Nat Rev Drug Discov丨NK細(xì)胞療法：抗腫瘤第一道防線(xiàn)

　　自然殺傷細(xì)胞（Natural killer cell，NK細(xì)胞 )，是除 T細(xì)胞、B細(xì)胞之外的第三大類(lèi)淋巴細(xì)胞，不僅與抗腫瘤、抗病毒感染和免疫調(diào)節(jié)有關(guān)，甚至參與超敏反應(yīng)和自身免疫性疾病的發(fā)生。

圖1 NK細(xì)胞與其他免疫細(xì)胞

　　NK細(xì)胞來(lái)源于骨髓造血干細(xì)胞，屬于先天免疫系統(tǒng)的核心細(xì)胞，約占血液中所有免疫細(xì)胞數(shù)量的15%；主要分布于外周血、肝臟和脾臟。在人體內(nèi)NK細(xì)胞主要特征為CD3?CD56+淋巴細(xì)胞群。國(guó)際頂級(jí)期刊Nature Reviews Drug Discovery (IF=60.716)雜志上的一篇綜述，講述如何利用NK細(xì)胞開(kāi)發(fā)腫瘤免疫細(xì)胞療法。

　　-01-NK細(xì)胞生物學(xué)

　　NK細(xì)胞發(fā)現(xiàn)于20世紀(jì)70年代，主要與殺死感染的微生物和惡性轉(zhuǎn)化的同種異體和自體細(xì)胞有關(guān)。NK細(xì)胞來(lái)源于CD34+共淋巴祖細(xì)胞。據(jù)估計(jì)，NK細(xì)胞的半衰期大約為7~10天，占人類(lèi)外周血淋巴細(xì)胞總數(shù)的10-15%，也存在于脾臟、肝臟、肺、骨髓和淋巴結(jié)中，它們通過(guò)與DC細(xì)胞的相互作用發(fā)揮關(guān)鍵的免疫調(diào)節(jié)功能。

　　NK細(xì)胞是第一組固有淋巴樣細(xì)胞的典型成員，具有分泌 IFN-γ 的能力。終末分化的 NK 細(xì)胞缺乏B淋巴細(xì)胞（CD19+）和 T 淋巴細(xì)胞（CD3+）的表型標(biāo)記，CD56是NK細(xì)胞特征的標(biāo)志。人外周血NK細(xì)胞可分為CD56bright和CD56dim兩大類(lèi)。

　　NK細(xì)胞屬于1型先天淋巴細(xì)胞，特征之一是產(chǎn)生1型細(xì)胞因子（如TNF和IFN-γ）。NK細(xì)胞活性受其表面多種激活性受體和抑制性受體（KIR）的調(diào)控。激活受體包括：NCR、CD16、NKG2D、DNAM1和信號(hào)淋巴細(xì)胞激活分子（SLAM）家族受體。抑制性受體包括：免疫球蛋白樣受體KIR、NKG2A和白細(xì)胞免疫球蛋白樣受體亞家族B成員。

圖1：KIR為人類(lèi)NK細(xì)胞提供多樣性、耐受性和學(xué)習(xí)

　　大多數(shù)正常細(xì)胞表達(dá)MHC-I，通過(guò)激發(fā)抑制信號(hào)來(lái)抑制NK細(xì)胞的活性。而腫瘤細(xì)胞，則通過(guò)降低MHC-I的表達(dá)來(lái)試圖逃避CD8+CTL細(xì)胞的識(shí)別。如果MHC-I配體的丟失和/或激活性受體的配體表達(dá)升高，則會(huì)改變NK細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)通路平衡，從而激活NK細(xì)胞，攻擊與接觸的靶細(xì)胞。

　　-02-如何增強(qiáng)NK細(xì)胞功能

圖2：NK細(xì)胞免疫療法中的抗體

　　▉ 刺激NK細(xì)胞的細(xì)胞因子

　　激活性或抑制性細(xì)胞因子的拮抗劑，或許是一種策略。比如，IL-2可促進(jìn)T細(xì)胞和NK細(xì)胞的激活和增殖。在體外，IL-2可激活NK細(xì)胞，然而在體內(nèi)卻受到Treg的抑制。很多公司正在開(kāi)發(fā)選擇性激活T細(xì)胞和NK細(xì)胞的IL-2類(lèi)似物。比如賽諾菲公司的SAR444245，Alkermes公司開(kāi)發(fā)的nemvaleukin alfa（ALKS 4230），Anaveon公司開(kāi)發(fā)的IL-2R激動(dòng)劑ANV419等等。

