NK细胞药物开发的最新进展——对话Tavotek公司CSO Mark Chiu博士
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Tavotek公司首席科学家Mark Chiu 博士
邱博士是全球蛋白质工程领域首屈一指的科学家，曾师从两位诺贝尔奖获得者，一位是理查德•恩斯特（Richard Ernst）教授，而另一位是沃纳•阿尔伯 (Werner Arber) 教授。此外，邱博士在强生和雅培负责新药研发期间，曾一举推出过多款明星级别的生物重磅药物，如类克 (Remicade)、喜达诺 (Stelara)和达雷木（Darzalex）等。这一次次璀璨的成功，都是基于他扎实的科学素养、丰富的知识结构和深厚的科研背景，邱博士对NK细胞的成药性有着独到的见解和看法，值得大家学习、参考和拓展。
医麦客：您如何看待CAR-T和CAR-NK疗法的发展前景？
邱博士: CAR-T和CAR-NK疗法的前景都很光明，但各有优缺点。迄今为止，自体CAR-T细胞（Autologous）是目前唯一基于CAR技术的商业化阶段疗法，其对血液肿瘤产生的疗效明显优于实体瘤。然而，细胞因子释放综合征（CRS）和神经毒性是CAR-T疗法的痛点。同种异体（Allogeneic）的“现货型” CAR-T则是目前比较火的一个研发方向。
与之相反，CAR-NK细胞则是利用了NK细胞自身会受到各种激活和抑制受体调节的特性。此外，NK细胞还可渗透到全身各个组织。尽管T细胞和NK细胞共享相同的靶抗原杀伤机制，但相较于T细胞需要时间来激活杀伤颗粒，NK细胞则已预先包装好杀伤颗粒。因此，NK细胞颗粒介导的通路一般可以非常快速和有效地杀死标靶细胞。但是与T细胞不同的是，NK细胞的缺点是不能高效地扩增和在体内持久存在。不过，有时这也不一定是坏事。例如当肿瘤标靶抗原在正常组织上也能低水平表达时，由于NK细胞的寿命有限，因此对这些正常组织的毒性反而会相对较低。
尽管CAR-NK疗法也可采用自体细胞，但同种异体的CAR-NK所需要的制备过程更为简便。NK细胞来源于与T细胞相同的免疫前体细胞，并具有许多相同的活性，但NK细胞不具有TCR。因此，在作为同种异体疗法使用时，CAR-NK疗法不容易出现因与供体TCR不匹配而导致的GVHD风险。目前有几种方法可以开发“现货型“的异体CAR-NK细胞，其中包括脐带血或外周血来源的NK细胞、iPS来源的NK细胞，或淋巴瘤NK细胞系（例如NK-92）来源等。
我个人认为，CAR-T和CAR-NK细胞疗法不应彼此排斥。目前一种较新的进展集中在寡聚化CAR设计的工程化改造上，CAR的设计将从现在的“亲和力调整”（affinity tuning）扩展到“亲合力调整”（avidity tuning）。另外，尽管NK细胞通常不是肿瘤中最主要的免疫细胞群体，但其可以吸引T细胞浸润并分泌细胞因子和趋化因子来引发炎症反应。在实体瘤患者中，将NK细胞与注入的抗肿瘤T细胞结合起来，可将免疫细胞的攻击范围扩大到肿瘤抗原低表达的肿瘤细胞。目前已有一些实例证明，在使用CAR-NK细胞进行预处理后，可以改善CAR-T细胞肿瘤浸润和抗癌活性。因此，引入CAR-NK细胞并用，可以减少肿瘤负荷并降低CAR-T细胞的毒性风险，而T细胞的高增殖潜能和持久性则可以消除残留的肿瘤病灶。
医麦客：近年来， 靶向NK细胞靶点的药物研究变得非常火热，你觉得最主要原因是什么？
邱博士: NK细胞在先天性免疫系统（Innate Immunity）中具有独特作用。当NK细胞遇到潜在的靶细胞并被激活时，它们会与靶细胞形成突触，并通过微管将裂解颗粒输送至结合突触。值得注意的是，单个颗粒的释放便足以杀死靶细胞。NK细胞除了具有细胞杀伤功能外，它们还可分泌多种影响其他免疫细胞活性的细胞因子、趋化因子和生长因子。
由于NK细胞具有多种作用机制来杀死肿瘤细胞，因此其产生抗药的可能性较小。目前对NK细胞重定向药物研究的火热，源自于其更高的疗效和相对于细胞疗法有着更少的输液反应和GVHD问题。目前国外已有多家生物技术公司在这一领域上积极发力，例如Innate Pharma, Affimed, Allligator Biosciences, Compass 和 Cytovia公司等等。
