NK細胞免疫療法-腫瘤治療新方向
NK細胞簡介
NK細胞又稱自然殺傷細胞(natural killer cell)，是機體內(nèi)重要的免疫細胞，可非特異性直接殺傷腫瘤細胞，這種天然殺傷活性無MHC限制，不依賴抗體，也不需要抗原致敏。除了具有強大的殺傷功能外，還具有很強的免疫調(diào)節(jié)功能，與機體其他多種免疫細胞相互作用，調(diào)節(jié)機體的免疫狀態(tài)和免疫功能[1]。
NK細胞作用機制
NK細胞的“動態(tài)平衡”主要受細胞表面多種受體蛋白的調(diào)控，分為2類：NK細胞活化受體(KAR)和抑制受體(KIR)。NK細胞的活化狀態(tài)，執(zhí)行細胞的脫粒、細胞因子釋放和細胞殺傷功能是抑制信號和活化信號綜合的結(jié)果[2]。
圖1 NK細胞的活化受體和抑制受體[3]
NKG2D（也稱為 CD314 和 KLRK1）、天然細胞毒性受體 (NCRs)、DNAM1（也稱為 CD226）和 CD16 是參與抗癌免疫應(yīng)答的最具特征的活化 NK 細胞受體。
正常情況下，KAR與自身細胞上多糖類抗原結(jié)合產(chǎn)生活化信號，同時KIR與MHC I類分子結(jié)合會激活NK的抑制性受體，產(chǎn)生抑制信號，阻止NK對自身健康細胞的殺傷（圖2a）[4]。
當(dāng)細胞表面MHC-I類分子發(fā)生改變或減少缺失，影響與KIR結(jié)合，不能產(chǎn)生抑制性信號，可引起NK細胞對腫瘤的殺傷（圖2b）。
腫瘤細胞亦可通過過表達表面抗原與KAR結(jié)合，此時活化信號超過抑制信號，繼而激活NK細胞（圖2c）；異常細胞或腫瘤細胞通過表達激活NK細胞受體的配體，激活NK細胞的效應(yīng)功能。成熟的NK細胞與靶細胞作用形成免疫突觸，通過胞吐作用釋放穿孔素（Perforin）和顆粒酶（Granzyme）直接殺傷靶細胞；活化NK細胞可表達死亡誘導(dǎo)配體-Fas配體（FASLG，又稱 TNFSF6）和腫瘤壞死因子相關(guān)誘導(dǎo)凋亡配體（TNF related apoptosis inducing ligand，TRAIL）分子，誘導(dǎo)細胞凋亡；也可以通過分泌細胞因子和趨化因子扮演免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)細胞角色，如細胞因子IFNγ、TNFα、IL1、IL10、GM-CSF，和趨化因子CCL3、CCL4等，可將其他免疫細胞募集到炎癥部位，誘導(dǎo)其活化和增殖產(chǎn)生固有和適應(yīng)性免疫應(yīng)答。
NK細胞還表達IgG1和IgG3的低親和力受體FcγRIII（CD16），可與腫瘤抗原特異性抗體Fc段結(jié)合，介導(dǎo)NK細胞識別并殺傷被抗體包被的腫瘤細胞，亦稱為抗體依賴性細胞介導(dǎo)的細胞毒作用（antibody dependent cell-mediated cytotoxicity, ADCC）（圖2d）。
圖2. NK細胞功能示意圖[2]
這些效應(yīng)功能是NK細胞用于殺傷腫瘤細胞的關(guān)鍵作用方式，為癌癥提供潛在的治療手段。
基于NK細胞的免疫療法
在腫瘤免疫治療中，主要通過以下策略來促使NK細胞發(fā)揮最大的作用：
1、免疫檢查點抑制劑，解除NK細胞的抑制信號
免疫檢查點抑制劑在各種小鼠癌癥模型中具有一定作用，實驗發(fā)現(xiàn)即使小鼠體內(nèi)沒有抗癌T細胞，但免疫檢查點抑制劑仍使其腫瘤縮小，說明其他免疫細胞在檢查點抑制劑的作用下產(chǎn)生了響應(yīng)。然而，當(dāng)小鼠的NK細胞耗盡后，免疫檢查點抑制劑的抗癌作用就大幅度降低。此外還發(fā)現(xiàn)，NK細胞具有與T細胞相同的免疫檢查點受體分子，說明NK細胞能夠直接響應(yīng)免疫檢查點抑制劑的作用，為腫瘤患者的免疫治療提供了一個全新的選擇[5]。
圖3. NK細胞與免疫檢查點抑制劑作用機制[5]
利用免疫檢查點抑制劑來增強 NK 細胞的殺傷能力并應(yīng)用于治療也是目前研究的方向之一。某些激活的NK細胞表達PD-1，且 PD-1 信號介導(dǎo)抑制 NK 細胞發(fā)揮細胞毒作用。實驗證實PD-1單抗（CT-011）增強 NK 細胞對多發(fā)性骨髓瘤患者自體骨髓瘤細胞的殺傷能力[6]；NK細胞與MHC-I類分子與作用抑制NK細胞介導(dǎo)的細胞毒性，抑制性KIR已成為NK細胞免疫檢查點抑制劑的首選靶標。NK細胞表面KIR類的抑制性受體（KIR2DL1, KIR2DL2 和KIR2DL3）可與MHC-I類分子結(jié)合，抑制NK細胞活化，IPH2101 是一種人源化抗KIR單克隆抗體，體外實驗結(jié)果證實，IPH2101 通過阻斷人源 NK 細胞表面 KIR，可顯著增強 NK 細胞抗腫瘤能力。
2、嵌合抗原受體（CAR）技術(shù)與NK細胞結(jié)合
嵌合抗原受體改造的NK細胞，能顯著提高NK細胞療效特異性，其原理亦是在我們先進的NK細胞擴增技術(shù)得到的大量NK細胞基礎(chǔ)上，通過基因工程修飾，在NK細胞表面表達能夠和腫瘤特定抗原結(jié)合的嵌合抗原受體(CAR)，回輸后能夠特異性識別帶有特定抗原的腫瘤細胞，引發(fā)免疫反應(yīng)從而達到清除腫瘤細胞的目的。有研究顯示CAR-NK 展示出較ADCC更強的細胞毒作用[7]。
