效的治療手段。既往以依託泊苷+鉑類(如順鉑或卡鉑)為主的一線治療方案,中位生存時間僅能維持8~10個月左右,無法滿足大多患者的生存需求,因此,患者迫切需要一種更為行之有效的治療手段。近年來,隨著NK細胞等免疫療法的出現,提高了晚期肺癌患者的反應率和生存率,改變了癌症的格局,使患者有了更多的治療選擇。

什麼是NK細胞?

NK細胞即自然殺傷細胞(Natural killer cells),是從造血幹細胞(HSC)分化而來的先天免疫細胞,屬於人體第三類淋巴細胞,存在于外周血和外周淋巴器官中,是機體固有免疫的重要組成部分,不僅能直接殺傷腫瘤細胞,還能影響腫瘤微環境的免疫調節,從而發揮抗腫瘤、抗病毒的雙重作用。

簡單介紹一下NK細胞是如何抗癌的。

1 直接殺死癌細胞

免疫系統可以識別、回應並消滅癌細胞,然而某些癌細胞可能會適應免疫環境的變化,最終克服免疫攻擊,在“隱秘的角落”瘋狂生長。NK細胞是奮戰在抗癌第一線的“先行軍”,它作為免疫監視的第一道防線,具有快速反應和強大的抗腫瘤能力,無需抗原遞呈過程,即可完成啟動,自發識別體內的異常細胞(如癌細胞、感染細胞等),釋放殺傷介質——“顆粒酶”和“穿孔素”,致使惡性細胞凋亡,讓隱藏的癌細胞無處遁形。

2 間接殺死癌細胞

NK細胞具有免疫調節作用,可產生多種細胞因數、生長因數和趨化因數,如白細胞介素6(IL-6)、干擾素γ(IFN-γ)、腫瘤壞死因數(TNF)等,從而招募和啟動其他免疫細胞,以啟動適應性免疫反應,以達到間接抗癌的目的。

NK細胞——人體自帶的抗癌小能手

1 SNK01——晚期非小細胞肺癌患者的希望

2022年世界肺癌大會公佈了SNK01(離體擴增的自體NK細胞)聯合派姆單抗(Pembrolizuma)治療非小細胞肺癌長達2年的隨訪資料。此次入組的20例晚期非小細胞肺癌(NSCLC)患者均在既往一線鉑類藥物治療後失敗,且PD-L1腫瘤比例評分≥1%。這些患者被分為三組,其中6例接受派姆單抗(屬PD-1單抗)單藥治療,另14例接受派姆單抗+不同劑量SNK01聯合治療(低劑量組2×109個細胞,高劑量組4×109個細胞)。結果顯示,聯合治療組的2年總生存期為58.3%PD-1單藥組總生存期為16.7%,聯合治療組的生存率較PD-1單藥治療提高了41.6%

詳情請戳:

人體自帶的NK細胞成抗擊肺癌主力軍,聯合PD-1治療生存率提高41.6%​mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI1NjE1NzMxOQ==&mid=2652477768&idx=2&sn=f91d597ac3503b4bad54a93156e14f7f&chksm=f1c7caa0c6b043b6ddbcc1a4cec9ee55a9ce37ee07ac5a8f01dab405a2b1d669cb424b2db519&token=109318001&lang=zh_CN#rd

2 CYTO-102——非小細胞肺癌的連環殺手

CYTO-102(CI-NK)是一種新型細胞療法,NK細胞通過基因改造,可分泌高水準可溶性IL-15,並誘導PD-L1表達,從而化身“連環殺手”細胞,在短時間攻擊多個腫瘤細胞靶標;同時還可啟動和擴大內源性免疫反應,增強抗癌能力,有望治療多種難治性癌症,如非小細胞肺癌、急性髓性白血病、多發性骨髓瘤等。

3 FT536——實體瘤之光,已獲FDA批准研究

FT536是一款同種異體、多重工程的嵌合抗原受體(CAR)NK細胞產品,由誘導多能幹細胞(iPSC)衍生。FT536的研究性新藥申請已獲FDA(美國食品藥品監督管理局)批准,1期臨床試驗目的是明確FT536的最大耐受劑量,並且評估其作為單一療法或與單克隆抗體聯合治療成人復發或難治性實體瘤,如晚期非小細胞肺癌、胃癌、胰腺癌、結直腸癌、頭頸癌、乳腺癌、卵巢癌等,讓我們拭目以待其療效!NK細胞是機體重要的免疫細胞,可在第一時間發現並啟動免疫防禦機制,殺死病變細胞,是公認的抗癌第一道防線。以NK細胞為代表的免疫療法改變了肺癌治療的困境,從“一刀切”的傳統方法,轉變為基於特定腫瘤特徵的個性化策略。相信未來會有更多的免疫細胞技術湧現,以造福更多的患者,只要我們不放棄希望,攻克癌症或指日可待!

腫瘤異質性是包括免疫療法在內癌症治療方法面臨的主要挑戰之一。異質性可通過獲得新突變而產生,從而產生抗治療腫瘤亞克隆。此外,癌細胞可以通過改變其細胞狀態來適應治療壓力。因此,我們面臨的任務是如何積極設計免疫療法,防止耐藥腫瘤細胞的選擇。T細胞和自然殺傷(NK)細胞在腫瘤免疫中具有互補作用,這些淋巴細胞群體使用不同的識別策略來識別癌細胞,NK細胞可以殺死逃脫CD8+T細胞識別的癌細胞。因此T細胞和NK細胞的雙重攻擊為加深免疫治療的影響提供了機會。最近的研究還表明,NK細胞在向腫瘤招募樹突狀細胞中發揮重要作用,從而增強CD8+T細胞應答的誘導,而T細胞分泌的IL-2啟動NK細胞。

有趣的是,T細胞和NK細胞還共用幾種重要的抑制和啟動受體,這些受體可以作為增強T細胞和NK-細胞免疫作用的靶點。這些抑制性受體配體系統包括CD161-CLEC2D、TIGIT-CD155和NKG2A/CD94-HLA-E。此外,基於抑制和啟動細胞因數的新的治療策略也可以發揮T細胞和NK細胞的協同作用,這些基於T細胞和NK細胞協同作用的療法將深刻影響目前的癌症免疫治療。

T細胞和NK細胞識別腫瘤細胞的分子邏輯

T細胞和NK細胞在腫瘤細胞識別的分子機制上有根本不同。T細胞通過TCR介導的MHC結合肽抗原識別腫瘤細胞。T細胞的所有關鍵功能都在TCR的控制下,包括細胞毒性、細胞因數產生和增殖。因此,腫瘤可以通過下調或丟失MHC-I表達逃避CD8+T細胞的作用。

相反,NK細胞利用一系列啟動和抑制受體來識別應激和轉化的細胞,如NKG2D、NKp46、NKp30和NKp44受體。與T細胞相比,NK細胞識別腫瘤細胞不依賴於任何唯一的啟動受體,這一事實為識別應激和轉化的細胞提供了更大的靈活性。因此,T細胞和NK細胞對腫瘤細胞施加不同的選擇壓力,為T細胞和NK細胞雙重靶向腫瘤提供了理論依據。

T細胞和NK細胞的共用受體

T細胞和NK細胞從生物學上經常被認為是適應性免疫識別和固有免疫識別的嚴格區分。然而,NK細胞和CD8+T細胞的受體-配體系統也存在大量重疊。因此,CD8+T細胞和NK細胞表達的活化和抑制受體提供了使它們參與協同抗腫瘤免疫的機會。

CD161及其配體CLEC2D

CD161受體屬於C型凝集素受體家族,並形成同源二聚體。它最初被鑒定為NK細胞上的一種抑制性受體,其阻斷對表達CLEC2D配體的腫瘤細胞的殺傷。最近,CD161也被確定為腫瘤浸潤T細胞的重要抑制受體。

CLEC2D是一種C型凝集素受體,在幾種人類癌症的腫瘤細胞和浸潤性髓系細胞上表達。CLEC2D在生髮中心B細胞中高水準表達。因此,起源于生髮中心B細胞的B細胞淋巴瘤可以表達高水準的CLEC2D,包括濾泡性淋巴瘤、伯基特淋巴瘤和具有生髮中心B-細胞樣基因表達特徵的彌漫性大B細胞淋巴瘤亞型。在Toll樣受體(TLR)啟動後,DC和B細胞也表達CLEC2D。因此,靶向這種抑制性受體可以增強T細胞和NK細胞的抗腫瘤活性。

NKG2ACD94及其配體HLAE

HLA-E是一種非經典MHC Ib分子,與NK細胞和CD8+T細胞亞群表達的抑制性NKG2A/CD94受體結合。在許多實體瘤中,HLA-E在腫瘤細胞過表達,並且在腫瘤浸潤巨噬細胞和DC上也檢測到這種蛋白的表達。NKG2A/CD94受體由大多數迴圈和腫瘤浸潤的NK細胞組成性表達。雖然只有一小部分血液CD8+T細胞表達NKG2A/CD94,但其表達會在共表達PD-1和其他抑制性受體的腫瘤浸潤CD8+T細胞中上調。

CD226受體和抑制性對應受體TIGITCD96PVRIG

CD226受體是NK細胞和CD8+T細胞表達的重要共刺激受體。這種啟動性受體的主要配體CD155在人類癌細胞中廣泛表達,此外,CD226還與第二配體PVRL2(CD112)結合。有趣的是,啟動CD226受體的活性被三種抑制性受體TIGIT、CD96和PVRIG拮抗。TIGIT和CD96抑制性受體對共有CD155配體的親和力高於CD226,並且可以在配體結合方面勝過CD226。

在這三種抑制性受體中,TIGIT的研究最為廣泛。TIGIT由NK細胞、CD8+T細胞和調節性T細胞(Tregs)表達。TIGIT在不同實體瘤和淋巴瘤中的腫瘤浸潤CD8+T細胞高表達。TIGIT也是NK細胞中的一種重要抑制受體,並導致腫瘤中的NK細胞功能障礙。PD-1和TIGIT都抑制CD226,但通過不同的機制:PD-1在CD226的胞質結構域中去磷酸化Tyr-322,而TIGIT在CD155結合方面超過CD226。

