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NK 细胞疗法:癌症治疗的新星

中国吉林大学第一医院肿瘤中心的研究人员Nawen Du, Feifei Guo等2021年8月在Cancers (Basel).发表了题为NK Cell Therapy: A Rising Star in Cancer Treatment的研究报告指出:NK 细胞疗法癌症治疗的新星。

 

研究报告指出,这是一种称为免疫疗法的癌症治疗方法已在医学领域流行起来。在这种情况下,免疫细胞被增强以有效对抗癌症。自然杀伤(NK)细胞是一种在免疫疗法中具有显着应用潜力的免疫细胞。研究证明癌组织中 NK 细胞的数量低于正常水平,这有助于癌细胞的生长。此外,NK细胞的免疫功能会受到损害,从而干扰抗癌免疫。正在进行许多研究,以制定基于增加 NK 细胞数量和增强其活性的癌症治疗策略。

在过去的十年中,癌症免疫疗法经历了复兴,尤其是免疫检查点阻断和嵌合抗原受体(CAR)-T细胞疗法的成功。尽管已经观察到持久的临床缓解,但只有少数患者受益,副作用仍然是一个问题。

 

自然杀伤 (NK) 细胞是先天免疫系统的关键组成部分。多项临床研究证实了 NK 细胞与癌症发展之间的密切关系。NK细胞细胞毒性较低的个体更容易患癌症。此外,具有较高激活受体表达和较高 NK 细胞细胞毒性的个体患癌症的风险降低,预后更佳。这些事实强调了 NK 细胞在癌症免疫监视中的重要作用。

 

与其他免疫疗法相比,NK细胞疗法有其优势。凭借其主要组织相容性复合物 (MHC)-抗原刺激独立的细胞毒性、更好的安全性和“现成”制造的高可行性,NK 细胞显示出治疗癌症的巨大潜力。

 

然而,癌症患者体内NK细胞的数量和活性普遍受到抑制,NK细胞的功能受到癌症微环境中一系列抑制因素的影响;因此,专注于恢复 NK 细胞效应功能的策略正在临床试验中进行研究。

 

除了将 NK 细胞输注作为单一疗法外,还探索和证明了根据该过程各个方面的各种优化方法,包括 NK 细胞的来源、扩增、持久性、靶向性和细胞毒性。

 

此外,NK细胞输注与其他化合物,包括细胞因子和抗体相结合,显示出更好、更安全的治疗效果。因此,该研究报告就NK细胞在癌症治疗中的作用机制以及NK细胞治疗在临床实践中的现状进行了探讨。

 

NK 细胞生物学和功能

 

人 NK 细胞来源于骨髓中的 CD34+ 造血干细胞,广泛分布于淋巴和非淋巴组织,如血液、肝脏、子宫和脾脏。

 

对 NK 细胞特性和表型的分析表明,具有不同成熟阶段和解剖位置的 NK 细胞群存在功能异质性。不同成熟阶段和功能特征的 NK 细胞通过受体的表达来区分。CD56 是 NK 细胞上表达的重要标志物,提供了 NK 细胞的功能分类。

 

人 NK 细胞可分为 CD56bright 和 CD56dim 亚群,这两个亚群都参与抗癌免疫,具有不同的功能作用,如下所述。大多数未成熟 NK 细胞主要转变为次要的 CD56bright 细胞群(约 5%),然后下调 CD56 表达并转化为主要的 CD56dim 细胞群(>90%),开始表达 CD16(FcγRIII)并获得强大的细胞毒性。幼稚 CD56bright NK 细胞主要存在于扁桃体、脾脏和淋巴结中,组织驻留 NK 细胞主要是 CD56bright。

 

作为先天免疫系统的介质,NK细胞具有两个主要功能:细胞毒作用和免疫调节。在没有预激活的情况下,NK细胞可以通过释放穿孔素和颗粒酶来识别和杀死异常细胞。

 

此外,杀伤激活受体 (KAR) 刺激 NK 细胞可诱导死亡配体的表达和释放,包括肿瘤坏死因子-α (TNFα)、Fas 配体 (FasL) 和 TNF 相关的凋亡诱导配体 (TRAIL) ,触发凋亡途径。

 

作为调节细胞,NK 细胞分泌一组细胞因子和趋化因子,包括干扰素-γ (IFN-γ)、白细胞介素 (IL)-10、CCL3、CCL4、CCL5 和淋巴细胞趋化素,它们可以连接先天免疫和适应性免疫。

 

NK 细胞活性由 NK 细胞上表达的受体精确调节。正信号激活受体和负信号抑制受体共同介导 NK 细胞与靶细胞相遇的结果。许多 NK 细胞抑制受体对 MHC I 类分子具有特异性,这些分子几乎在每个健康细胞中都表达,但在感染细胞或癌细胞中不存在。通过识别自身分子,MHC-I,NK 细胞使用它们的抑制性受体、杀伤性免疫球蛋白样受体 (KIR)(人)/Ly49(小鼠)来检测“丢失的自我”。另一种抑制性受体 CD94-NKG2A 异二聚体在人和小鼠物种中均有表达。

 

NKG2A 在细胞质尾部具有基于免疫受体酪氨酸的抑制基序,在与非经典人类白细胞抗原 (HLA) I 类分子 HLA-E 结合后触发抑制信号,该分子通常由所有细胞表达。

 

此外,抑制性白细胞免疫球蛋白样受体-1 (LIR-1) 也在与 HLA-G 结合的 NK 细胞上表达,在识别 HLA I 类分子方面补充了 KIR 和 CD94/NKG2A 。其他抑制性受体包括 TIGIT、CD96、LAG3 和 PD-1,对于维持 NK 细胞的自我耐受性至关重要。然而,这些受体随着癌症进展而上调,导致 NK 细胞耗尽状态。这些“检查点”是癌症免疫治疗中的药物靶点。