CAR-NK細胞治療的優(yōu)勢[8-9]：
1）異體NK細胞不會引起移植物抗宿主反應(yīng)（GVHD）；
2）NK細胞治療不分泌炎癥因子致使細胞因子釋放綜合癥發(fā)生，如IL-1、IL-6；
3）NK細胞通過自身抗腫瘤的特性，識別并殺傷CAR靶標下調(diào)或缺失的腫瘤細胞，提高免疫治療效果；
4）異體NK細胞的來源廣泛：包括外周血，臍帶血，NK 細胞株 (NK-92) 與誘導(dǎo)多能干細胞 (iPSC-NK) 等。
德克薩斯大學(xué)M.D.安德森癌癥中心等研究人員在NEJM雜志公布了美國首個CAR-NK細胞臨床試驗的結(jié)果。研究者從捐贈的臍帶血中分離出NK細胞，經(jīng)過逆轉(zhuǎn)錄病毒載體轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)基因使NK細胞表達理想的嵌合抗原受體(CAR)，用以識別癌癥特異性抗原CD19。臨床結(jié)果顯示CAR-NK療法治療復(fù)發(fā)或難治性非霍奇金淋巴瘤(NHL)和慢性淋巴細胞白血病(CLL)患者，大多數(shù)產(chǎn)生了臨床緩解，且未出現(xiàn)主要的毒性作用。
3、雙特異性分子聯(lián)結(jié)NK細胞活化受體和腫瘤細胞
NK細胞表面存在自然細胞毒性引發(fā)受體（NCRs）、C型凝集素（NKG2D）SLAM家族受體、FcγRIII（CD16）等一系列激活型受體，這些激活型受體結(jié)合配體后，能引發(fā)細胞因子比如IFN-γ、TNF-α的分泌。
CD16可與腫瘤抗原特異性抗體Fc段結(jié)合，介導(dǎo)NK細胞識別并殺傷被抗體包被的腫瘤細胞，即ADCC作用[10]，ADCC是NK細胞殺傷靶細胞的主要方式。以NK細胞表面活化受體CD16和NKG2D為靶點的雙特異性分子，可以靶向NK細胞識別并殺傷腫瘤細胞。
Sanofi與法國Innate Pharma達成價值4億歐元合作，共同開發(fā)靶向Nkp46的雙特異性抗體，激活NK細胞殺傷腫瘤。Affimed開發(fā)雙特異性抗體AFM13，CD30×CD16a組合募集和激活NK細胞，并與Genentech達成戰(zhàn)略合作協(xié)議。
小結(jié)與展望
NK 細胞已不再僅僅局限于固有免疫范疇，而是在免疫調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中扮演著非常重要的角色，隨著對NK細胞的分子特征和功能的進一步探索，開發(fā)以NK細胞為基礎(chǔ)的靶向免疫治療將成為腫瘤免疫治療的新突破。
參考資料
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[3]Carlsten, M., & Järås, M. (2019). Natural Killer Cells in Myeloid Malignancies: Immune Surveillance, NK Cell Dysfunction, and Pharmacological Opportunities to Bolster the Endogenous NK Cells. Frontiers in Immunology, 10. [4]Weil, Sandra.Investigation of a NKG2D-dependent tumor immune escape mechanism of head and neck squamous cell carcinoma and proof of concept of a clinical intervention strategy，2017
[5]Joy Hsu,David H. Raulet, Michele Ardolino，et al．Contribution of NK Cells to Immunotherapy Mediated by PD-1/PD-L1 Blockade[J]. J Clin Invest. 2018 Oct 1;128(10):4654-4668. .
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[7]Hu, Yuan，Tian, Zhi-gang，Zhang, Cai. Chimeric antigen receptor (CAR)-transduced natural killer cells in tumor immunotherapy[J]. Acta Pharmacologica Sinica (2018) 39: 167–176[8]Wang w，Jiang J，Wu C.CAR-NK for tumor immunotherapy: Clinical transformation and future prospects[J].Cancer Letters，2020,472:175-180
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