CD96和PVRIG受體的研究較少。在小鼠模型中,CD8+T細胞或NK細胞中CD96受體的失活增強了抗腫瘤免疫,但其在人類細胞中的作用尚不清楚。PVRIG也由T細胞和NK細胞表達,其主要配體是PVRL2。

NKG2D受體及其應激誘導配體

NKG2D受體由人NK細胞、CD8+T細胞和先天性T細胞(NKT細胞和γδT細胞)表達。啟動後,NKG2D通過銜接蛋白DAP10發出信號,誘導NK細胞、γδT細胞和NKT細胞的穿孔素依賴性細胞裂解;它還為CD8+T細胞提供共刺激信號。

NKG2D受體識別一組受應激和轉化細胞上調的配體。在人類中,這些配體包括MICA/MICB和ULBP1-6蛋白;在小鼠中,這些配體包括Rae1α–ε、H60a–c和Mult1。這種受體-配體系統對腫瘤免疫很重要,因為這些配體被DNA損傷和cGAS STING信號上調,但很少被健康細胞表達。本質上,NKG2D配體的上調標誌著應激細胞被細胞毒性淋巴細胞清除。NKG2D配體的表達經常在多種實體瘤和血液瘤中檢測到,包括前列腺癌、卵巢癌和乳腺癌以及黑色素瘤和多發性骨髓瘤。

MICA/B的蛋白水解脫落通過顯著降低腫瘤細胞表面上這些刺激性NKG2D配體的密度而導致免疫逃逸。二硫異構酶ERp5參與脫落的啟動:它破壞MICA/Bα3結構域中的結構二硫鍵,使其可通過ADAM-10/17和MMP14進行蛋白水解。脫落MICA與許多人類癌症的疾病進展密切相關,但在健康受試者的血清中未檢測到。

NK細胞-DC細胞-T細胞軸

NK細胞不僅充當細胞毒性效應細胞,還可以將DC細胞招募到實體瘤中,從而形成T細胞介導的腫瘤免疫。傳統DC目前分為兩個主要子集,cDC1和cDC2。通過將凋亡腫瘤細胞的細胞相關抗原呈遞給CD8+和CD4+T細胞,cDC1亞群對保護性抗腫瘤免疫至關重要。除了這種傳遞作用外,cDC1還通過招募和啟動腫瘤特異性CD8+T細胞在腫瘤中發揮關鍵作用。

兩項主要研究表明,NK細胞在向腫瘤募集cDC1中起著關鍵作用。第一項研究表明,NK細胞分泌趨化因數,介導cDC1募集到腫瘤中,特別是XCL1、XCL2和CCL5。這是一個重要的發現,因為cDC1選擇性表達XCL1/2的XCR1趨化因數受體。第二項研究側重於FLT3配體,這是一種調節DC分化和存活的關鍵細胞因數。在NK細胞中檢測到這種重要細胞因數的表達。研究顯示, NK細胞(而不是T細胞)的清除大大減少了cDC1向腫瘤的募集。這些研究證明了腫瘤中NK細胞和T細胞反應之間的重要聯繫:NK細胞募集並支援DC的存活,而DC又對T細胞介導的腫瘤免疫至關重要。

靶向T細胞和NK細胞協同作用的免疫治療方法

癌症疫苗

大多數當前的癌症疫苗都關注肽表位,由於個體之間MHC等位基因的巨大多樣性,需要個性化設計。此外,細胞毒性T細胞施加巨大的選擇壓力,導致MHC-I表達下調或缺失的腫瘤克隆出現。

一種引發T細胞和NK細胞雙重攻擊的疫苗可以防止MHC-I缺陷型腫瘤克隆的出現,因為MHC-I表達的缺失使腫瘤細胞更容易被NK細胞殺死。人類腫瘤通過活化的MICA和MICB配體在腫瘤細胞上的蛋白水解脫落來逃避活化NKG2D受體的識別。靶向參與蛋白水解脫落的MICA/Bα3結構域的癌症疫苗誘導高滴度抗體,可以抑制脫落並增加腫瘤細胞表面MICA/B蛋白的密度。該疫苗誘導多種T細胞和NK細胞群體顯著歸巢小鼠腫瘤。

這種疫苗誘導的抗體在抗腫瘤免疫應答中發揮著重要作用:腫瘤結合的MICA/B抗體增強了DC對CD8+T細胞的腫瘤抗原交叉呈遞,並通過啟動NK細胞上的CD16-Fc受體增加了NK細胞介導的腫瘤細胞殺傷。

靶向抑制性細胞因數

TGF-β是一種主要的免疫抑制細胞因數,可有效抑制腫瘤內的T細胞和NK細胞功能。TGF-β強烈抑制T細胞增殖和效應器功能。在NK細胞中,TGF-β信號抑制mTOR調節的關鍵代謝程式,從而抑制增殖和細胞毒性。TGF-β還抑制腫瘤浸潤NK細胞的多種活化受體的表達,包括NKG2D受體。

PGE2在免疫抑制中起著重要作用,也與增強癌細胞存活和侵襲性有關。環氧化酶(COX)-1和2是PGE2合成的關鍵酶,在許多人類癌症中經常過表達。通過Ptgs1和Ptgs2基因的失活抑制小鼠黑色素瘤細胞系中PGE2的合成,導致TME從促腫瘤細胞因數(IL-1β和IL-6)向抗腫瘤的細胞因數/趨化因數(IL-12、IFN-γ和CXCL10)轉變。重要的是,CD103+cDC1在這些Ptgs1/2?/?小鼠的TME中顯著增加,而NK細胞通過分泌XCL1和CCL5在cDC1的募集中發揮核心作用。

工程化刺激性細胞因數

幾種主要的細胞因數同時作用於T細胞和NK細胞,包括IL-2、IL-12、IL-15和IL-18,為增強T細胞和NK細胞功能提供了機會。例如,NKTR-214是一種聚乙二醇形式的IL-2,在一項1期臨床試驗中,NKTR-214單藥治療,26名患者中有14名(53.8%)疾病穩定,迴圈CD4+T細胞、CD8+T細胞和NK細胞大量增殖。

同時,IL-15作為治療藥物也在大力開發中,因為它啟動效應T細胞和NK細胞,但不啟動Treg。IL-15對記憶性T細胞的存活很重要,並誘導NK細胞增殖和活化。在一項血液惡性腫瘤復發患者的1期臨床試驗中,IL-15超級激動劑ALT-803在19%的治療患者中誘導了治療反應。與其作用機制一致,ALT-803誘導血液中NK細胞和CD8+T細胞的顯著增殖,並通過迴圈NK細胞增強活化受體(NKG2D、NKp30)和顆粒酶B的表達。

結合T細胞和NK細胞的聯合療法

對在小鼠模型系統中有效治療腫瘤的聯合療法已經確定了四種藥物的組合,簡稱AIPV,其由抗腫瘤抗體(A)、延長半衰期的IL-2(I)、抗PD-1(P)和肽疫苗(V)組成。該方案可以進一步簡化為單劑量AIP(抗腫瘤抗體、IL-2和PD-1抗體)。

單劑量AIP治療可誘導快速早期反應,NK細胞和巨噬細胞發揮顯著作用,包括促炎性趨化因數和細胞因數的表達上調。腫瘤結合抗體和延長半衰期的IL-2有助於早期NK細胞活化,這使得能夠招募DC和CD8+T細胞,從而使腫瘤對ICB更敏感。

此外,天然免疫刺激物也提供活化CD8+T細胞和NK細胞的機會。STING激動劑在小鼠模型中誘導由CD8+T細胞和NK細胞介導的強大抗腫瘤反應。STING激動劑通過動員T細胞和NK細胞,與IL-2顯示出強烈的協同作用,以對抗MHC-I缺陷和MHC-I陽性小鼠腫瘤。

小結

最近的研究表明,腫瘤中T細胞的生物學與NK細胞的生物學高度相關。NK細胞在T細胞介導的腫瘤免疫中發揮著重要作用,通過招募DC細胞並支持其生存。儘管NK細胞和T細胞屬於免疫系統的固有和適應性分支,但它們也共用重要的活化和抑制受體配體系統,為免疫治療提供了機會。

未來的研究應該著重於調查DC細胞、NK細胞和T細胞在小鼠和人類腫瘤中形成的環境生態位,並確定抑制NK細胞和T細胞募集的分子機制及其在腫瘤中的功能。對人類腫瘤的這些特徵更深入的分子理解可能會發現新的免疫治療靶點,並指導有效參與DC、NK細胞和T細胞的聯合療法的開發。

參考文獻:

1.DesigningCancer Immunotherapies That Engage T Cells and NK Cells. Annu Rev Immunol.2022Nov 29

引言

NK細胞對抗腫瘤的潛力已經得到證實,研究發現NK細胞進入肺後12-24小時內消除彌散性腫瘤細胞。近年來,除了NK本身,其分泌的細胞外囊泡對抗腫瘤也不斷被科學實錘,成為抗癌領域的新熱點。今日分享《International Journal of Molecular Sciences》雜誌上的一篇新文獻。這篇文獻表明:NK細胞分泌的外囊泡可以抑制腫瘤生長,降低腫瘤細胞的活力,並且具有更穩定、更易於儲存、可以隨時獲得現成的產品等優點。

癌症是全球死亡的第二大原因。目前,化療和放療是治療癌症的常規方法。然而,這些治療方法會引起很多副作用,因為它們不僅殺死癌細胞,也會損害正常細胞。自然殺傷細胞(NK)是先天淋巴樣細胞,在防止腫瘤轉移的發展中起著關鍵作用。近年來,NK細胞衍生物,如由NK細胞產生的細胞外囊泡(NK-EVs),富含具有細胞毒性的蛋白質、細胞因數和miRNA,能夠選擇性地殺死腫瘤細胞,成為了抗癌領域的新熱點。

NK細胞:到達組織後24小時內消除腫瘤細胞

NK細胞是產生炎性細胞因數和趨化因數的先天性細胞毒性淋巴細胞。此前,發表的文獻觀察到[2]NK細胞進入肺後12-24小時內消除彌散性腫瘤細胞。在NK細胞對腫瘤細胞的連環殺傷過程中,穿孔素首先起主要作用,其次是fas介導的殺傷。