医麦客：NK 重定向与CD3 重定向的药物相比的最主要利弊是什么？
邱博士: NK细胞重定向和CD3 T细胞重定向药物都能够杀死癌细胞，但也面临着相同的挑战，即如何更有效地靶向病变细胞，尤其是穿透实体瘤并尽可能避免引发细胞因子风暴。
CD3 T细胞重定向抗体的优势在于, 它可以与血液中较高水平的T细胞结合，从而实现标靶抗原的激活和消除。因为没有MHC限制，所以CD3 T细胞重定向抗体具有更多的抗肿瘤细胞活性。新抗体药设计的重点在于通过改造肿瘤标靶的亲和力和T细胞CD3激活来调节T细胞重定向的活性。但令人担忧的是，一旦激活了T细胞重定向，持久的T细胞激活也可能会导致对正常组织进行攻击而产生毒性。
NK细胞比T细胞具有更快的杀伤效应，这对于肿瘤快速恶变的患者来说是非常重要的。此外，由于NK细胞激活受体和抑制受体间的信号需要更多平衡，因而在肿瘤外部持续激活NK细胞的可能性较低，从而较少会引发所谓的“旁观者毒性”（Bystander Toxicity）。最后，NK细胞的存活和发育主要依赖于多个细胞因子。因此需要通过加入这些细胞因子来促进NK细胞增殖和存活，这点使得在设计NK重定向抗体时比T细胞重定向时稍显复杂。
医麦客：体外激活NK细胞输入治疗和抗体激活NK细胞那种治疗更具优势？
邱博士: CAR-NK和NK细胞重定向分子（NK Redirection Molecules, NKRM）背后的总体治疗策略是相同的，都是利用NK细胞的细胞毒性功能靶向并杀死肿瘤细胞。但是，这两种技术差异很大。NKRM与CAR-NK技术间的一个主要区别是NKRM是与异质的NK细胞结合，而CAR-NK细胞则采用更为均质的工程化NK细胞群体。
人体各种组织中的NK细胞具有多种不同特征，它们都与其周围的基质细胞有着密切相关的互动。循环的NK细胞包含CD56 dim（多数NK细胞）和CD56 bright亚群，每个亚群表达不同水平的CD16，CD49a和CD69。因此，NKRMs具有与不同NK细胞亚群反应相关的肿瘤杀伤活性。
然而，由于目前制造技术的局限性，当前使用的CAR-T疗法一般只会给药一次（或最多两次）；尽管它们或可在体内持续颇长时间，但毒性风险也相对更高。此外，CAR-T产品本身是由好几种不同CAR表达的T细胞亚型组成的异质混合物。CAR-NK目前的CMC信息不多，但我推测应该和CAR-T也是大同小异。
NKRM在制备简便性、产品一致性和剂量控制方面都具有更多“实用性”的优势。这使得它在需要或优选多次给药的情况下，对于也能在正常组织上表达的肿瘤靶抗原尤其重要。当需要严格控制治疗剂量以限制靶标和脱靶毒性时，NKRM在剂量滴定和控制药物体内暴露量方面，都具有明显优势。
医麦客：针对NK细胞表面靶点，目前有哪些抗体药物正在开发？有哪些进展？
邱博士: 目前针对NK细胞的靶点包括CD16（亦称FcγRIIIA）、NKG2D、SLAM家族成员、DNAM-1(CD226)，以及天然细胞毒性受体NKp30、NKp44和NKp46等等。
如果不受抑制性受体的控制，被长期刺激的NK细胞会变得失能。成熟的NK细胞在遇到完整的自身MHC时会被抑制，而如果MHC被改变或下调，则抑制作用会被解除。不过，KIR介导的抑制不是绝对的，它可以通过强烈的激活刺激来克服。此外，使用一些免疫受体抑制剂，例如抗KIR，抗PD-1，抗NKG2A等，便可阻断这些抑制性检查点分子，并通过诱导共刺激受体表达（例如，NKG2D配体α3结构域特异性抗体，细胞因子，去甲基化剂，组胺，TGF -β受体抑制剂等）来激活共刺激性信号，这样便可恢复NK细胞的抗肿瘤活性。
TIGIT（亦称WUCAM或Vstm3）也可抑制T细胞和NK细胞的活化。TIGIT可以干扰DNAM-1形成顺式同源二聚体，从而导致形成异种二聚体；用单抗阻断TIGIT可增强NK和T细胞的活性。另一方面，NKG2A抑制NK细胞的强大能力意味着阻断NKG2A便可有效地恢复NK细胞的活性。
