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肿瘤治疗领域新利器,CAR-NK难点痛点如何突破?

2022年9月6日/医麦客新闻 eMedClub News/--嵌合抗原受体(CAR)是一种受体蛋白,可以赋予免疫细胞新的能力使其靶向特定的抗原蛋白。近几年来,CAR-T细胞疗法成功有目共睹,现在已经成为了治疗血液系统恶性肿瘤的成功疗法。然而,在多款CAR-T疗法步入临床后,这一治疗手段的局限性也愈发凸显CAR-T本身的细胞因子释放综合征风险,在实体瘤领域的发展受限,自体细胞疗法的高耗时以及较高的价格都促使业内探索更加即时安全有效的治疗手段。
 
NK细胞全名自然杀伤细胞(Nature killer cell),是先天免疫系统的一部分,具有抗肿瘤细胞毒性,并且无需细胞因子和趋化因子的作用,可以识别并且杀死肿瘤细胞,有潜力成为通用型疗法。
 
与CAR-T疗法相比,CAR-NK疗法的优势显而易见。CAR-NK细胞几乎不会引发移植物抗宿主病(GvHD),细胞寿命较短因此未知风险较低,产生的细胞因子主要是IFNγ和GM-CSF,不宜引发细胞因子综合征,也不需要抗原呈递,起效速度更快且具有更广谱的抗肿瘤作用。
 
在这种情况下,CAR-NK细胞疗法异军突起,热度逐渐上升,临床前研究的数量也逐年增加。

临床证实安全有效

目前不少企业参与进CAR-NK疗法的赛道,总计由35项在研或终止的临床试验。CAR-NK疗法大多仍处于1期临床试验阶段,少部分进展到了2期临床,尚未出现开始3期临床的CAR-NK药物。

在针对血液瘤的CAR-NK疗法中,靶点大多集中在CD19,其余还有BCMA、CD33以及CD22;针对实体瘤的靶点则包括了NKG2D,ROBO1,间皮素以及PSMA。从目前已经公布的临床数据来看,CAR-NK疗法确有治疗肿瘤的潜力,例如,Nkarta靶向CD19的通用型CAR-NK细胞疗法,在治疗复发/难治性B细胞淋巴瘤的临床试验中,高剂量组6名患者中5名获得了部分缓解(83% ORR),其中3名获得了完全缓解(50% CR)。治疗过程中也并未出现细胞因子综合征以及神经毒性等副作用。

开发存在难点痛点

CAR-NK疗法的疗效与安全性毋庸置疑,然而这一疗法目前进展较慢,且暂时无法大规模应用于临床治疗,仍存在包含体外扩增难转染效率低等一系列问题。
结构
现阶段多数CAR-NK细胞所使用的CAR分子结构都是为CAR-T细胞设计的,虽然在NK细胞中也可以发挥作用,但仍需要改进。不少研究者仍在对CAR分子进行设计和优化,使其更适合NK细胞。研究表明,表达有NK细胞特异性的共刺激信号,共刺激分子2B4CAR的NK细胞具有更强的增殖能力、细胞因子分泌能力和抗肿瘤活性,这说明NK特异性的共刺激信号分子对于增强CAR-NK效用方面具有重要的作用。
 

肿瘤治疗领域新利器,CAR-NK难点痛点如何突破?

▲ CAR构建体结构图 图源:参考资料1

增殖
NK细胞占外周单核细胞的10%左右,在用于治疗时需要进行筛选和扩增,同时需要完全清除T细胞,以减少其带来的移植物抗宿主病。目前,人外周单核细胞(PBMC)是最主要的NK细胞来源,具有较强的细胞毒性,但增殖能力较弱。NK细胞的另一个主要来源是脐带血(UCB),通过这种方式产生的NK细胞表现出不成熟的表型,但细胞毒性较低。这两种来源均难以实现标准化。
针对这一困难,目前已有在研的iPSC诱导的NK细胞,这种方式制备的NK细胞与UCB来源相同,都以不成熟的NK细胞为主。iPSC具有在培养物中进行基因工程和无限扩增的能力,能够实现CAR-iPSC的制备并且进行大量生产,提供了一个高度均一的CAR-NK细胞的稳定来源。iPSC诱导NK细胞主要包括生成克隆iPSC系、诱导衍生出目标细胞产物以及扩增培养,最终进行冻存及储存。

妙顺生物TPCS提供PBMCUCB两种不同来源的不成熟NK细胞分离、筛选与鉴定服务,助力CAR-NK研究。

 

肿瘤治疗领域新利器,CAR-NK难点痛点如何突破?

▲ 构建工程免疫治疗的iPSC平台 图源:参考资料2

转染
目前NK细胞的CAR转染的方式较多,类似于包含逆转录病毒和慢病毒在内的病毒载体,CRISPR-Cas9以及转座子系统等非病毒载体
广泛应用于CAR-T细胞疗法的逆转录病毒载体同样可以应用于NK细胞,已有研究表明只有单剂量的逆转录病毒载体才能在预刺激的NK细胞中达到所需的CAR转导效率,并且逆转录病毒的CAR修饰的NK细胞可长期存在。然而,逆转录病毒独特的复制能力允许转基因稳定整合到靶基因组和长期CAR表达,但仅限于分裂的NK细胞。此外,逆转录病毒载体在受体中具有高突变率和不受控制的免疫反应。
慢病毒不依赖于细胞周期进程,可以成功地转导到循环和非循环的NK细胞中。然而,原代培养的NK细胞通常需要用病毒载体进行多轮转导才能达到足够的转导效率。慢病毒载体的半随机整合仍然存在插入突变和失调的风险。
利用CRISPR-Cas9,可以有针对性地将CAR整合到NK细胞的基因组中,防止异常病毒的非特异性和半随机基因整合。转座子系统的应用则满足了高效、永久的转基因表达、低免疫原性和无遗传毒性的要求。常见的转座子包括piggyBac和睡美人,其中基于睡美人的CAR修饰细胞目前正在进行临床试验。

小结

CAR-NK疗法必然会在未来成为肿瘤治疗的高效手段。目前针对CAR-NK疗法存在的难点,专业人员正坚持推进新技术的研发。其中,针对NK细胞的CAR也在设计与改进过程中,能提升该疗法的持久性和对肿瘤的杀伤作用;iPSC技术可以为这一领域提供更稳定的细胞材料,所产生的iPSC来源的CAR-NK可以实现细胞的体外快速大量扩增,有效解决体外扩增难问题;转染平台也在升级改进以提升转染效率。
 
虽然目前这一细胞疗法仍然处于临床早期,但其治愈肿瘤的潜力已经得到了证实,未来必将为更多肿瘤患者提供通用即时的、相较于CAR-T而言价格更易于接受的治疗方案。
妙顺生物TPCSCAR-NK研究提供稳定的细胞材料解决方案,协助研究人员获取合适的起始材料。

参考资料:

1.Natural Born Killers: NK Cells in Cancer Therapy. Cancers (Basel). 2020 Jul 31;12(8):2131

2.https://fatetherapeutics.com

发布者:木木夕,转转请注明出处:https://www.cells88.com/cells/myxb/16332.html

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