NK 細胞有幾種受體可以啟動和抑制它們攻擊靶細胞。正常細胞表面的 MHC 與 NK 細胞的抑制性受體結合,從而阻止NK攻擊這些正常的細胞。癌細胞表面沒有足夠的 MHC 與 NK 細胞的抑制性受體結合,因此它們會被 NK 細胞清除。

 

NK 細胞可以啟動抗腫瘤活性,即使它們之前沒有接觸過癌細胞上的抗原。其他淋巴細胞如細胞毒性 T 細胞只有在之前接觸過這些細胞時才能消除癌細胞。NK 細胞的這種獨特能力使其成為治療癌症的有吸引力的選擇。目前許多研究通過使用治療劑動員內源性NK細胞或提供離體擴增的NK細胞治療癌症。

抗癌領域的新前沿:NK細胞外泌體抑制腫瘤生長

作為無細胞產品,NK-EV可以抵抗腫瘤微環境和腫瘤相關外泌體的影響,並且可以直接應用。最近,《International Journal of Molecular Sciences》發表了一篇綜述文章:《Natural Killer Cell-Derived Extracellular Vesicles as a Promising Immunotherapeutic Strategy for Cancer: A Systematic Review》,對NK-EV在治療不同類型癌症方面的安全性和有效性進行了評估[1]。

1)如何獲得NK細胞來源的外泌體

最初,細胞外囊泡被認為是處理細胞廢物的一種機制。後來的研究發現這些微小囊泡富含脂質、蛋白質、核物質(如DNA、RNA、mRNA、miRNA)和其他生物活性分子。根據尺寸,細胞外囊泡通常可分為不同的亞群。最大的細胞外囊泡是凋亡體(1000-5000nm),其次是微囊泡(50-1000nm),最小的是外泌體(30-150nm)。每個亞群都具有特定的蛋白質表型和分子組成。超速離心是最常用的細胞外囊泡分離方法。CD63、CD81和TSG101是對細胞外囊泡進行測試鑒定的生化標誌物。此外,針對特定來源的細胞外囊泡,如NK細胞,可以使用特異性標誌物,例如Fas/FasL或Fas/TRAIL、顆粒酶A(GzmA)和/或B(GzmB)以及PFN來證明其起源。

2NK細胞外泌體抑制腫瘤生長的科學證據

在下圖顯示的四項研究中,研究人員報告了NK細胞分泌的外囊泡可以抑制腫瘤生長,降低腫瘤細胞的活力。有研究者將NK-EVs直接輸注到小鼠腫瘤內部:另外,還有七項研究NK-EVs通過靜脈途徑輸注,也得到了類似的結果。在所有這些研究中,相對於未經治療的動物,NK-EV輸注顯著降低了生物發光強度信號和/或腫瘤塊的物理尺寸。

3NK細胞外泌體具有臨床適用性

研究顯示,NK-EVs是一種有效且安全的免疫療法,可長期儲存和直接使用。作為一種無細胞產品,NK-EV可以在冷藏條件下(4°C)立即使用,也可以在冷凍狀態下(-20°C或-80°C)儲存長達12個月,儘管其中可能會有蛋白質和RNA的損失,但這是可以接受的。更重要的是,NK-EVs保留了其抗腫瘤活性。為了更便於儲存和運輸,NK-EVs還可以進行冷凍乾燥處理。

腫瘤微環境具有酸性和缺氧特性,它形成了一種化學屏障,可阻礙免疫細胞滲透。癌細胞能夠釋放細胞外囊泡(腫瘤來源的細胞外囊泡),改變周圍的微環境,讓免疫細胞和其他健康組織對腫瘤產生敵意。腫瘤微環境和腫瘤來源的細胞外囊泡共同作用會破壞NK細胞的功能,從而降低NK細胞療法的有效性,導致NK細胞和其他免疫細胞幾乎無法正常工作。

而研究顯示,NK-EV可以克服腫瘤微環境的化學和物理障礙。

NK-EVs繼承了NK細胞的成分和功能,無論在體內還是體外,它們都能對腫瘤細胞發揮細胞毒性,並具有趨化性的歸巢和遷移特性。如圖3所示,NK-EV的結構更加緊湊(30-200nm),並且比NK細胞更具生物穩定性,這些特性使它們能夠在充滿敵意的腫瘤微環境中存活。

NK細胞及其外泌體作為免疫治療工具的未來考慮

研究人員總結了NK細胞和NK-EV在免疫治療中的益處和挑戰(如下表)。

NK細胞的特徵及優勢 NK-EV的特徵及優勢
1.是一些複雜免疫功能的起源,如NK-EVs。2.與樹突狀細胞相互作用,能夠引發更強的體液免疫反應(抗體介導)。3.具備明確的安全證據和功效的參考文獻。4.具備符合GMP標準的分離和擴增方案。 1.繼承了母細胞的成分和特性。2.納米尺寸提高了其定位和遷移功能。3.具有更高的生物穩定性,較低的安全風險和出色的治療效果。4.不受腫瘤微環境和/或腫瘤來源的細胞外囊泡的影響。5.通過基因工程或藥物載荷可實現聯合治療的可行藥物傳遞平臺。6.具備長期儲存的潛力。7.允許標準化劑量以進行靶向和精確醫學治療。8.其被歸類為“生物製品”對醫生來說更為熟悉,也更符合倫理道德。

不過,NK細胞療法也面臨著一些挑戰,比如細胞的大小和性質限制了其在生物屏障中的滲透能力、由於腫瘤微環境和腫瘤來源的細胞外囊泡的易感性,細胞的存活率和穩定性較差、藥物傳遞潛力有限、使用異基因細胞可能引發移植排斥反應、製造過程面臨中產量或純度低,成本高等挑戰。同樣的,NK-EV也面臨著挑戰,例如需要從組織和細胞培養中進行新的分離以補充庫存,缺乏符合GMP標準的產品分離、測試和保存方案,作為一個相對新穎的產品,其臨床潛力仍有待進一步探討和驗證。

未來的研究將更加關注改進基於細胞外囊泡的免疫療法,因為它在初期研究就已經顯示出明顯的優勢。相對於手術治療,基於細胞和細胞外囊泡的治療方法有望成為更安全的替代方案,對於高危人群如嬰兒和老年人風險較小。

小結

NK細胞外泌體對於正常或健康細胞沒有細胞毒性,對腫瘤細胞顯示出明顯的細胞毒性。研究顯示其可以延長腫瘤動物的壽命,且沒有觀察到不良作用。因此,這種新的治療方法具有巨大的臨床潛力。此外,NK細胞外泌體能夠規避NK細胞療法所面臨的一些局限,如腫瘤微環境和腫瘤來源的細胞外囊泡對NK細胞功能的阻礙等。此外,NK細胞外泌體還有更穩定、更易於儲存、可以隨時獲得現成的產品等優點。未來,NK細胞外泌體療法及其生產工藝需要進一步研究以提高其安全性和有效性,並提高產量、降低生產成本,從而推動其更為廣闊的臨床應用。

參考文獻:

  1. Chan, A. M. L., Cheah, J. M., Lokanathan, Y., Ng, M. H. & Law, J. X. Natural Killer Cell-Derived Extracellular Vesicles as a Promising Immunotherapeutic Strategy for Cancer: A Systematic Review. International Journal of Molecular Sciences 24, 4026 (2023).

2.https://elifesciences.org/articles/76269

近年來,細胞治療顯現出巨大的研究潛力和臨床價值。嵌合抗原受體T細胞(CAR-T細胞)治療在血液腫瘤領域已取得重大進展,CD19 CAR-T治療B-ALL完全緩解率高達90%。但CAR-T治療仍面臨諸多挑戰:①自體T細胞質量不足,異體T細胞引起移植物抗宿主病(GVHD)風險;②製備耗時;③細胞因數釋放綜合征(CRS)和免疫效應細胞相關神經毒性綜合征(ICANS)等不良反應;④復發;⑤價格高昂。CAR-自然殺傷(NK)細胞可以在一定程度上彌補CAR-T治療的局限,是最具潛力的新一代CAR細胞治療產品。2020年一項靶向CD19 CAR-NK治療B系腫瘤的臨床研究實現了73%的緩解率和64%的完全緩解率,並且無GVHD、CRS和ICANS發生,首次確定CAR-NK臨床應用的有效性和安全性。本文我們主要對NK細胞生物學特點、CAR-NK作用機制、CAR-NK與CAR-T的比較、血液腫瘤CAR-NK研究現狀、目前的優化措施進行了總結歸納。

一、NK細胞生物學特點

NK細胞屬於大顆粒淋巴細胞,在外周血中占10%~15%,是天然免疫反應的關鍵組分。作為第一道免疫防線,NK細胞可以自發殺傷腫瘤細胞而不需抗原提呈。NK細胞表面有大量的啟動型受體(NKG2D、NKp46、NKp44、NKp30、CD16、2B4、DNAM1等)和抑制性受體(NKG2A、KIRs、TIGIT、CD96、LAG3、TIM3、PD1、KLRG1、CD161等),對靶細胞的耐受或殺傷取決於這兩類受體信號輸入的動態平衡。NK細胞啟動後脫顆粒,釋放多種細胞毒性物質(顆粒酶B、穿孔素、粒溶素),導致靶細胞裂解。

NK細胞表面的CD16(FcγR Ⅲ)受體可以識別結合在靶細胞表面的抗體Fc段,通過抗體依賴的細胞介導的細胞毒作用(ADCC)以顆粒酶B依賴性機制發揮裂解靶細胞的功能。表面的Fas配體和腫瘤壞死因數相關凋亡誘導配體(TRAIL)可以分別和腫瘤細胞表面的Fas和TRAIL受體結合,誘導靶細胞內凋亡相關蛋白酶的活化,觸發靶細胞內死亡受體依賴性凋亡機制。啟動的NK細胞可以分泌多種趨化因數招募T細胞、單核細胞和中性粒細胞,分泌IFN-γ、TNF-α、GM-CSF和IL-10等細胞因數調節樹突狀細胞、巨噬細胞和T細胞,從而調動更多的免疫細胞參與抗腫瘤免疫反應。

