NK/NKT細胞治療與癌症治療解析

什麼是自然殺手細胞(Nature killer cell; NK)呢?它是源自於淋巴球的細胞,簡單的講,淋巴球分為 B細胞、T細胞及非T非B細胞,B淋巴球負責製造抗體以抵禦外來抗原的侵入並破壞它。T淋巴球負責呈現抗原,連繫吞噬細胞與B淋巴球及自然殺手細胞進行聯合做戰,以消滅細菌或癌細胞,也調控抗體的適當性,T淋巴球也分為幫助性及抑制性淋巴球。自然殺手細胞就是人體的終極戰警,細胞內有許多顆粒,所以也稱為LAK cell (lymphokine activatied killer cell),因此癌細胞的天敵就是有此功能,強悍的自然殺手細胞,而抗體可作為武器,巨噬細胞及T細胞則為聯合作戰指揮司令部。

癌症的治療傳統上分為手術切除、化療及放療,近十幾年來多了標靶治療以阻斷癌細胞生長之訊息傳導,雖然在惡性淋巴瘤及慢性骨髓性白血病收到了空前的成效。但對乳癌、肺癌及大腸癌只收到延長生命、增加無病存活期,但仍然無法改善治療率,但對黑色素皮膚癌、腎臟癌、肝癌仍一籌莫展,其最大的原因是化療無效,以抑制血管新生的標靶治療也效果有限,畢竟諸類癌細胞可以很快地逃離化療及分子訊息阻斷之攻擊。其實醫界在近30年前就知道這些問題,在美國NCI國家癌症研究中心就開始著手IL-2介白素高劑量或併用干擾素治療,雖有少數成功病案,但副作用太大,也相當昂貴。目前在腎臟癌的發展已被TKI酪胺激酶抑制劑或m TOR 抑制劑取代,但在黑色素癌之應用,也被其他標靶及BRAF基因阻斷所取代。

但是免疫治療仍是最重要的治療方式之一,只是以前做法是體內注射IL-2及干擾素,近十年來改為體外培養自然殺手細胞,稱之為收養性免疫療法(adoptive immunotherapy),目前NK細胞療法很夯,大部分臨床研究在美國,但是日本比歐美流行,中韓也急起直追。選擇的癌症為急慢性血癌、淋巴癌、腦瘤、黑色素癌、多發性骨髓癌、乳癌、腎臟癌、卵巢癌、軟組織類肉瘤。但多數仍處於第I、II期之臨床前期試驗尚未進入臨床廣泛運用。

NK細胞療法分為三類,自體的、異體的以及細胞株(cell line)培養的。自體的 NK cell源自周邊血分離出NK cell後加入培養基(包括IL-2、 IL-12、 IL-15、Gm-CSF、SCF), 在體外培養擴充,增加數量,並教育NK細胞,提高接觸、對抗及攻擊癌細胞能力。基本上會罹患癌症且短期復發者,咸信其NK細胞能力是有缺陷的,俗稱體質免疫力弱。這種缺失是先天的,多半非後天食療可以改善,其中遺傳也是重要原因,所以有此問題者即使使用高劑量化療佐以自體幹細胞移植也同樣會復發,但科學家相信此缺陷可以經由體外擴充NK cell及教育其攻擊能力,如對C-Kit ligand的結合能力可經由IL-15刺激而改善。第二種是異體的NK細胞,做CD34+陽性之幹細胞取代培養後取CD56+陽性之NK細胞加以擴充。但是注入病人身上會有MHC class I人體組織抗原表現,要能被認識,不被自體破壞,仍須借助所謂 anti-KIR抗體來加強自然殺手細胞順利達陣並摧毀、毒殺癌細胞。這裡要求很多免疫呈現辨別容忍的各種複雜機轉。

但是上述兩種方法都有其來源不穩定、細胞擴充數目不一、免疫抗原性及毒殺效果不均之結果。同時或許需要進行許多次的NK細胞療法才有效,但是卻很難重新複製一遍。故目前發展第三種方法,從實驗室NK細胞株中,提煉擴充後注入人體,那麼不同的病人可能接受相同的NK細胞株 ,其優點是品質穩定,可多次治療,缺點是非客製化,療效如何才是重點。本公司將來會結合上述不同的NK細胞治療,並用自體及特定細胞株的NK細胞來提供臨床治療。

自然殺手細胞(NK細胞)是一種不同於T、B淋巴細胞的大顆粒淋巴細胞,其細胞表面分子具有CD3-/CD56+的特徵,約占人體所有淋巴細胞的10%~15%。NK細胞主要源自於人類骨髓內的造血幹細胞(Hematopoietic stem cells, 簡稱 HSC),造血幹細胞會先分化成骨髓前驅細胞(Myeloid precursor cells)及淋巴前驅細胞(Common lymphoid precursor),而淋巴前驅細胞可進一步分化為NK細胞、T細胞及B細胞。