此外， CD226（亦称PTA-1或DNAM-1）是在NK细胞上表达的活化免疫受体，具有细胞溶解活性和淋巴因子分泌功能。CD226通过与PVR（CD155）、Nectin-2、CD96和TIGIT相互作用来调节NK细胞的功能。在小鼠模型中，CD226活性的增强可以减少肺转移和抑制肿瘤生长。
医麦客：以NK细胞表面活化受体CD16和NKG2D为靶点的双特异性分子，可以靶向NK细胞识别并杀伤肿瘤细胞的机理是什么？
邱博士: CD16是一种低亲和力的Fc受体，可通过基于免疫受体酪氨酸的活化基序（ITAM）介导抗体依赖性细胞毒性（ADCC）。CD16也是唯一可以在没有共刺激受体的情况下被激活的NK活化受体。NKRMs是利用靶标结合亲合力来激活CD16。尽管NK细胞的激活可产生有效的细胞杀伤活性，但是过度激活会导致持续性的杀伤，因而引发Bystander毒性。所以业界一直积极地寻找替代性的NK标靶。
癌细胞可以下调MHC分子并表达激活NK细胞受体的配体。这类受体之一是NKG2D，它是在NK细胞上表达并可以触发细胞毒性的活化免疫受体。NKG2D可以结合肿瘤细胞配体，例如MHC I类多肽相关序列A（MICA），MICB和几种UL16结合蛋白（ULBP）等。NK细胞与这些细胞的结合使它们更容易受到免疫杀伤。但是，这些配体仅与NKG2D结合并不足以触发NK细胞的活性。相反，NKG2D对NK细胞的激活取决于诸如DNAM1（CD226）、2B4（CD244）、4-1BB（CD137）和OX40（CD134）等的共同刺激。诱导激活受体及其配体可以通过某些潜在策略来靶向，例如NKG2D配体α3结构域特异性抗体、细胞因子、组胺、TGF-β受体抑制剂等。
医麦客：靶向NK细胞靶点的抗体药物成药性有哪些挑战？
邱博士: 如何获得正确的NKRM剂量是一个重要的问题。由于NKRM的效力，低剂量就可能导致细胞因子风暴。因此，NKRM在人体中首次使用时必须严格遵循MABEL（最低预期生物学效应水平）计算，以确保在临床中可以安全地增加剂量。
此外，NKRM给药的另一个问题是如果剂量不当，便可能导致NK细胞和肿瘤细胞以不平衡的方式被配对，因而影响疗效。最后，连续刺激NK细胞会导致NK细胞失能，因此NKRM剂量在患者体内需保持一个适当的浓度，以此来减少NK细胞失能所带来的困扰。
医麦客：我听说Tavotek 公司有一个非常新颖的NK细胞重定向分子抗体， 你能说明一下贵公司在开发过程中与其他公司的不同吗？其主要优势是什么？
邱博士: 由于肿瘤组织的生理和理化屏障的复杂性，通常使用单药治疗难以发挥足够的药效。为了应对这个挑战，我们通过独有的TavoPrecise技术平台引入多种作用机制，使NK细胞重定向分子的功效增强。与传统的NKRM一样，我们的分子采用与肿瘤靶抗原的结合以及与活化NK细胞的结合。但是，我们还应用独特的技术来加强肿瘤组织的特异性。同时，我们公司的新颖多抗还具有归巢组件，以增加肿瘤组织中的局部浓度。同时该分子还经过特别的蛋白工程设计，可以控制药代动力学以获得最大化的治疗指数。整体而言，我们目前研发的NKRM产品是有一类多特异性生物制剂，它们可在肿瘤微环境中驱动特异性和抗肿瘤功效，同时将全身系统性毒性降至最低。
通过以上邱博士对NK疗法的一些独到看法和见解，我们知道NK细胞未来将会为治疗甚至治愈癌症展现出一个崭新的方向和契机。也许在不远的将来，NK疗法将会成为一个类似于目前CAR-T一样大爆发的新领域，这或许是Tavotek公司为何在NK细胞方面深耕的原因。
Tavotek公司的愿景是“创新疗法，健康未来”。虽然NK细胞领域的一些技术屏障目前依然尚未完全被攻破，但是我们相信和寄望Tavotek能够早突破、早成局。以邱博士深厚的功力来领导这场研发，相信Tavotek未来必然能够研发出更多治病救人的好药，从而让患者得到更多的新治疗选择。
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