二、CAR-NK作用機制

CAR結構是基於T細胞或NK細胞活化所依賴的信號設計的,包活啟動受體信號(信號1)、共刺激信號(信號2)和細胞因數信號(信號3)。CAR-NK細胞的CAR結構包含胞外段、跨膜段和胞內段,早期CAR-NK設計延用CAR-T細胞中的CAR結構。CAR-NK胞外段主要是抗體單鏈可變區。CAR-NK常用的跨膜段是由CD3ζ、CD8或CD28改造而來,其中T細胞特異性的CD8和CD28最常用。胞內段負責CAR-NK接收到靶抗原信號後的細胞啟動,是信號傳導下游所招募的共刺激分子和信號結構域的線性結構。目前CAR-NK中涉及的共刺激分子主要包括免疫球蛋白超家族成員(CD28),TNF受體超家族成員(4-1BB、CD27和OX40), 信號通路淋巴細胞活化分子相關受體家族(2B4)。胞內段不同分子構成是區分目前四代CAR的主要分類依據。第一代CAR只包含CD3ζ,第二代和第三代則在第一代基礎上分別添加一個或兩個共刺激結構域,第四代則在第三代基礎上增加了細胞因數分泌段,以維持CAR細胞的細胞毒性和持久性。目前CAR-NK領域最常用的為CD28-CD3ζ和41BB-CD3ζ兩種二代CAR結構;而在第三代中,CD28-41BB-CD3ζ最常用。另外,回輸CAR-NK細胞的KIR與受者KIR配體不匹配可通過“迷失自我”機制增強NK細胞內在的非CAR依賴性抗腫瘤活性。

三、CAR-NK與CAR-T治療的比較

相比較而言,CAR-NK不僅可以彌補前述CAR-T的不足,而且顯示出額外的優勢(表1)。對於異體來源的細胞,異體CAR-T即使在相合情況下也有免疫排斥的風險,異體CAR-NK即使低HLA相合度(1/6)條件下也未觀察到GVHD事件。另外,KIR配體與受體的不匹配更能啟動NK細胞天然殺傷毒性。腫瘤細胞可以通過下調主要組織相容性複合物(MHC)Ⅰ類分子逃避T細胞的識別殺傷,但是基於“迷失自我”機制NK細胞可以識別殺傷這些細胞。另外,CAR-NK聯合單克隆抗體可以通過ADCC增強腫瘤清除效果,治療策略具有多樣性。在安全性方面,CAR-T細胞發揮效應過程中產生的INF-γ、TGF-α、IL-1和IL-6因數等可以引發CRS和ICANS。然而,NK細胞主要分泌IL-3和GM-CSF,引起CRS和ICANS風險極低,並且在臨床試驗(NCT03056339)中未觀察到相應不良事件。同時,由於腫瘤微環境中PD-1的表達,CAR-T細胞的功能受到抑制,而NK細胞受影響較小。CAR-NK細胞將保留其固有的通過啟動性受體識別和靶向腫瘤細胞的能力,使腫瘤細胞通過下調CAR靶抗原導致復發的可能性低於CAR-T細胞。多來源、多殺傷途徑以及低惡性不良反應風險使CAR-NK細胞更有潛力成為通用型產品(表2)。在血液腫瘤和實體瘤臨床前實驗中,CAR-NK在和CAR-T的對比殺傷中呈現早期快速高效殺傷和低毒性的特點。雖然可獲得的CAR-NK臨床資料有限,但是大量的臨床前研究所顯示的CAR-NK的腫瘤控制能力,展示了其未來應用於臨床的美好前景。

表1

CAR-TCAR-NK細胞的特徵比較

細胞類型 來源 製備 殺傷毒性 不良反應 微環境抑制 復發
CAR-T 自體(患者T細胞的數量和品質問題);異體(GVHD風險) 個體化的T細胞採集和製備耗時 CAR依賴性細胞毒性 CRS和ICANS發生率高,嚴重的不良反應可導致患者死亡 免疫檢查點表達水準較高 多種復發機制
CAR-NK 異體原代NK細胞(外周血、臍血、幹細胞);自體原代NK細胞;NK細胞系(NK-92細胞系) 通用型,現貨 CAR依賴性和非CAR依賴性細胞毒性 CRS和ICANS發生率低 免疫檢查點表達水準較低 復發可能性相對較小

注 CAR-T:嵌合抗原受體T細胞;CAR-NK:嵌合抗原受體自然殺傷細胞;GVHD:移植物抗宿主病;CRS:細胞因數釋放綜合征;ICANS:免疫效應細胞相關神經毒性綜合征

表2

嵌合抗原受體自然殺傷細胞(CAR-NK)來源

細胞來源 獲得性 功能表型 製備過程 細胞產品屬性
PB-NK 需要供者或自體NK細胞,占外周淋巴細胞的10%~15% 成熟表型 NK細胞分選,CAR表達載體轉染/轉導,擴增 異質性產品
CB-NK 來自全球臍血庫,數量極少,占CB淋巴細胞的15%~30% 抑制性受體NKG2A表達水準高,對K562細胞殺傷毒性弱 異質性產品
iPSC-NK 增殖能力高 不成熟表型,低CD16表達 分化,轉染/轉導和擴增;或轉染/轉導、分化和擴增 同質性產品
NK-92 a NK淋巴瘤細胞系,增殖能力高 缺乏CD16表達 轉染/轉導,擴增,輻射 同質性產品

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注 PB-NK:外周血來源的NK細胞;CB-NK:臍血來源的NK細胞;iPSC-NK:誘導多能幹細胞來源的NK細胞。a NK-92細胞系,該細胞系製備和編輯容易,對凍融迴圈的敏感性低,臨床輸注前需輻照

四、血液腫瘤領域CAR-NK研究現狀

截至2021年11月,在血液腫瘤領域的臨床前研究有50多篇,Clinicaltrials註冊的CAR-NK臨床試驗有20項,具體見表3

表3

202111Clinicaltrials註冊的嵌合抗原受體自然殺傷細胞(CAR-NK)臨床研究

疾病 靶點 NK細胞來源 CAR結構(包括細胞因數) 劑量 預處理方案 治療方案 NCT號 狀態
難治/復發B系腫瘤 CD19 OX40-CD3ζ;mIL-15 3×108(<50 kg者2×106/kg),d 0、7、14,28 d為1週期 單藥 1期 NCT05020678 招募
B系腫瘤 CD19 CB-NK –;自分泌IL-15 1×105/kg、1×106/kg、1×107/kg(±20%) 氟達拉濱、環磷醯胺 單藥 1期 NCT04796675 招募
B系腫瘤 CD19 CB-NK CD28-CD3ζ;自分泌IL-15 1×105/kg、1×106/kg、1×107/kg 氟達拉濱、環磷醯胺、美司鈉 單藥 1/2期 NCT03056339 招募
B系腫瘤 CD19 CD28-4-1BB-CD3ζ 移植前的橋接治療 1/2期 NCT02892695 未知
難治/復發B系淋巴瘤 CD19/22 (0.5~6)×105/kg 單藥 1期(早) NCT03824964 未知
難治/復發B系淋巴瘤和CLL CD19 iPSC-NK NKG2D-2B4-CD3ζ;IL-15RF 氟達拉濱、環磷醯胺 單藥或聯合利妥昔單抗 1期 NCT04245722 招募
難治B系淋巴瘤 CD22 (0.5~6)×105/kg 單藥 1期(早) NCT03692767 未招募
難治B系淋巴瘤 CD19 (0.5~6)×105/kg 單藥 1期(早) NCT03690310 未招募
難治B系淋巴瘤 CD19 單藥 1期(早) NCT03824951 未知
B系淋巴瘤 CD19 CB-NK CD28-CD3ζ;自分泌IL-15 卡莫司汀、阿糖孢苷、依託泊苷、馬法蘭、利妥昔單抗(移植前的化療方案) 聯合大劑量化療和自體移植 1/2期 NCT03579927 撤銷
自體移植後的NHL CD19 iPSC-NK NKG2D-2B4-CD3ζ;IL-15RF 9×107、3×108、9×108 聯合利妥昔單抗 1期 NCT04555811 招募
NHL CD19 2×106/kg、6×106/kg、2×107/kg 氟達拉濱、環磷醯胺 單藥 1期(早) NCT04639739 未招募
NHL CD19 單藥 1期 NCT04887012 招募
難治/復發ALL CD19 PB-NK 4-1BB-CD3ζ 單藥 1期 NCT00995137 完成
MM BCMA CB-NK (1~3)×106/kg、(3~6)×106/kg、(0.6~1.2)×107/kg 氟達拉濱、環磷醯胺 單藥 1期(早) NCT05008536 未招募
MM BCMA NK-92 單藥 1/2期 NCT03940833 招募
難治/復發AML CD33 NK-92 CD28-CD137-CD3ζ 單藥 1/2期 NCT02944162 完成
AML CD33 (1~3)×106/kg、(3~6)×106/kg、(0.6~1.2)×107/kg 氟達拉濱、環磷醯胺 單藥 1期 NCT05008575 未招募
AML、MDS NKG2D OX40-CD3ζ;mIL-15 方案A:1×108(< 50 kg者2×106/kg),d 0、7、14,28 d為1週期;方案B:1.5×108(< 50 kg者3×106/kg),d 0、7,28 d為1週期 氟達拉濱、環磷醯胺 單藥 1期 NCT04623944 招募
CD7+白血病和淋巴瘤 CD7 CD28-4-1BB-CD3ζ 單藥 1/2期 NCT02742727 未知

注 CLL:慢性淋巴細胞白血病;NHL:非霍奇金淋巴瘤;ALL:急性淋巴細胞白血病;MM:多發性骨髓瘤;AML:急性髓系白血病;MDS:骨髓增生異常綜合征;PB-NK:外周血來源的NK細胞;CB-NK:臍血來源NK細胞;iPSC-NK:誘導多能幹細胞來源NK細胞;NK-92:NK-92細胞系;mIL-15:膜表達IL-15;IL-15RF:IL-15/IL-15Rα融合蛋白;–:未提及

