【干活】肿瘤NK细胞免疫疗法大揭秘

一个月前,一位名叫张煜的医生在知乎发文,公开质疑上海某三甲医院同行,在治疗癌症时蓄意诱骗治疗、擅改治疗方案、违规用药,导致患者生存期明显缩短,花费翻10倍。张煜的质疑指出,肿瘤患者的治疗方案不合理,且在治疗中违规使用尚未获批用于临床的自然杀伤细胞(Natural killer cell,NK细胞)免疫疗法。

张煜医生实名质疑同行不规范诊疗一事持续发酵,引起了国家卫健委相关部门和社会各界的广泛关注,NK细胞免疫疗法成为其中争论焦点之一。NK细胞免疫疗法是近年来发展迅速的肿瘤治疗的研究热点之一,NK细胞在抗肿瘤过程中发挥着什么作用?什么是NK细胞免疫疗法?本文带您一探究竟。

NK细胞抗肿瘤作用机制

NK细胞是固有免疫系统的重要成员,是人体内抵挡病原入侵和恶性肿瘤第一道防线的重要组成之一。NK细胞是如何发挥抗肿瘤作用的呢?原因很简单,主要是由于NK细胞独特的识别机制,如图1所示,使它能快速、直接地发挥抗肿瘤的作用。

NK细胞发挥作用是非MHC分子限制性的,通过抑制性和激活性信号的动态平衡实现。NK细胞的抑制性受体,主要是抑制性Ig样受体(KIRs)和异二聚体C型凝集素受体(NKG2A),可与细胞表面的MHC-I结合并传递抑制信号。正常细胞表达足够量的MHC-I 类分子,使NK细胞“沉默”,避免被“误杀”。但是肿瘤细胞在生长发展的早期,大部分情况下都会选择降低MHC-I 类分子的表达来避开免疫系统的监视。

此时,NK细胞因肿瘤细胞丧失正常表达的MHC-I类分子而使其抑制受体功能丧失,NK细胞活化。NK细胞表面的激活性受体,如C型凝集素样活化免疫受体(NKG2D),与肿瘤细胞表面异常或上调表达的非MHC-I类分子配体结合,通过释放含有穿孔素和颗粒酶的细胞质颗粒直接杀伤肿瘤细胞。

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图1:NK细胞通过平衡信号对靶细胞作出反应

NK细胞表面的Fas配体与肿瘤细胞表面Fas相互作用也可诱导肿瘤细胞凋亡。此外,抗体依赖的细胞介导的细胞毒性(ADCC),通过Fc受体,可触发NK细胞对被抗体结合的肿瘤细胞的脱粒作用杀伤肿瘤细胞。除了直接诱导细胞毒性,NK细胞还通过产生促炎细胞因子(包括IFNγ和TNF)对肿瘤细胞产生应答。这些多效蛋白不仅能增强CD8 T细胞的应答能力,还对肿瘤细胞具有有效的抗增殖、抗血管生成和促凋亡作用。

NK细胞相关免疫疗法

近年来,旨在提高和恢复NK 细胞抗肿瘤活性的研究如火如荼地开展。NK细胞免疫治疗策略主要包括NK细胞过继性免疫疗法,嵌合抗原受体(CAR)NK细胞疗法,免疫检验点抑制剂增强NK细胞的抗肿瘤活性等。

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图2:NK细胞相关免疫疗法

NK细胞过继性免疫疗法

NK 细胞过继性免疫疗法是细胞生物治疗方法之一,通过向肿瘤患者回输经体外诱导培养的NK 细胞,使其在机体中发挥直接或间接杀伤肿瘤细胞的作用,从而达到治疗肿瘤的目的。

过继转输NK 细胞的来源广泛,主要有供体或自体的外周血、脐带血、人类胚胎干细胞和人类诱导的多能干细胞(hiPSC)以及NK细胞系,表1显示部分正在进行的NK细胞过继性免疫疗法临床试验。

外周血来源NK细胞来源广泛、生产成本低、安全性和杀伤活性高,在NK 细胞过继转输中应用较多[1]。干细胞来源NK 细胞需经诱导分化和扩增培养,耗时长、成本高,不能达到及用的目的[2]。iPSC 诱导NK 细胞体系虽可建立种子库方式达到批量生产,建立即用型NK 细胞体系,但其临床安全性还需要验证[3]。