 

NK 细胞对于防御致癌作用至关重要

 

在接受同种异体干细胞移植的白血病患者中,NK 细胞是第一个在 T 细胞发挥其功能之前出现并发生反应的淋巴细胞。

 

此外,具有较高 NK 细胞细胞毒性水平的个体癌症发病率较低,证明了 NK 细胞的强大免疫监视能力。CD56dim 亚群构成循环(血液、肺和脾脏)中的大多数 NK 细胞,具有更强的细胞毒性和对癌细胞刺激的更高反应性。尽管它们的丰度相对较低,但 CD56bright NK 细胞在响应 IL-12、IL-15 和 IL-18 的刺激时具有很强的细胞因子和趋化因子产生能力。

 

此外,通过产生 IFN-γ 和趋化因子,NK 细胞促进树突状细胞、巨噬细胞和 T 细胞的成熟和活化,从而发挥其抗癌功能。这种免疫调节特性证明了 NK 细胞在对致癌作用的早期免疫反应中的重要作用(图 1)。

 

NK 细胞疗法:癌症治疗的新星

 

循环 NK 细胞被淋巴细胞分泌的趋化因子招募到致癌部位,而效应器功能由表面受体传递的信号不平衡触发。NK 细胞激活受体的配体通常在正常细胞上表达不佳。然而,在癌细胞中,异常的细胞增殖会导致 DNA 复制应激和基因组不稳定性,最终诱导应激细胞中 NKG2D 和 DNAM-1 配体的表达。

 

NK 细胞上激活受体 NKG2D 和 DNAM-1 的表达也调节其在急性髓性白血病 (AML)、骨髓增生异常综合征、多发性骨髓瘤和卵巢癌患者中的裂解能力。

 

此外,响应 CD16 识别触发 ADCC。IgG-Fc 受体的不同同种异型触发 NK 细胞介导的 ADCC 的不同活性,这可以预测临床试验的结果。增强 NK 细胞介导的 ADCC 的策略,包括 Fc 片段修饰或抗体工程,正在作为治疗选择进行研究。还正在探索预防 CD16 脱落或与靶向 NK 细胞中共同受体的药物联合使用。

 

此外,癌细胞失去或下调 MHC I 分子的表达以逃避 CD8+ T 细胞的识别,这将打破 NK 细胞的抑制状态,从而触发其效应功能。NK 细胞快速合成穿孔素和颗粒酶并将其释放到突触间隙中,从而引发细胞凋亡,而死亡配体介导的细胞凋亡则发生较晚。

 

在几项试验中,同种异体 NK 细胞介导血液癌细胞的裂解,这与基于 KIR 配体错配的更好结果相关。此外,NKG2A 和 LIR-1 的双重阻断可提高 KIR-NK 细胞的细胞毒性,并导致 AML 或急性淋巴细胞白血病细胞的显着杀伤;因此,癌细胞裂解需要消除对 NK 细胞的抑制作用。

 

NK 细胞在抗癌过程中是必不可少的,尽管它们在肿瘤微环境 (TME) 中具有较差的浸润性和较低的细胞毒性能力。由于癌症的发生和发展与NK细胞的功能障碍有关,因此增强NK细胞的功能是抗癌免疫的必要条件。

 

NK细胞疗法

 

自体 NK 细胞的过继转移被认为是一种可行的方法,因为 NK 细胞来源方便,不需要免疫抑制,并且移植物抗宿主病的风险低。然而,外周血中循环 NK 细胞数量的增加未能产生预期的治疗反应,这可能是由于自身 HLA 分子的抑制。此外,与同种异体 NK 细胞相比,自体 NK 细胞通常来自经过大量预处理的患者,其扩增效率和细胞毒性有限。因此,这些限制限制了自体 NK 细胞输注的持续探索。

 

在同种异体 NK 细胞输注治疗中,供体 NK 细胞上表达的抑制性 KIR 与受体的 HLA 配体之间的不匹配会引发 NK 细胞的同种异体反应性。为了避免受体对同种异体 NK 细胞的免疫排斥,在过继转移之前需要进行非清髓性化疗。研究表明,AML 患者在大剂量环磷酰胺和氟达拉滨输注半相合 NK 细胞后可达到完全缓解。值得注意的是,淋巴清除调理治疗有助于显着增加内源性 IL-15 水平,这对于供体 NK 细胞的扩增和持久性至关重要。

 

总体而言,已经探索了各种增强 NK 细胞输注活性的策略。

 

NK细胞作为重要的免疫调节细胞,在癌症免疫监测中发挥着重要作用。然而,在癌症进展过程中,NK细胞的功能和特征会受损或发生转变。由于多种免疫抑制因子,尤其是 TGFβ,NK 细胞在 TME 中的功能受到抑制。因此,越来越多的研究通过细胞因子和阻断抗体来增强 NK 细胞的抗癌功能。技术限制阻碍了 NK 细胞疗法的发展。然而,技术进步促进了 NK 细胞的产生、扩增和离体基因改造,从而增强了 NK 细胞治疗的抗癌特性。NK细胞疗法单独或联合其他药物的治疗效果已在多项临床试验中得到广泛证实,进一步的临床前研究正在进行中。因此,有理由相信 NK 细胞疗法可能是一种有前途的癌症治疗选择。

发布者:木木夕,转转请注明出处:https://www.cells88.com/cells/myxb/12359.html

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