  1. B系淋巴瘤和白血病:基於CAR-T在B系腫瘤中的成功應用,CAR-NK在B系淋巴瘤和白血病中同樣取得矚目的成績。靶向CD19的CAR-NK治療B系腫瘤的臨床研究結果顯示CAR-NK細胞治療在患者中實現了73%的緩解率和64%的完全緩解率。首次確定CAR-NK臨床應用的可行性和有效性。現有的臨床前和臨床研究靶點主要有CD19、CD20、CD22、EBNA、WT-1和CD19/CD22雙靶。在目前註冊的CAR-NK臨床試驗中,針對B系腫瘤的占絕大多數。雙靶CAR-NK的研究也率先在B系腫瘤中開展。
  2. 多發性骨髓瘤(MM):在MM領域,CAR-NK研究的靶點主要有BCMA、CS1(SLAMF7)、CD138、CD19和NKG2DL。CD138 CAR-NK-92MI和CS1 CAR-NK92都呈現出良好的腫瘤控制能力並延長MM異種移植小鼠生存期。除了NK細胞系的應用,自體CAR-NK也顯示出優越的效果。從MM患者體內分離出啟動和擴增的NK細胞,並針對MM細胞表面高表達的NKG2DL(MICA、MICA/B、ULBP-1、ULBP-2、ULBP-3等)製備NKG2D CAR-NK細胞,顯示出高效的腫瘤清除率,且對正常細胞毒性低,小鼠體內也未觀察到GVHD和治療相關毒性。
  3. T系腫瘤:在T系腫瘤領域,目前CAR-NK的研究靶點有CD3、CD4、CD5和CD7。Chen等給予3次CD3 CAR-NK92治療顯著改善了Jurkat細胞種植小鼠的生存情況,並且兩周內瘤負荷降低87%。CD4為成熟T細胞的標誌,CD4 CAR-NK在有效殺傷腫瘤細胞的情況下不影響造血幹細胞和早期祖細胞的功能,展示出較高的安全性,並且2次CAR-NK92輸注延長了小鼠生存時間。CAR-NK最早在T系腫瘤中應用的多次輸注模式為後續CAR-NK的臨床應用提供了新的思路。由於目前的T系靶點缺乏腫瘤特異性,往往引起T細胞再生障礙。基於CAR-NK治療的安全性,研究者提出在CD3 CAR-NK治療前/中/後聯合移植降低腫瘤負荷,同時通過清除供者來源T細胞避免CVHD,通過清除宿主T細胞避免急性器官排斥反應。
  4. 急性髓系白血病(AML):CAR-NK在AML領域目前的研究靶點主要有CD4、CD7、CD33、CD38、CD123、FLT3和NKG2D,由於目前的靶點在髓系細胞或其他系細胞上廣譜表達,細胞治療在AML上應用有限,更特異性的靶點目前正在探索中。CD70 KO CD70 CAR-NK和CLL-1 CAR-NK聯合CISH敲除的臨床前資料顯示靶向治療AML有一定潛力。新一代的FLT OR CD33 NOT MECN 邏輯門CAR-NK細胞研究(SENTI-202)顯示,一方面啟動性CAR可以識別FLT3或CD33,優於傳統的單靶FLT3或CD33 CAR-NK,另一方面抑制性CAR可以保護高達67%的FLT3陽性正常細胞免受啟動性CAR所介導的細胞毒性。邏輯門CAR-NK的應用在治療AML上有較大的探索空間。

五、提高CAR-NK治療的有效性

隨著CAR-NK研究的深入,研究者們採取一系列優化措施來提高CAR-NK的有效性。

(一)優化CAR結構

  1. NK特異性CAR結構:NK細胞特異性的典型分子NKG2D、2B4和DNAM1被用來探索更優化的跨膜段,CD107a脫顆粒效應和細胞毒性更強。另外,跨膜段設計應遵循NK細胞上跨膜蛋白的自然方向(N→C端),天然NKG2D分子具有C→N端跨膜區域,且具有短的細胞質尾,直接應用效果受限,而逆轉NKG2D 跨膜段為N→C端可能增強CAR效應。

研究者對CAR-NK的CAR胞內段也進行了更深入的探索。在靶向CD5的CAR-NK治療T系腫瘤的臨床前實驗中,2B4ζ-CAR-NK相比於41BBζ-CAR-NK有更高水準的啟動受體(CD69、NKG2D、HLA-DR)表達和更高水準的細胞因數(IFN-γ和TNF-α)分泌。信號結構域除了CD3ζ,NK特異性的DAP10、DAP12也被用來進行了優化CAR結構設計的探索,但是效果欠佳。DAP12.CAR與CD3ζ.CAR的殺傷毒性無顯著差異,但是CD3ζ.CAR細胞有更慢的CAR表達下調速度和較強的脫顆粒能力。而在NKG2D-2B4ζ結構基礎上再添加DAP10或DAP12也並沒有對CAR-NK細胞功能引起差異性改變。

而對於整個CAR結構,NK特異性跨膜段和共刺激分子組合NKG2D-2B4ζ,相較於T細胞特異性CAR CD28-41BBζ,誘導CAR-NK的CD107a表達和IFN-γ分泌水準更高,並介導細胞內下游磷酸化分子水準升高提前。因此,NK細胞特異性結構域參與的不同排列組合在探索更優CAR結構中將有更大的潛能。

  1. 雙靶CAR結構:單靶CAR細胞可能由於靶抗原下調或陰性而導致腫瘤細胞逃逸,而表達雙CAR的細胞可以提高CAR細胞的識別和靶向攻擊效率。同時表達並聯雙靶CD19/CD22的CAR-NK細胞可以高效殺傷CD19單表達和CD22單表達的RS4;11細胞,從而避免因一種抗原丟失導致的CAR-NK失效[12]

(二)增強細胞毒性

  1. 誘導型MyD88/CD40共刺激分子(iMC):iMC是一種核糖核酸調節的蛋白開關,在CAR-T中可以作為細胞啟動劑促進CAR-T細胞增殖和改善持久性,應用到CAR-NK細胞中,研究者發現iMC啟動的CAR-NK顯示出細胞因數和趨化因數分泌增加,穿孔素和顆粒酶B脫顆粒水準提高,進而增強抗腫瘤細胞毒性。
  2. 記憶NK分化:IL-12、IL-15和IL-18預處理NK細胞可以誘導記憶表型,即細胞因數誘導的記憶樣NK(ML NK)細胞。ML NK呈現出糖酵解代謝譜,啟動受體表達增加,並且不受KIR-KIRL相互作用的干擾,在NSG異種移植小鼠模型體內顯示出更長的存活時間,並顯著改善了針對一系列靶點的效應功能。ML NK分化表型和CAR工程化協同增強NK細胞對耐藥的白血病/淋巴瘤的反應性,並且體內實驗顯示19-CAR-ML NK可以降低人源化小鼠的瘤負荷並改善小鼠生存。
  3. 增強ADCC作用:NK-92細胞系不表達CD16分子,通過修飾編輯使其表達IgG Fc受體的高親和力變異體(FcγRⅢ)同時聯合利妥昔單抗可以增強ADCC作用。同時表達高親和力非裂解性CD16的CAR-iPSC-NK(FT596)聯合利妥昔單抗目前也已用於臨床試驗中(NCT04245722)。

(三)延長持久性

  1. IL-15:IL-15在NK的生存、發展、啟動、代謝改變方面發揮重要作用,與CAR-NK細胞在體內的存續性密切相關。目前的CAR-NK產品多為自分泌IL-15,自分泌模式可以使CAR-NK持續處於高濃度IL-15微環境中,延長CAR-NK細胞的體記憶體續時間長達12個月。另外,膜表達IL-15(mIL-15)配體可以通過細胞間交互介導的反式信號傳遞模式來傳遞更強的IL-15刺激信號,並應用於臨床試驗中(NCT04623944)。表達mIL-15/IL-15Rα融合蛋白的CAR-NK(FT596)產品目前也應用於治療B系血液腫瘤的臨床試驗(NCT04555811NCT04245722)。細胞因數誘導型含SH2蛋白(CIS)是IL-15信號的關鍵的負性調節因數,CRISPR/Cas9基因編輯敲除CISH基因的CAR-NK細胞通過增強Akt/mTORC1軸和c-MYC信號,提高有氧糖酵解水準,進而增強CAR-NK細胞效應功能[27]
  2. 多次輸注:基於目前的臨床和臨床前資料來看,CAR-NK在體內的擴增和持續有限,單次輸注雖然有很強的腫瘤殺傷效果,但是可能不能完全清除腫瘤細胞,因此連續重複輸注大劑量CAR-NK細胞以維持體內CAR-NK動力學穩定和持久可能是未來CAR-NK治療的策略[28]

(四)減少耗竭信號

NK細胞受免疫檢查點的影響相對T細胞較小,但是其在NK細胞耗竭過程中仍發揮著重要作用。PD-1在活化和更具反應性表型的NK細胞上的表達更為豐富。PD-L1阻斷劑可以提高NK細胞的體內持久性和保留其細胞毒性,同時提高體內NK細胞通過ADCC的抗腫瘤效應[29]。另外,抗PD-L1抗體作為PD-L1+NK細胞的功能性啟動抗原,通過p38信號通路提高NK細胞對白血病細胞的殺傷毒性[30]。TIGIT是表達在T細胞和NK細胞上的與耗竭相關的免疫檢查點,高表達TIGIT的NK細胞伴隨著CD107a、IFN-γ和TNF-α等活化因數的分泌減少,並與疾病進展和免疫逃逸相關[31]。研究顯示離體的NK細胞IL-15活化後伴隨有TIGIT表達上調,聯合抗TIGIT抗體顯著提高NK的腫瘤殺傷毒性[32]。阻斷TIGIT可以延緩NK細胞耗竭,並在多種小鼠荷瘤模型中促進了NK細胞依賴性腫瘤免疫,並以NK依賴性方式促進了腫瘤特異性T細胞免疫[33]

目前,血液腫瘤領域尚無CAR-NK聯用免疫檢查點阻斷的應用,在實體瘤領域,靶向PD-L1的CAR-NK細胞(PD-L1 CAR t-haNK細胞)聯合使用抗PD-1抗體和N803呈現出良好的腫瘤控制效果(NCT04847466[34]。CAR-NK聯合免疫檢查點阻斷的應用尚待進一步探索。

(五)避免自絞殺

CD38是MM已確立的免疫治療靶點,而其是否可以作為AML的治療靶點尚待探索。但是由於CD38在NK細胞上的基礎資料表達以及離體培養過程中進一步誘導上調成為設計靶向CD38的CAR-NK的障礙。通過敲除NK細胞的CD38製備的CD38 KO CD38 CAR-NK顯示出自絞殺減低和靶向攻擊AML原代細胞的能力增強的現象[35]