　　IL-15有望替代IL-2，可刺激NK細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞，但不會(huì)激活Treg細(xì)胞。目前，多款I(lǐng)L-15重組蛋白正在臨床試驗(yàn)中接受測(cè)試。其中，ImmunityBio公司的IL-15超級(jí)激動(dòng)劑Anktiva（N-803）已經(jīng)在治療膀胱癌、惰性非霍奇金淋巴瘤等疾病的臨床試驗(yàn)中獲得積極結(jié)果。

　　▉ 激發(fā)ADCC反應(yīng)的抗體

　　NK細(xì)胞可通過(guò)CD16受體介導(dǎo)的ADCC，殺死IgG1或IgG3抗體靶向的細(xì)胞。NK細(xì)胞表面CD16的不同形態(tài)，會(huì)影響CD16與抗體Fc端的親和力。

　　具體來(lái)說(shuō)，CD16蛋白第158位的氨基酸為苯丙氨酸（158F）時(shí)，與Fc的親和力低，而這一位置上的氨基酸為纈氨酸（158V）時(shí)，與Fc的親和力高。新一代單克隆抗體療法很多對(duì)Fc端進(jìn)行了修飾，改善了它們與CD16的結(jié)合，促進(jìn)了ADCC的產(chǎn)生。同時(shí)，很多抗體在合成時(shí)使用了預(yù)防抗體Fc端巖藻糖基化的哺乳動(dòng)物培養(yǎng)系統(tǒng)，增強(qiáng)了它們與CD16的結(jié)合。

　　▉ 雙特異性抗體

　　雙特異性抗體，可同時(shí)與激活NK細(xì)胞的受體和腫瘤抗原相結(jié)合，促進(jìn)更有效和持久的NK介導(dǎo)細(xì)胞毒性。與單抗不同，這些融合蛋白可以被設(shè)計(jì)成與多種不同的腫瘤抗原和NK受體相結(jié)合，并且可以利用抗體可變區(qū)片段（Fv）與CD16結(jié)合，保證它們可以與158V C16和158F C16有效結(jié)合。類(lèi)似的蛋白設(shè)計(jì)已經(jīng)在雙特異性T細(xì)胞銜接器（BiTE）中得到應(yīng)用。

　　目前，Affimed公司開(kāi)發(fā)的AFM13是臨床進(jìn)展最快的CD16雙特異性抗體之一。這是一款靶向CD30的雙特異性抗體。在治療霍奇金和非霍奇金淋巴瘤患者的1期臨床試驗(yàn)中，它與臍帶血來(lái)源的NK細(xì)胞聯(lián)用，在治療的12名患者中，達(dá)到100%的客觀緩解率。

　　▉ 三特異性抗體

　　三特異性NK細(xì)胞銜接器不但可與腫瘤抗原和CD16受體結(jié)合，還可包含IL-15，從而與IL-15受體（位于NK細(xì)胞表面）相結(jié)合，增強(qiáng)NK細(xì)胞的活性。三特異性抗體，由于具有同時(shí)與不同NK細(xì)胞受體結(jié)合的潛力，因此正在成為NK細(xì)胞免疫療法的一個(gè)令人興奮的前沿。不過(guò)，哪些激活性受體組合能夠最大程度增強(qiáng)NK細(xì)胞的抗癌活性仍然需要更多研究。

圖3.增強(qiáng)NK細(xì)胞功能的雙特異性和三特異性抗體

　　-03-過(guò)繼性NK細(xì)胞療法

　　NK細(xì)胞成為了研究人員開(kāi)發(fā)新型免疫療法的理想選擇之一。目前，正在開(kāi)發(fā)的NK細(xì)胞治療產(chǎn)品主要有兩類(lèi)：一類(lèi)是自體或是異體NK細(xì)胞治療產(chǎn)品，另一類(lèi)是CAR-NK產(chǎn)品。

　　NK細(xì)胞的種子細(xì)胞來(lái)源廣泛，包括外周血、臍帶血、多能干細(xì)胞（ESC和 iPSC）和NK細(xì)胞系（如NK92細(xì)胞系等） 。iPSC的制備需要種子細(xì)胞少，可大量培養(yǎng)，成本較低，可實(shí)現(xiàn)自體供給，免疫原性較低。NK92細(xì)胞系可無(wú)限增殖，對(duì)凍融敏感性較低。

NK細(xì)胞的不同來(lái)源

　　在增強(qiáng)NK細(xì)胞功能方面，在體外培養(yǎng)過(guò)程中使用細(xì)胞因子進(jìn)行刺激，常用的細(xì)胞因子是IL-2。近年來(lái)，IL-12，IL-15， IL-18，IL-21等刺激因子也被用于體外刺激NK細(xì)胞，并且能夠誘導(dǎo)成長(zhǎng)期生存，具有記憶能力的NK細(xì)胞。

