干细胞外泌体源头供货

综述介绍:NK细胞生产的进展

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介绍

综述介绍:NK细胞生产的进展
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今天一起来学习NK细胞的生产技术,来自Nature的一篇综述。

基于自然杀伤(NK)细胞的免疫疗法是治疗多种癌症的有前景的方法。与T细胞不同,NK细胞通过不依赖于主要组织相容性复合体(MHC)的机制识别靶细胞,并且在不致敏的情况下直接杀死细胞。已经开发了几种获得大量具有高纯度和高细胞毒性的NK细胞的策略。这些策略包括使用细胞因子-抗体融合物、饲养细胞或膜颗粒来刺激NK细胞的增殖并增强其细胞毒性。各种材料,包括外周血单核细胞(PBMC)、脐带血(UCB)、诱导多能干细胞(iPSC)和 NK细胞系,已被用作产生用于免疫治疗的NK细胞的来源。此外,还开发了改善NK细胞增殖的基因改造技术,以增强NK细胞的功能。在这里,总结了扩增策略的最新进展,无论是否对源自各种细胞来源的NK细胞进行基因操作。

 

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NK细胞的挑战

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尽管通过使用各种策略(包括无饲养层系统、饲养细胞和一些已在临床试验中测试的NK细胞产品)获得具有高纯度和强细胞毒性能力的NK胞已经取得了巨大进展和发展, 基于NK细胞的免疫治疗仍然面临着一些挑战。在最近的临床试验中,注入的NK细胞数量范围为5至100×106个细胞/kg。主要挑战是获得大量用于临床的NK细胞。

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NK细胞的特点
  NK细胞以不受MHC分子限制的非特异性方式识别细胞上的受体蛋白。NK细胞的激活起始信号受到激活和抑制受体信号的整合的严格调控。与T细胞相比,NK细胞识别的抗原范围更广,但NK细胞识别的敏感性和亲和力不如T细胞识别。

 

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NK细胞的技术操作

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图1 用于免疫治疗的NK细胞来源和能力增强策略。各种类型的细胞,包括PBMC、UCB、iPSC和NK细胞系,已被用作产生用于免疫治疗的NK细胞的来源。已开发出基因修饰技术、分化方案和新型合成试剂以改善NK细胞功能。

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从PBMC扩增NK细胞

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PBMCs是NK细胞的主要来源之一,因为它们具有相对容易收集、易于体外扩增和无毒副作用的优点。然而,PBMC中NK细胞的比例仅为10-15%。已经开发了用于扩增PBMC衍生的NK细胞的方法,例如使用细胞因子和饲养细胞或膜颗粒的组合来刺激体外NK细胞扩增。这些不同的扩增系统显示出明显不同的NK细胞扩增效率水平。

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从脐带血扩增NK细胞

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已使用两种不同的方法从脐带血中获取大量NK细胞。一种方法是在UCB中扩增NK 细胞,另一种方法是诱导脐带血来源的CD34+造血干细胞和祖细胞(HSPC)分化为NK细胞,然后扩增。尽管与外周血(PB)衍生的NK细胞相比,UCB-NK细胞表达的KIR、NKG2C、DNAM1、粘附分子和IL-2Ra水平较低,而CD94/NKG2A和CXCR4水平较高,但UCB中的NK 细胞约为15-20%,略高于PB。此外,在某些条件下,离体扩增的UCB-NK细胞的细胞毒性已被证明与PB-NK细胞相似。

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从PSE或ESC扩增NK细胞

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PSC衍生的NK细胞不仅具有原代NK细胞和NK细胞系的优点,而且缺乏它们的问题。PB-NK和UCB-NK细胞很容易获得,但扩增的NK细胞的数量和纯度受供体的影响很大,而且产物通常是异质的。NK细胞系的细胞是同质的,在治疗患者时往往需要抑制此类细胞的增殖;然而,这种抑制也会影响抗肿瘤活性。

尽管研究表明从PSCs分化的NK细胞表现出不成熟的表型,例如更高水平的NKG2A表达,但研究还表明,PSCs可以被诱导分化为类似于原代NK细胞的NK细胞,例如表达多种NK的iPSC-NK细胞受体(NKG2D、TRAIL、CD16等)。

简而言之,iPSC或胚胎干细胞(ESC) 衍生的NK细胞已引起广泛关注,因为它们可以提供均质的、具有高细胞毒性的NK细胞产物。

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图2 目前,IPSC-NK的分化阶段可分为造血祖细胞分化阶段和NK分化阶段,分化系统可根据饲养细胞的存在分为两个系统。对于饲养系统(上图),一些异种基质细胞系,如OP9、M210-B4或S17,用于形成造血祖细胞(HPC)。然而,借助细胞因子(BMP4、SCF和VEGF)和小分子(Y-27632)的组合,也可以通过自旋胚状体(EB)获得HPC。随后,HPCs 与 MS-5、AFT024或EL08-1D2共孵育,伴随着细胞因子(IL-7、IL-15、SCF、Flt3L 和 IL-3 仅第一周)的存在,最终生成PSC-NK。对于无饲养层系统(下图),两个分化阶段不涉及异种基质细胞系,在细胞因子的组合下完成诱导。

 

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从细胞系扩增NK细胞

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目前,已有多种NK细胞系可供选择,包括NK-92、NKG、NKL、KHYG-1、YT、NK-YS、SNK-6 和IMC-1。NK细胞系NK-92已用于临床,被称为过继性NK细胞免疫疗法的“现成疗法”。NK-92细胞可以轻松扩增,倍增时间在24到36小时之间,无需依赖饲养细胞,并且只需要极少的基因修饰。然而,在输注到患者体内之前,应照射NK-92细胞,因为它们有发生恶性转化的风险,这限制了NK-92细胞的应用。

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未来,NK细胞的制造将包括细胞来源选择、生产系统选择、质量控制、产品储存和产品交付的过程(图3)。

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3 具备“现成/定制/自营”能力的“无人值守”智能NK细胞工厂。

NK细胞的制造主要包括几个系统:细胞储存系统,包括扩增起始细胞的储存和扩增后成品的储存;智能筛选系统,完成对不同来源或个体的NK细胞合适扩增系统的筛选,最大限度地提高NK细胞的产量和活性,为不同患者选择最适合的NK细胞产品(图4);

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4 捐赠者和接受者匹配系统。评估了每个供体的NK细胞生物标志物和每个受体的特征。匹配搜索引擎通过比较供体的NK细胞生物标志物和受体的肿瘤生物标志物,为受体选择最匹配的供体NK细胞,并通过选择可用的增强策略(如基因修饰和武装)提供NK细胞制造过程,以达到最佳预测功效。

生产系统,可实现全封闭和自动化 NK 细胞生产;质量控制系统,包括自动取样、测试结果评估和生产过程的智能调整。将上述系统连接起来,形成以人工智能为基础的细胞工厂,将大大提高NK细胞的扩增效率,充分利用现有已开发的NK细胞扩增系统和细胞资源,促进NK细胞治疗的应用。

 

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Advances in NK cell production

https://doi.org/10.1038/s41423-021-00808-3

Cellular & Molecular Immunology (2022)
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发布者:木木夕,转转请注明出处:https://www.cells88.com/cells/myxb/15247.html

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