(六)改善趨化性

CAR-NK可以趨向於腫瘤病變部位。回輸到淋巴瘤患者體內的CAR-NK淋巴結部位數目顯著高於骨髓和外周血[2]。然而,體外培養的NK細胞會下調CXCR4、上調CXCR3表達,導致NK細胞骨髓歸巢能力下降,而趨向於炎症部位,使NK細胞滯留在髓外組織[36]。共表達CXCR4的CAR-NK向骨髓巢的遷移能力增強,並顯著降低MM移植小鼠模型股骨區域的瘤負荷[21]

六、CAR-NK治療的安全性

NK細胞表面抑制性受體識別正常細胞表面的MHC Ⅰ類分子通過“耐受”機制來抑制對正常細胞的毒性。異體輸注時也不會介導GVHD的發生。對於工程化的CAR-NK,為了避免和抵消增強療效相關措施帶來的毒性風險,相關“自殺”開關也同時被設計於CAR-NK中。通過加入一個正交調節的促凋亡開關,即雷帕黴素誘導的Caspase-9(iRC9),iRC9二聚化促進CAR-NK細胞凋亡,表現為雷帕黴素呈劑量依賴性的誘導細胞表面Annexin Ⅴ表達[22]。在已發表的臨床試驗中,CAR-NK顯示出較高的安全性,低GVHD、CRS和ICANS風險,研究者並沒有啟動iCR9開關[2]

七、結語

CAR-NK在療效方面顯示出巨大的潛能,在安全性方面顯示出巨大的優越性。但是CAR-NK也存在大規模製備方法改進、凍存措施優化和療效增強的需求,同時體記憶體續時間短、耗竭問題尚待解決。總體來說,CAR-NK在未來更有可能成為通用型細胞產品,在單藥或者聯合移植、單抗等治療方面有較大的優勢。CAR-NK研究開創了細胞治療的新思路,相信在不久的將來隨著CAR-NK細胞治療技術的成熟將給更多腫瘤患者帶來福音,使人類向攻克難治復發性腫瘤治療的難題更進一步。

Zhonghua Xue Ye Xue Za Zhi. 2022 Dec; 43(12): 1051–1056.

Chinese. doi: 10.3760/cma.j.issn.0253-2727.2022.12.015

 

近兩年來,除了CAR-T療法備受萬眾矚目外,另外一種新的癌症細胞療法——自然殺傷(NK)細胞療法也逐漸受到關注。研究人員說,NK細胞作為一種細胞抗癌療法更具潛力,它可能會更安全、更便宜、更快速。1月10日,Fate Therapeutics公司宣佈,美國FDA已批准FT536的新藥臨床研究(IND)申請。FT536是一款經過多重工程修飾、誘導多能幹細胞(iPSC)衍生的即用型嵌合抗原受體(CAR)自然殺傷(NK)細胞療法。

FT536表達一種特異性靶向I類主要組織相容性複合體(MHC)相關蛋白A和B(MICA/MICB)α3結構域的新型CAR。MICAMICB屬於應激蛋白,在許多實體瘤上高水準表達。癌細胞經常通過MICA/Bα1α2結構域的蛋白水解脫落來逃逸免疫細胞識別。此前有研究發現,靶向MICA/Bα3結構域的抗體能夠特異性地阻止MICA/B脫落,恢復NK細胞介導的免疫力。此次FT536獲批臨床應用,表明MICAMICB正在成為廣泛的實體瘤中令人興奮的癌症免疫療法靶標,而FT536也代表了一種靶向這些應激誘導配體的新型治療策略。關於此款療法的多中心I期臨床試驗開展的腫瘤類型包括:晚期非小細胞肺癌、結直腸癌、頭頸癌、胃癌、乳腺癌、卵巢癌和胰腺癌。

NK細胞裝上彈頭CAR-NK殺傷力倍增

CAR-NK就是利用基因工程給NK細胞加入一個能識別腫瘤細胞,並且同時啟動NK細胞殺死腫瘤細胞的嵌合抗體。嵌合抗原受體能顯著提高NK細胞療效特異性。這個思路和CAR-T的構建類似:CAR包括胞外的識別結構域(如scFv)識別腫瘤特異性抗原;一個跨膜結構域,和一個胞內信號結構域(CD3ζ 鏈)可以誘導NK細胞的活化。

CAR-NK細胞比CAR-T細胞具有多個優勢

01 CAR-T細胞不同,CAR-NK細胞保留了通過其天然受體識別和靶向腫瘤細胞的內在能力,從而通過CAR-NK靶向治療時,腫瘤細胞能夠逃脫殺傷的可能性降低。

02 CAR-NK細胞在數天至數周內不會發生免疫排斥反應。因此,它們在許多CAR-T臨床試驗中均未表現出相同的安全問題,例如沒有細胞因數釋放綜合征的困擾。

03 NK細胞不需要嚴格的HLA匹配,並且沒有引起移植物抗宿主病的潛力,這卻是CAR-T細胞免疫療法一種重要的風險。

實體瘤

1 中國首個現貨型”CAR-NK臨床試驗獲藥監局批准

2021年11月11日,國家藥監局藥品審評中心通過了一款我國自主研發的針對“晚期上皮性卵巢癌治療的靶向間皮素(MesothelinMSLN)嵌合抗原受體NK細胞(CAR-NK)注射液”(簡稱:CAR-NK注射液)的臨床試驗申請。此款產品是國內首例現貨型異體來源的CAR-NK產品。卵巢癌為婦科第二大腫瘤,有70%的卵巢癌患者被診斷時已是晚期。在過去的10年間,我國卵巢癌發病年齡越來越年輕,發病率增長30%,死亡率增加18%。其在婦科惡性腫瘤中5年生存率最低,僅為39%5年復發率最高,達到70%儘管卵巢癌腫瘤細胞減滅術及以鉑類為基礎的術後化療延長了患者生存期,但約60%患者接受一線化療方案後會復發。目前除了PARP抑制劑能夠滿足30%~40%有基因突變的患者外,目前臨床上沒有更好的藥物及療法來滿足臨床需求。

此款CAR-NK療法的研發有利於提高卵巢癌的治療效果和改善患者生活品質。而且“現貨型”的產品可進行標準化批量生產,從而擴大治療機會,減少治療成本,臨床普及性較高。

2 1年生存率翻一倍,CAR-NK療法在實體瘤中療效暴增

近期,《臨床腫瘤研究》雜誌發佈了一項針對肺癌的2期臨床試驗。熱休克蛋白70(Hsp70)在70%左右的中晚期肺癌中高表達,NK細胞在體外先用Hsp70啟動,相當於在體外先讓NK細胞與未來的敵人先遭遇、先“結仇”,然後回輸給病人,讓NK細胞在體內正式與癌細胞殊死搏鬥——這樣一種在體外先用抗原肽刺激、賦予NK細胞一定特異性的作法,是近年來研究的熱點。

這項臨床試驗一共入組了16例III期非小細胞肺癌患者,一組接受傳統的放化療綜合治療,一組接受放化療聯合Hsp70預激的NK細胞回輸治療。結果顯示:Hsp70預激的NK細胞回輸治療,配合傳統的放化療,可以將1年的生存率從33%翻倍到67%,初步結果振奮人心。如圖所示:治療1~2個月後複查,肺部腫瘤完全消失,並且療效已經保持了18個月。除了上述提到的國內外臨床研究外,CAR-NK細胞還對膠質母細胞瘤和神經母細胞瘤的療效頗佳,特異性識別和高效殺傷乳腺癌腫瘤細胞,對多發性骨髓瘤療效顯著。

血液腫瘤

1 有效率73%CD19 CAR-NK對白血病和淋巴瘤效果顯著

根據MD安德森癌症中心I / IIa期試驗的結果,以CD19為靶點的臍帶血來源的CAR-NK細胞療法,在大多數復發性/難治性非霍奇金淋巴瘤(NHL)患者和慢性淋巴細胞性白血病(CLL)的患者中顯現出臨床療效,而且未觀察到重大毒性反應。該試驗結果近日發表在《新英格蘭醫學雜誌》上。在參與該研究的11名患者中,8名(73%)對治療有反應,其中7名達到了完全緩解!5名有反應的患者繼續接受緩解後治療。沒有患者出現細胞因數釋放綜合征或神經毒性。這意味著他們在中位隨訪13.8個月時無疾病跡象。CD19 CAR-NK細胞療法起效快,輸注後1個月內就有明顯反應,並且輸注後1年這些細胞依然持續存在。MD安德森幹細胞移植與細胞療法教授凱蒂·雷茲瓦尼博士表示:“這項臨床試驗的結果喜人,接下來將開展進一步的臨床研究,探索同種異體臍血來源的CAR-NK細胞療法的安全性和有效性。”這是一種新型的療法,首先需要從臍帶血庫中存儲的臍帶血中分離出NK細胞,並對它們進行基因工程改造,引入可識別癌細胞表面靶標的CAR。這些CAR NK細胞回輸給患者。

CAR-T療法相比,其最大的優勢在於不會引起移植物抗宿主病(GVHD),這是一種在CAR-T療法中常見的由供體T細胞攻擊受體中的健康細胞引起的破壞性疾病。由於NK細胞不會引起GVHD,因此可以將它們從供體提供給接受者,而無需進行匹配。這意味著您可以從一個供體中製備多個劑量的CAR NK細胞來治療多個患者, 從診斷到癌症治療的時間大大縮短。

2 再添利器!iPSC來源的CAR-NK療法針對淋巴瘤效果頗佳!

