NK細胞進入體內後24小時內消除癌細胞！它的分泌物外泌體也是抗癌能手
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。
（2）NK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。
（3）NK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：
- 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).