NK細胞療法未來的方向

自然殺傷細胞(Natural killer cell,NK細胞 ),是一類先天淋巴細胞,具有識別和消除病毒感染細胞及腫瘤細胞的能力。隨著CAR-T細胞療法取得了顛覆性成功,大家對對NK細胞在抗腫瘤免疫療法中的潛力也興趣倍增。在臨床上,第一代NK細胞療法取得了可喜的效果,顯示出令人鼓舞的療效和良好的安全性。國際頂級期刊Nature Reviews Cancer (IF=69.800)雜誌上的一篇綜述,作者介紹如何增加NK細胞毒性和壽命的各種方法,迎接挑戰和抓住機遇,並從臨床開發經驗教訓中指導下一代NK細胞產品的設計。

NK細胞來源和供體選擇
NK細胞發現於20世紀70年代,主要與殺死感染的微生物和惡性轉化的同種異體和自體細胞有關。在人體內,NK細胞來源於CD34+共淋巴祖細胞。據估計,NK細胞的半衰期大約為7~10天,它們通過與DC細胞的相互作用發揮關鍵的免疫調節功能。
NK細胞的來源廣泛,包括外周血、臍帶血、多能幹細胞(ESC和 iPSC)和NK細胞系(如NK92細胞系等) 。所有來源都可以提供具有臨床意義的細胞劑量,適合製備CAR-NK,並已過渡到人體研究。每個來源都有優點和潛在的挑戰。CAR-NK細胞已成功從包括臍帶血在內的不同平臺進行工程設計。

外周血或臍帶血來源
原代NK細胞可以從外周血(PB-NK細胞)中收穫或來自臍帶血(CB-NK細胞)。PB-NK細胞,是2005年由Dario Campana領導的首次成功將CAR構建體遞送到NK細胞中的平臺。PB-NK細胞為目前正在臨床試驗的各種產品提供了基礎材料。
誘導多能幹細胞來源
iPSC是NK細胞的一個的來源,iPSCs可高效擴增,還能體外分化。通過iPSC可以製造大量遺傳背景一致的NK細胞產品。iPSC的製備需要種子細胞少,可大量培養,成本較低,可實現自體供給,免疫原性較低。iPSC來源的NK細胞有兩個缺點,第一,表達低水準的CD16。第二,iPSC可能含有“表觀遺傳記憶”,而這可能會影響與供體細胞不同的特定細胞譜系的發育。
NK細胞系來源
NK-92是第一個獲得美國FDA批准進行臨床試驗的NK細胞,是一種均勻的、永生的NK淋巴瘤細胞系,可以離體擴增。NK-92細胞缺乏大多數KIRs的表達,因此不太可能被抑制。然而,在患者給藥之前需要照射NK-92衍生的細胞產物,這影響體內的長期持久性和整體性治療潛力。另一個缺點是,由於缺乏CD16表達,NK-92細胞缺乏通過ADCC介導細胞殺傷的能力。

如何增強NK細胞功能

嵌合抗原受體
CARs是合成的融合蛋白,包括細胞外抗原識別域和觸發細胞活化的細胞內信號傳導部分。CARs可以在免疫效應細胞上表達,以重新程式設計其對特定靶點的特異性。CAR-T細胞療法是第一個出現的。此後,傳統上為T細胞設計的CAR已被用於CAR-NK細胞的產生,研究表明這些細胞可以靶向特異性腫瘤,同時保持理想的安全性。細胞內抗原以肽-HLA複合物的形式存在,通過TCR檢測。工程NK細胞表達TCR可以檢測這種肽。TCR-NK細胞,被證明可以引發抗腫瘤反應。
NK細胞銜接器
NK細胞銜接器,可以將NK細引導到腫瘤部位,通過觸發NK細胞上的啟動受體來引發強烈的抗腫瘤反應,同時結合腫瘤細胞上的目標抗原。開發策略包括三個特異性或四個特異性設計,靶向腫瘤上的多種抗原,或通過交聯細胞因數部分,促進NK擴增和存活,旨在增強抗腫瘤作用。細胞銜接器的使用,因此代表了一種更簡單,成本更低的製造工藝,來提供能夠誘導CAR樣活性的產品

細胞因數
細胞因數,可以增強NK細胞毒性,並促進NK細胞增殖。連續的離體刺激,會使NK細胞“細胞因數上癮”,並在沒有體內細胞因數支援的情況下輸注這些細胞時會降低持久性。通過基因工程,NK細胞被修飾以產生細胞因數,維持細胞效力,增殖和持久性。這種自分泌維持引起了人們的極大興趣,CAR-NK細胞正在出現。
克服免疫抑制
腫瘤通常表現出異常的代謝行為,導致腫瘤生存環境中乳酸水準升高以及有毒分解代謝物,腺苷和活性氧的濃度增加。此外,腫瘤微環境(TME)內,存在不斷增殖且功能失調的脈管系統和免疫抑制細胞亞群,導致進入TME的各種免疫效應細胞發揮不出作用。
為了克服免疫抑制,目前的策略集中在兩個方面:

  • 改變腫瘤的代謝構成或修改免疫細胞中的基因表達程式,以保護它們免受TME中抑制性代謝物的侵害;
  • 通過小分子抑制劑或拮抗抗體阻斷腫瘤細胞上的CD73克服腺苷介導的免疫抑制。

臨床前研究中,通過基因編輯刪除CAR-T細胞和CAR-NK細胞中的腺苷A2A受體,顯示出抗腫瘤的功效。
阻斷免疫檢查點
腫瘤可逃避免疫監視(比如免疫檢查點的參與),使用相應單抗可逆轉NK功能障礙。然而,通過單抗來調節患者的免疫細胞,但需要多次輸注。隨著基因編輯技術的進步,NK細胞可以被穩定修飾,從而增強NK細胞功能。此外,在確定CISH(細胞因數誘導的含SH2蛋白)作為NK細胞功能的關鍵負調節蛋白後,設計了缺乏這種細胞內細胞因數檢查點的CAR-NK細胞,其代謝適應性和抗腫瘤活性明顯提升。
加強NK細胞向腫瘤的運輸
NK細胞進入和穿透腫瘤的能力,是有效抗腫瘤免疫的關鍵。NK細胞與其他免疫細胞類似,通過趨化因數受體及其在TME中分泌的同源配體的動態相互作用被引導到腫瘤部位。由於內化和降解導致趨化因數表達的迅速喪失,因此,採用基因工程來為NK細胞配備穩定的異位趨化因數受體,是未來CAR-NK發展的一個方向。
臨床經驗教訓
CAR-T細胞治療,讓一些患者實現了長達十年的有效治療。NK 細胞具有獨特的抗腫瘤效應不受MHC限制的細胞毒性產生細胞因數和免疫記憶等功能,使其成為先天性和適應性免疫反應系統中的關鍵角色。早期臨床資料表明:NK細胞非常適合用於異體治療環境。雖然安全性結果令人鼓舞,但還需要進一步研究以闡明同種異體NK細胞是否能夠逃避T細胞的排斥反應以獲得長期持久性。臨床研究表明,NK細胞在治療血液系統惡性腫瘤方面具有安全性和有效性。重要的是,無論採用哪種方法,NK細胞療法都一直顯示出良好的安全性。迄今為止,沒有觀察到CRS或GVHD。然而,大多數報導的成功僅限於血液系統惡性腫瘤,並非所有患者都對NK細胞治療有反應,有些患者最終會復發。
無論如何,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。相信,CAR-NK細胞療法可能會導致腫瘤免疫治療的革命性進展。

來源: 細胞與基因治療領域