　　Affimed公司開(kāi)發(fā)的靶向CD16/CD30雙特異性抗體AFM13也可以用于在體外預(yù)先與NK細(xì)胞結(jié)合，促進(jìn)NK細(xì)胞對(duì)CD30+淋巴瘤的反應(yīng)。

　　CAR-NK可賦予NK細(xì)胞靶向特定腫瘤的能力。CAR-NK細(xì)胞與CAR-T細(xì)胞相比可以提供多種優(yōu)勢(shì)，包括細(xì)胞因子釋放綜合征風(fēng)險(xiǎn)（CRS）更小，神經(jīng)毒性更小。即使CAR-NK細(xì)胞失去了CAR，仍然可通過(guò)內(nèi)在表達(dá)的激活性受體識(shí)別和殺傷腫瘤細(xì)胞。

　　除了CAR-NK，研發(fā)人員正在探索增強(qiáng)NK細(xì)胞功能的其他基因工程策略，包括通過(guò)表達(dá)趨化因子受體，促進(jìn)腫瘤浸潤(rùn)。基于ADCC的療法可以在NK細(xì)胞上表達(dá)高親和力的138V CD16受體，與激發(fā)ADCC的抗體聯(lián)用構(gòu)成組合療法。

　　最后，使用CRISPR-Cas9基因編輯系統(tǒng)可以從NK細(xì)胞中敲除副調(diào)控因子。這些手段為構(gòu)建更好的NK細(xì)胞療法提供了多種可能性。

　　-04-文末小結(jié)

　　NK 細(xì)胞具有獨(dú)特的抗腫瘤效應(yīng)，不受MHC限制的細(xì)胞毒性、產(chǎn)生細(xì)胞因子和免疫記憶等功能，使其成為先天性和適應(yīng)性免疫反應(yīng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵角色。

　　免疫細(xì)胞如何發(fā)揮作用仍有許多問(wèn)題尚未解決。而對(duì)于實(shí)體瘤而言，目前也還并不清楚 NK 細(xì)胞是否會(huì)比T 細(xì)胞更容易地進(jìn)入實(shí)體瘤。NK 細(xì)胞可以產(chǎn)生相關(guān)細(xì)胞因子來(lái)吸吸引其他免疫細(xì)胞，這可能會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)抗腫瘤反應(yīng)。

　　CAR-NK 細(xì)胞療法是一個(gè)很有前途的臨床研究領(lǐng)域，對(duì)某些癌癥患者具有良好的安全性和初步療效。相信，CAR-NK細(xì)胞療法可能會(huì)導(dǎo)致腫瘤免疫治療的革命性進(jìn)展。

　　Kerry S. Campbell

　　Kerry S. Campbell，福克斯大通癌癥中心教授，細(xì)胞培養(yǎng)中心主任，免疫監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)聯(lián)合主任。FCCC設(shè)施家長(zhǎng)監(jiān)督委員會(huì)主席，美國(guó)血液學(xué)會(huì)會(huì)員，國(guó)際細(xì)胞檢測(cè)技術(shù)發(fā)展學(xué)會(huì)（ISAC）會(huì)員，擔(dān)任Frontiers in NK and Innate Cell Biology和Cancer Immunity and Immunotherapy評(píng)論編輯。

　　Campbell 實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)期以來(lái)一直對(duì)NK細(xì)胞表面的各種種系編碼受體控制其對(duì)腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞毒性反應(yīng)的機(jī)制感興趣，并確定如何利用這些信息在治療上造福癌癥患者。研究團(tuán)隊(duì)廣泛專(zhuān)注于臨床和轉(zhuǎn)化研究，他們研究了NK細(xì)胞在各種癌癥患者中的表型和功能，以及幾種利用癌癥患者 NK 細(xì)胞功能的免疫治療劑的作用機(jī)制。

　　參考資料：

　　[1].Niklas K. Bj?rkstr?m et al. Emerging insights into natural killer cells in human peripheral tissues. Nature Reviews Immunology (2016).

　　[2 Maskalenko et al., Harnessing natural killer cells for cancer immunotherapy: dispatching the first responders. Nature Reviews Drug Discovery,   (2022).

　　[3] Le Saux and Schvartzman Advanced Materials and Devices for the Regulation and Study of NK Cells. Int. J. Mol. Sci.,   (2019).

　　[4] Zhang et al.,. CAR-NK cells for cancer immunotherapy: from bench to bedside. Biomarker Research,(2022)

　　[5]藥明康德：https://mp.weixin.qq.com/s/D-1sqaXMZMH6InR_ckxN0Q