2021年12月13日,在2021年美國血液學會(ASH)年會上,國外研發公司Fate Therapeutics展示了針對復發/難治性B細胞淋巴瘤(BCL)患者的FT596專案1期研究的積極中期資料。FT596是一款現貨型、多抗原靶向、iPSC來源的自然殺傷(NK)細胞候選產品。在ASH大會上,該產品展示了截至2021年10月11日的臨床資料,來自第一、第二、第三單劑量佇列的25例患者中,15例患者(60%)患有侵襲性B細胞淋巴瘤,15例患者(60%)對既往治療無效,8例患者(32%)先前接受過自體CD19 CAR-T細胞治療。

單劑量、單週期數據

在第二、第三和第四劑量佇列的26例患者中,18例患者(69%)在單次劑量FT596後的第29天達到客觀緩解,包括12例患者(46%)達到完全緩解。值得注意的是,在聯合組共12名患者的第三和第四劑量佇列中,9例患者(75%)在單劑量FT596治療後的第29天達到了客觀緩解,其中包括7例患者(58%)達到完全緩解。

長期資料

ASH上的報告包括了第二和第三單劑量佇列中的13例患者的長期資料。截至2021年10月11日,10例患者處於持續緩解狀態;2例患者達到6個月的完全緩解,隨後出現疾病進展;1例患者在6個月內出現疾病進展。

NK細胞治療臨床研究進行中

CAR-NK細胞療法是一個很有前途的臨床研究領域,對某些癌症患者具有良好的安全性和初步療效。與CAR-T細胞相比,CAR-NK細胞具有自己獨特的優點,但仍面臨著一些挑戰。這些挑戰包括細胞增殖的改善,使細胞毒性的啟動更有效,以及最終找到NK細胞的最佳重建方法。相信解決好這些問題,基於NK細胞優秀的抗腫瘤血統,極有可能在CAR修飾的武裝下為腫瘤治療帶來新的突破。

引言

NK細胞在癌症治療中的潛力已經被諸多研究證實,隨著研究的進展,科學家證實了其在癌症之外的多種疾病的治療潛力。近期,科學家發現,NK細胞有能力清除可能導致疼痛的受損神經細胞,在治療神經性退行性疾病方面展示出了其非凡的潛力,有助於阻止帕金森病的進展。

面對神經性疼痛,目前全球範圍內最主流的緩解方式是服用阿片類藥物。但是相關研究人員表示,使用阿片類藥物或抗抑鬱藥只是暫時緩解這些疼痛症狀,而無法從根本解決。同時有資料表明,在1999年至2020年期間,美國過量服用阿片類藥物達到56.4萬人,這對身體造成的風險和副作用不可估計。近日,一篇發表在國際醫學期刊《Trends in Neurosciences》的文章表示,自然殺傷(NK)細胞可能成為神經性疼痛的替代療法。研究人員收集了NK細胞對疼痛影響的現有證據,指出它們有能力清除可能導致疼痛的受損神經細胞,未來或成為安全有效的治療方式。

NK細胞通過多種途徑改善神經性疼痛:神經性慢性疼痛是由創傷、病毒感染、化療等各種病理條件導致神經系統的病變引起的。病變的神經元連接錯誤或停止正常功能後,將引起常駐免疫細胞的啟動,其產生和分泌各種炎症介質。這些介質促進神經免疫反應啟動,從而出現疼痛症狀。而引入NK細胞可以幫助消除這些異常的神經元,小鼠實驗表明,如果一個神經元處於功能異常狀態,它的軸突部位(負責傳遞資訊的部分)就會產生一種叫做RAE1應激配體分子,後者可以提醒NK細胞它們需要修剪。

因此從理論上講:

NK細胞可以通過特異性殺傷損傷細胞來解決周圍神經損傷所帶來的疼痛。

同時,NK細胞也能夠進行免疫調節,通過間接釋放細胞因數或趨化因數,或者通過直接殺死其他免疫細胞進行調節,理論上可用於減弱免疫反應所帶來的炎症性疼痛。

NK細胞有助於阻止帕金森的進展

除此之外,NK細胞在治療神經性退行性疾病方面也展示出了其非凡的潛力。

帕金森病(Parkinson’s disease,PD)又名震顫麻痹,是一種常見的神經系統變性疾病,在老年人群中多見。目前認為其發病原因與大腦中多巴胺神經元內一種名為α-突觸核蛋白(α-Syn)相關。它可以調節突觸囊泡內神經遞質的聚集和釋放,還可以在細胞核中通過與組蛋白結合調節自身基因的表達。在帕金森患者體內,異常的α-SYN錯誤折疊、堆積(聚集形成原纖維),無法發揮正常功能,從而導致神經元死亡。因此α-SYN是帕金森病發病機制中最重要的蛋白。帕金森病目前傳統的治療方式多以藥物治療和手術治療為主。但美國佐治亞大學再生生物科學中心的研究人員發現,NK細胞也有助於阻止帕金森病的進展。

一篇發表於《美國國家科學院院刊》的名為《NK cells clear α-synuclein and the depletion of NK cells exacerbates synuclein pathology in a mouse model of α-synucleinopathy》的文章表示NK細胞是攻擊“入侵者”的高效“清除劑”,可通過減少腦部炎症和清除、抑制異常蛋白質聚集而對大腦發揮保護作用。研究人員用不同濃度的α-syn處理了人類NK細胞後,發現NK細胞能夠有效地降解細胞外α-syn聚集體,這可能在病理上對調節和抑制神經退行性疾病至關重要。

隨著醫學發展,以往認為帕金森病是單一腦部疾病的認知也正在更新,越來越多研究證實免疫系統和中樞神經系統之間存在關聯。上述研究進一步證實了NK細胞在神經系統疾病方面治療的應用可能。

參考文獻:

[1] The therapeutic potential of natural killer cells in neuropathic pain

https://www.cell.com/trends/neurosciences/fulltext/S0166-2236(23)00133-9

[2] NK cells clear α-synuclein and the depletion of NK cells exacerbates synuclein pathology in a mouse model of α-synucleinopathyhttps://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31900358/

記憶NK細胞是功能強勁、持久的免疫細胞,表現出增強的抗腫瘤活性和細胞因數誘導的記憶樣表型。目前正在開發治療復發或難治性急性髓系白血病(AML),該公司計畫著啟動NK-101聯合Cetuximab(西妥昔單抗)治療實體瘤的臨床試驗。截止到目前,NK-101的研究已經在多種腫瘤模型中顯示出令人滿意的體內活性,保留了在腫瘤微環境中的抗癌活性,對免疫抑制的抵抗力,以及與檢查點抑制劑聯用後的增強活性。讓我們拭目以待,接下來這款同種異體記憶NK細胞療法能夠改變包括實體瘤在內的癌症治療。2023年2月23日,《北京經濟技術開發區加快建設全球”新藥智造”產業高地行動計畫(2023-2025年)》發佈,其中明確支持的領域包括T細胞、自然殺傷(NK細胞)、樹突狀細胞(DC)等免疫細胞干預。

近兩年來,除了CAR-T療法備受萬眾矚目外,基於自然殺傷(NK)細胞的免疫療法已成為治療實體瘤和血液系統惡性腫瘤的一種有前途的治療方法。研究人員說,NK細胞作為一種細胞抗癌療法更具潛力,它可能會更安全、更便宜、更快速。NK細胞療法成下一任頂流!連CAR-T之父都力挺NK細胞療法從2022年最新公佈的全球細胞療法中不難看出,自然殺傷細胞(NK)療法很有可能是繼CAR-T療法之後細胞免疫療法的下一位主角,作為一種細胞抗癌療法更具潛力,它可能會更安全,更便宜,更快速。對於NK細胞療法的未來,Carl June教授非常期待,他說,NK細胞療法可能顯著推進腫瘤免疫學領域。而且,他相信NK細胞和T細胞領域具有極大的協同作用,這種組合可能有助於患有嚴重疾病的患者。

人體內衝鋒陷陣鬥士——NK細胞

NK細胞是人體第三類淋巴細胞,又被譽為天然免疫的核心細胞,約占淋巴細胞迴圈數的5%~15%,是對抗癌細胞的天生戰士。其表面缺少T細胞和B細胞的特異性標誌如TCR和Smlg,曾稱為裸細胞。與其他抗癌免疫細胞相比,如細胞毒性T細胞或樹突狀細胞,NK細胞殺滅腫瘤和病毒感染細胞的作用更強、更有效。它的啟動不需要抗原遞呈過程,不用別人通風報信, 就可以直接、快速將外來異物(病毒、細菌、感染細胞、癌細胞、衰老細胞等)就地正法。NK細胞遊弋在全身血管行使免疫監視功能,它能在第一時間發現並啟動免疫防禦功能,迅速殺死病變、癌變的細胞,因此被醫學界公認為抗癌第一道防線。

 

NK療法在實體瘤中大放異彩,直擊胃癌、肺癌、肝癌、腸癌等!

MD安德森癌症中心的免疫治療專家Katy Rezvani說,NK細胞是集功效、安全性和相對易用性為一體理想細胞療法。

第一,NK細胞不需要抗原呈遞,起效更快速。第二,NK細胞具有更廣譜的抗腫瘤作用。第三,沒有嚴重的副作用。上述諸多特點都無不在彰顯,對抗實體瘤,NK細胞可能比T細胞更具優勢!2022年7月27日,Celularity生物技術公司宣佈,其研發的NK細胞療法CYNK-101的1/2a期臨床試驗已經完成了首例患者給藥,該試驗針對晚期HER2陽性胃或胃食管交界處(G/GEJ)癌症的一線治療。大約22%的晚期胃癌患者存在人表皮生長因數受體2(HER2)過度表達或擴增。CYNK-101是由特定類型的免疫細胞NK細胞製成的一種同種異體、現成的NK細胞產品,來源於人胎盤造血幹細胞,經過基因修飾以表達高親和力和抗切割的CD16 (FCGRIIIA) 抗體來增加NK細胞殺傷活性。20221月,FDA授予全新的細胞療法-基因修飾、凍存人胎盤造血幹細胞衍生自然殺傷(NK)細胞CYNK-101療法快速通道資格。

2022215日,FDA再次授予CYNK-101療法孤兒藥資格,與標準化療、抗HER2抗體曲妥珠單抗(trastuzumab)和PD-1抑制劑Keytruda聯用,一線治療局部晚期不可切除或轉移性晚期 HER2陽性胃癌或胃食管結合部腺癌患者!CYNK-101建立在獨特的胎盤來源的NK細胞基礎上,與其他細胞來源相比,它具有自然增強的增殖潛力,已被證明是持久性和功效潛力的決定因素,有望改善G/GEJ癌症患者,以及其他癌症患者的生活。

無癌生存近4年,NK療法針對胃混合印戒細胞癌療效不容小覷!