表1:正在进行的治疗性NK细胞产品临床试验

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嵌合抗原受体(CAR)NK细胞疗法

嵌合抗原受体(chimeric antigen receptor, CAR)是由胞外抗原识别结构域、跨膜区和胞内信号域组成的融合蛋白,通过基因工程技术构造的CAR-NK细胞可以精准识别和杀伤肿瘤细胞,并减轻肿瘤免疫逃逸[4]。CAR-NK细胞是在CAR-T细胞疗法相对成熟之后,逐渐发展起来的,所以CAR-NK细胞的CAR构造,相对来说也更加成熟,在基础上加强NK细胞的活性的同时减轻NK细胞受到的抑制。虽然多数研究仍处于临床前阶段,但CAR-NK 细胞显示出的抗肿瘤活性及安全性使它的临床应用受到期待。

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图3:CAR-NK细胞

免疫检查点抑制剂

免疫检查点抑制剂通过阻断免疫检查点配体与其受体的结合从而释放免疫细胞的刹车信号,达到激活细胞的目的。目前针对NK 细胞抑制性受体包括KIR、NKG2A、Tim3、TIGIT 等已开发相应抑制剂[5]。PD-1 抑制剂虽然主要靶向T 细胞,但也有报道发现,部分人群外周血也存在高表达PD-1 的NK 细胞亚群,并证实PD-1 抗体可逆转其功能耗竭,提示PD-1 抑制剂在免疫治疗中对NK 细胞的作用也值得关注[6]。

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图4:通过检查点抑制肿瘤免疫疗法靶向NK细胞功能障碍

此外,包括细胞因子、免疫调节剂、双特异性或三特异性抗体在内的多种药物也被证实能增强NK 细胞功能[7],如图5所示。研究显示,靶向CD16 和CD33 或CD16 和CD133 并同时表达IL-15 的三特异性杀伤连接器( 161533 TriKE、1615133 TriKE) 可诱导NK 细胞增殖,增强NK 细胞与肿瘤细胞的连接,并显著提高肿瘤细胞杀伤效率[8]。然而,由于存在靶点多样化或者靶向分子表达谱的问题,其临床应用效果和副作用都有待探究。

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图5:提高NK细胞效应功能的策略

展望

肿瘤免疫治疗已成为继手术、放疗和化疗之后的第四类肿瘤治疗方法,是近年来应用研究和临床医学实践的最前沿研究领域。NK 细胞基于其MHC 非限制性的肿瘤识别特点,在肿瘤免疫治疗中展现出巨大的应用潜力。但NK细胞免疫疗法仍然面临着许多挑战,比如NK 细胞的激活途径需进一步明确,某些药物产生耐药性以及机体自身易受损等。但我们始终相信,随着技术的不断进步,探索的不断深入,NK 细胞在肿瘤免疫治疗上的难题将会得到解决,避免悲剧的发生,为更多肿瘤患者带去希望和福音。

参考文献:

1. Davis, Z.B., et al., Natural Killer Cell Adoptive TransferTherapy: Exploiting the First Line of Defense Against Cancer. Cancer J,2015. 21(6): p. 486-91.

2. Shah, N., et al., Phase I study of cord blood-derived naturalkiller cells combined with autologous stem cell transplantation in multiplemyeloma. Br J Haematol, 2017. 177(3):p. 457-466.

3. Zeng, J., et al., Generation of "Off-the-Shelf"Natural Killer Cells from Peripheral Blood Cell-Derived Induced PluripotentStem Cells. Stem Cell Reports, 2017. 9(6):p. 1796-1812.

4. Wang, W., J. Jiang,and C. Wu, CAR-NK for tumorimmunotherapy: Clinical transformation and future prospects. Cancer Lett,2020. 472: p. 175-180.

5. Bi, J. and Z. Tian, NK Cell Dysfunction and CheckpointImmunotherapy. Front Immunol, 2019. 10:p. 1999.

6. Zitvogel, L. and G.Kroemer, Targeting PD-1/PD-L1interactions for cancer immunotherapy. Oncoimmunology, 2012. 1(8): p. 1223-1225.

7. Myers, J.A. and J.S.Miller, Exploring the NK cell platformfor cancer immunotherapy. Nat Rev Clin Oncol, 2021. 18(2): p. 85-100.

8. Sarhan, D., et al., 161533 TriKE stimulates NK-cell function toovercome myeloid-derived supspanssor cells in MDS. Blood Adv, 2018. 2(12): p. 1459-1469.

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