NK細胞與其他細胞之不同之處,在於其不須先經過一段時間的免疫刺激,即可針對癌細胞進行非專一性的攻擊,並且可釋放特殊細胞激素,作為細胞活化之標記。在辨識細胞是否為正常細胞或癌細胞部分,T細胞須透過辨認體內細胞的主要組織相容性複合體第一型(MHC class I),T細胞的毒殺能力才會啟動。但NK細胞能找出具有活化配位體但不具有MHC class I之細胞,接近目標細胞後,NK細胞可分泌穿孔素(Perforin),使目標細胞膜破洞並形成一管道,並經由注入一種蛋白酶(Granzyme),使目標細胞內部發生溶解而出現細胞凋亡(Apoptosis)達到摧毀目標細胞的功用。因此有些癌症細胞想藉由MHC class I的隱藏,以逃避專一性免疫系統T細胞的辨認,但此時,自然殺手細胞就可發揮搜尋這些隱藏MHC class I的癌細胞並進行摧毀的作用。

NK細胞主要分佈於人體周邊血液系統,因此透過抽取血液,後續再將NK細胞分離出來,並加入特定細胞激素經由14-20天左右的培養,便可使NK細胞大量增生和活化,這些活化的NK細胞最後可經由一般點滴方式,就能將這群優質的免疫細胞軍隊注射回人體,發揮毒殺癌細胞的作用來抑制腫瘤的增大或癌細胞擴散,甚至使其縮小或消失。

自然殺手細胞負責摧毀遭感染細胞,由細胞釋出的求救信號「細胞激素」(cytokines)活化。另一免疫系統稱為後天免疫系統,這些淋巴細胞名為B和T細胞,擁有「免疫記憶」,意味它們能記住捲土重來的入侵者。NKT能發揮作用,即是利用此種免疫記憶。藉由引進失去功能病原體(或其片斷)至人體內,後天免疫系統能學會辨識和摧毀數年甚至數十年後的相同入侵者。

 

自然殺手細胞正在攻擊細菌(網絡圖片)

NKT藉由在感染後,部分NK細胞躲藏在淋巴組織內,模仿後天免疫系統的淋巴細胞,以便在病毒捲土重來時能作出更快速和更佳的反應。研究顯示這些「記憶」細胞專一攻擊性及作用會促使在感染體內,因接觸相同刺激體,在不到一週內,體內就出現大量特定病毒NK細胞,保護牠們對抗該疾病。美國科學家發現,以往被視為免疫系統中對抗微生物的魯鈍武器——自然殺手細胞(NK cells),其實也相當精密,擁有記住以往入侵者的記憶力。在此之前,自然殺手(Natural Killer)細胞一直被歸類為先天免疫系統的一部分。就人類演化而言,先天免疫系統被視為古老的基本回應系統。它對每次遭感染時的防衛反應都宛如全新入侵事件般。種種研究報告均表示,由於這項發現,對NK細胞的既有思維應該「徹底改變」。

目前的臨床試驗中有單獨用NK細胞,也有併用化療,以急性骨髓性白血病而言,八成病人在初次引導及鞏固性化療後可以達到完全緩解,但有六成病人會復發,必須進行骨髓及幹細胞移植 ,其中年長不適合移植,吾人可以應用NK細胞療法來增強自然殺手細胞免疫功能,以持續毒殺殘存的癌細胞,不使其坐大,那應可以期待不會復發。當然是當地引進異體的自然殺手細胞  也可能有GVH、GVL的移植物排斥效應,藉此效應來提高毒殺腫瘤、增強ADCC(因抗體導引細胞毒殺作用)以進一步完整人體免疫功能之大藍圖。

NK/NKT 毒殺癌細胞及病毒已證實其效益,現在存在的問題是多少量的自然殺手細胞,才足夠引起有效的免疫毒殺效果?且不會有嚴重的副作用。其次是間隔多久需要進行一次?總共要治療多少次?又必須多少殘存腫瘤才可以進行?又怎麼知道注射進去的NK細胞到那裏去了,會不會沒有進入腫瘤而分布到其他地方?有賴臨床更多證據來說明 。

結論
NK/NKT細胞療法應是繼標靶治療後最具醫學機轉的終極療法之一,有些人罹癌,雖前期預後因子不佳,但最終得到治癒。有些人前段表現亮眼,最後卻復發,其中最大的原因是個人體質免疫力。相信,標靶治療因機轉複雜,其中不具決定性因素,光靠標靶治療,許多癌症仍是絕症,但NK/NKT細胞治療將會是未來十年、二十年的研究及治療新方向。