印戒細胞癌是一種預後不良的胃癌亞型,如果及早治療,印戒細胞癌的預後優於其他亞型,然而,晚期印戒細胞癌的預後甚至比未分化腺癌更差。與其他免疫細胞相比,NK細胞是免疫療法的有力候選者,而臍帶血是NK細胞的主要來源,因此,一篇刊登在《Medicine》上的病例報告就胃混合印戒細胞癌患者採用NK細胞輔助治療的生存益處進行探討。該案例報導的是一名41歲患有胃混合印戒細胞癌患者,他于2015年12月~2016年5月在根治性胃切除術後接受奧沙利鉑+替加氟聯合化療6個週期(V1)。治療後CA72-4水準顯著下降(V2)。3個月後(V3),CA72-4水準迅速上升至86.34 U/mL。2016年11月(V4),患者開始接受每年3次的NK細胞治療。NK細胞治療後(V4-V8)腫瘤標誌物檢測和腹部 CT 掃描顯示,它正在變得正常且狀況良好。

 

直到2020年9月最後1次隨訪時,患者在輸注NK細胞後46個月(將近4年)保持無病狀態!這是NK細胞輔助治療聯合手術治療和化療對晚期胃印戒細胞癌患者的首次證明。治療決策完全符合患者的選擇,更能反映臨床實際情況。NK細胞輸注聯合手術和化療具有良好的耐受性,在預防胃混合印戒細胞癌復發和延長生存期方面顯示出巨大的潛力。

疾病控制率達71.4%NK細胞療法對抗肝癌殺傷力強勁!

最近一篇發表在《Journal of Modern Oncology(現代腫瘤醫學)》雜誌上關於自然殺傷細胞治療肝癌的前瞻性研究中,來自暨南大學附屬複大腫瘤醫院腫瘤研究所的醫學者們對2016 年2月~2017年9月收治的17例肝癌患者進行了NK細胞免疫治療,向患者體內注射了在體外增殖的高活性NK細胞,並對患者病情進行了追蹤觀察和檢測。治療結果令人驚喜!NK細胞免疫治療後,所有患者的客觀緩解率為14.3%,疾病控制率為71.4%從短期臨床療效上看,接受療程數多的患者療效稍好於接受療程數少的患者;且治療前後,患者均無不良反應出現,充分說明了NK細胞免疫療法的安全性、有效性。

典型病例

生存期超4年,NK療法讓肝癌患者胸腹水完全消失,腫瘤顯著縮小

隨著科學界對免疫細胞更深入的探索,NK細胞的抗腫瘤性逐漸被挖掘。就連有“CAR-T之父”之稱的Carl June教授也力挺NK細胞療法。對於NK細胞療法在肝癌治療領域的效果,無癌家園小編今天從一則刊登在《Oncotargets and Therapy》國外知名雜誌上的NK療法治療晚期肝細胞癌患者的病例報告入手,給各位癌友們介紹下NK細胞療法的療效及安全性。這位男性患者在2016年6月被診斷為晚期彌漫性肝細胞癌,T3N1M1[即根據腫瘤-淋巴結-轉移(TNM)分期系統的IV]。從2017年3月~2018年7月,他完成了17個療程的NK細胞治療,每個療程每月進行一次,連續兩天輸注。值得一提的是,患者在NK細胞治療期間未接受其他治療。經過17個月的治療後,該名患者的治療效果格外令人驚喜!擴增後,患者外周血中的NK細胞比例增加近7倍;淋巴細胞亞群的變化表明免疫功能有所改善或降低;患者的肝功能仍保持在參考範圍內;除甲胎蛋白(AFP)外的所有腫瘤標誌物水平均有所改善;患者生活品質顯著提高。6個療程後,患者的胸水和腹水明顯減少。自治療結束以來,患者一直保持這種狀態。此外,在NK細胞治療17個療程後,右肝葉中的多個腫瘤體積減小。值得一提的是,迄今為止,該名患者的生存時間>48個月,即超過4年!

 

 

臍帶血NK細胞,為結直腸癌患者帶來新的治療選擇!

隨著精准醫學的不斷發展,癌症治療已由“一刀切”轉變為個性化治療,而醫學研究者們也紛紛向NK細胞療法下手,希望能夠給結直腸癌患者帶來新的治療選擇,而臍帶血NK細胞療法就是其中的一個。研究團隊發表在《Human Gene Therapy》雜誌上的一篇論文中,研究者成功地將臍帶血(UCB)中的NK細胞通過膜結合白細胞介素(IL)- 21進行擴增,命名為eUCB-NK細胞。在動物試驗中,證明了臍帶血NK細胞具有較強的體內抗腫瘤活性,適用於晚期結直腸癌患者聯合貝伐單抗可以增加 NK細胞浸潤,發揮更好的治療效果。

典型病例

採用靶向NKG2DCAR-NK細胞治療結直腸癌,安全且可行!

目前用於腫瘤免疫治療的NK細胞策略有:體外活化的自體或異體NK細胞治療;聯合NK細胞和單抗藥(如免疫檢查點抑制劑)來誘導抗體特異的細胞毒性;構建CAR-NK細胞免疫療法。大多數公司都採取開發CAR-NK細胞的方式來進行治療。CAR-NK就是利用基因工程給NK細胞加入一個能識別腫瘤細胞,並且同時啟動NK細胞殺死腫瘤細胞的嵌合抗體。相比CAR-T細胞,CAR-NK療法在實體瘤治療方面更具優勢。採用局部輸注 NKG2Dp CAR-NK的方式治療了3 例轉移性結直腸癌患者。前兩例患者腹腔輸注低劑量 CAR-NK 細胞後,可觀察看腹水生成量減慢以及腹水樣本中腫瘤細胞的數量急劇減少第三例肝轉移瘤患者採用超聲引導下瘤內經皮注射和腹腔內灌注方式輸注 CAR-NK細胞後,多普勒超聲可見肝部腫瘤快速縮小,正電子發射斷層掃描PET-CT)提示經治療的肝病灶為完全代謝反應。3 例患者在治療過程中均無出現3級或以上的不良事件。本項研究結果初步顯示 NKG2D mRNA CAR-NK細胞局部輸注治療轉移性結直腸癌患者具有安全性和可行性,為腫瘤免疫治療提供了一種新的策略。

NK細胞療法治療EGFR突變陽性的肺腺癌,效果更佳

一項於2019年12月發表於《Precision Clinical Medicine》雜誌的研究,主要探討自然殺傷(NK)細胞免疫療法對有或無EGFR突變的非小細胞肺癌的有效性,以評估緩解率(RR)和無進展生存期(PFS)。NK細胞治療組的血清CEACA125值低於非NK治療組(P0.05)。結果表明,NK細胞治療組的緩解率(RR)為75%,明顯高於非NK治療組的16.7%(P<0.01)。

通過評估免疫功能、腫瘤生物標誌物、CTCKPSPFS的變化,此研究證明NK細胞治療對EGFR突變陽性的肺腺癌具有更好的臨床治療效果。

典型病例

國內首個NK細胞聯合PD-1治療非小細胞肺癌成績斐然!

近期,一項由廣東省蛋白質組學重點實驗室姜勇教授團隊帶領開展的研究,證實了派姆單抗加同種異體NK細胞在先前接受過治療的晚期NSCLC患者中安全有效。這項研究的結果非常振奮人心,輸注擴增的NK細胞後,患者的NK細胞數量顯著增加,抗癌效果倍增。

1.派姆單抗聯合NK細胞療法的治療效果是單純採用派姆單抗治療組近1倍(客觀緩解率:36.5% vs 18.5%),並且腫瘤顯著縮小。

2.血液中的迴圈腫瘤細胞顯著減少,腫瘤生物標記物下降,這說明NK細胞能夠通過靶向血液中的腫瘤細胞清除體內殘餘的腫瘤細胞,來防止癌症的復發轉移,這對於所有的腫瘤患者都是意義重大的。

3.總生存期和無進展生存期顯著延長。此外,公認的迴圈腫瘤細胞(CTC)減少能夠反映NK細胞通過靶向血液中的CTC來防止轉移並減輕殘餘腫瘤負荷。此研究是目前所知的第一個研究派姆單抗和NK細胞輸注聯合使用的安全性和有效性試驗,派姆單抗聯合NK細胞在先前接受過治療的PD-L1+晚期非小細胞肺癌患者中提高了生存率。該研究結果表明,將抗PD-1或抗PD-L1抗體與NK細胞聯合使用可增強抗腫瘤作用,並為先前接受過PD-L1+晚期治療的非小細胞肺癌患者提供潛在的治療策略。

NK細胞治療前景廣闊,未來可期!

經過幾十年的臨床研究,世界上已經實現了既增強了NK細胞活性,又成功增加了NK細胞的數量,完成了NK細胞回輸體內對抗癌細胞必備的兩項基本要求。目前,無論是中國、日本還是美國,NK細胞培養技術都已經非常成熟。除了採用體外活化的自體或異體NK細胞治療外,CAR-T療法的成功激發了人們對用CAR基因修飾NK細胞來增強其殺腫瘤能力的熱情。CAR-NK就是利用基因工程給NK細胞加入一個能識別腫瘤細胞,並且同時啟動NK細胞殺死腫瘤細胞的嵌合抗體。CAR-NK療法在胰腺癌、卵巢癌、結直腸癌、膠質母細胞瘤和神經母細胞瘤、肝癌等實體瘤方面的療效頗佳,還能特異性識別和高效殺傷乳腺癌腫瘤細胞,對多發性骨髓瘤療效顯著。

CAR-NK細胞療法是一個很有前途的臨床研究領域,對某些癌症患者具有良好的安全性和初步療效。與CAR-T細胞相比,CAR-NK細胞具有自己獨特的優點,但仍面臨著一些挑戰。這些挑戰包括細胞增殖的改善,使細胞毒性的啟動更有效,以及最終找到NK細胞的最佳重建方法。相信解決好這些問題,基於NK細胞優秀的抗腫瘤血統,極有可能在CAR修飾的武裝下為腫瘤治療帶來新的突破。鑒於CAR-T的成功、CAR-NK的快速發展,將CAR工程技術沿襲用於其他類型免疫細胞的工程化改造引起了研究者們極大的興趣。根據這種基因工程技術,CAR-NKT、CAR-巨噬細胞(CAR-M)、CAR-Treg、CAR-γδT等異軍突起,在腫瘤的免疫治療中展現出廣闊的前景。

 

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