武装新的“杀手”：将NK细胞用于对抗肿瘤
本文节选自来自美国德克萨斯大学安德森癌症中心的研究人员发表的文章“Engineering new killers: bringing NK cells to the battle against cancer”，由于水平有限，详细内容，请参考原文。
将免疫系统的内在力量重新导向肿瘤的能力，已经转化为治疗其它方法难以治疗的患者的前所未有的治疗方案。无论是通过检查点抑制剂或细胞工程，多种有希望的方法寻求调节免疫反应，增强效应功能，并根据每个患者的需要量身定制治疗方案。
在细胞治疗领域，仅工程处理而表达肿瘤识别嵌合抗原受体(CAR)的T细胞主导着目前FDA已批准上市的5种产品。虽然CAR-T细胞治疗已经取得了显著的进展，但其自体治疗性质限制了患者的可及性，因为许多有可能接受这种治疗方案的患者可能没有足够数量的稳健细胞以进行大规模生产。此外，生产过程非常昂贵，且需要大量的人工操作，导致周转时间缓慢。为了解决这些限制并提高细胞治疗应用的广度，该领域正逐渐转向了异体平台，目标是生产可在需要时以“现货方式”提供给患者的产品。
然而，T细胞并不是异体治疗的理想来源，因为它们依赖HLA识别靶细胞上的抗原，因此，它们有诱导移植物抗宿主病(GvHD)的可能性。T细胞基因编辑提供了降低与T细胞同种异体反应性相关风险的机会。专注于消除内源性αβ T细胞受体(TCR)表达的策略已经显示出了使这些免疫效应细胞成为异体细胞治疗可行选择的潜力。最近，两项临床研究利用工程异体T细胞产物表达靶向CD19的CAR(即UCART19)，显示了使用异体基因编辑T细胞治疗复发、难治性CD19+白血病患者的可行性。
自然杀伤细胞(NK)与T细胞类似，是一种强大的免疫效应细胞，具有固有的抗肿瘤特性，能够在与肿瘤细胞接触时产生强烈的细胞毒性反应。与T细胞不同的是，T细胞需要TCR在HLA递呈的背景下进行抗原识别才能被激活，而NK细胞的激活取决于在接触目标时接收到的激活信号和抑制信号之间的平衡。此外，NK细胞以不依赖于HLA的方式识别其靶点，因此诱导GvHD的风险非常低。NK细胞也可以在体外被激活和扩增，产生大量的细胞用于下游应用。鉴于这些有利的特性，NK细胞作为一种合适的异体来源而用于现货细胞免疫治疗的方式引起了行业极大的兴趣。
许多来源的异体NK细胞可以使用，包括：NK-92细胞系、外周血单核细胞(PBMC)、造血干细胞(HSC)、诱导多能干细胞(iPSC)以及脐带血(CB)。虽然每种来源都有其优点和局限性，但采用异体NK细胞的总体好处包括降低生产时间、提高大规模生产的可行性、降低成本，以及最重要的是，广泛的患者适用性。此外，异体平台允许制备在限定培养条件下对体外扩增响应良好的成熟NK细胞，并可生产大量的细胞，并在临床使用前对其进行表征。
NK细胞也可以通过基因工程来表达CAR，并调节与效力和持久性相关的蛋白的表达。此外，治疗性NK细胞在与检查点抑制剂治疗药物联合使用时可显示出协同效应，以合作的方式诱导T细胞激活和募集。近年来，几个研究小组的工作已经将NK细胞转化为极具希望的肿瘤治疗策略。工程化的iPSC来源NK细胞产物对实体和血液肿瘤具有很高的细胞毒性，并已转入临床试验，初步数据显示出了令人鼓舞的安全性和有效性。脐带血NK细胞同样是细胞治疗的重要来源。CB-NK细胞容易获得，易于纯化，且随后可在体外激活和扩增。此外，活化的CB-NK细胞可以通过基因修饰增强抗肿瘤功能。我们的小组已经证明，在临床前Raji淋巴瘤模型中，共表达CD19靶向CAR和白细胞介素15 (IL-15)的CB源性NK细胞显示出了显著的抗肿瘤细胞毒性。当进行临床试验时，这些CAR-NK细胞可有效地靶向CD19+肿瘤细胞，在复发和难治性疾病患者中获得了73%的客观缓解率。值得注意的是，没有GvHD或毒性的证据，并且在治疗一年后的患者中仍可检测到CAR-NK细胞。
NK-92细胞是一种具有抗肿瘤治疗潜力的NK细胞系，其可能是基于NK治疗的最具可放大性的起始物料，并且可以很容易地进行基因修饰，以消除抑制性分子，并表达识别肿瘤抗原的受体，从而提高其靶向肿瘤的效率。然而，一个主要的限制是，由于NK-92细胞是一种永生细胞系，它们必须在输注前灭活，以避免继发肿瘤的发生。目前有几个临床试验在评估NK-92细胞针对不同肿瘤的疗效，来自这些研究的新数据将有助于评估NK-92细胞的整体治疗潜力。
虽然NK细胞在肿瘤治疗中的应用前景看起来很有希望，但仍存在一些必须考虑的挑战。几种检查点分子和抑制性配体可以诱导NK细胞功能障碍。这些例子包括LAG-3、TIGIT、CISH、TGF-beta、B7-H3、Siglec-7等。许多正在进行的临床试验正在评估结合阻断这些抑制信号的策略的好处。Delconte等将细胞因子诱导性SH2蛋白质(CIS) 鉴定为NK细胞功能的负调节因子。通过去除编码CIS的基因CISH，他们观察到体内NK细胞抗肿瘤功能增加。也有研究表明，使用CRISPR-Cas9技术删除CISH可以增强CAR-NK细胞效应功能，从而显著提高抗肿瘤反应。
代谢免疫抑制对NK活性的影响也已被评估。Woan等的研究表明，CD38的去除以及IL-15/IL-15受体融合的表达可导致一种独特的代谢特性，类似于适应性NK细胞，这种细胞似乎具有增强的特征，使其对于免疫治疗来说有极大的吸引力。
NK细胞发挥功能的障碍也出现在细胞间的相互作用中。这在实体瘤环境中尤其重要，因为肿瘤微环境(TME)由各种免疫抑制因子和细胞亚群组成。TGF-b是一种众所周知的由肿瘤细胞分泌的细胞因子，它会损害TME中NK细胞功能。在最近的研究中，我们证明了在胶质母细胞瘤模型中敲除NK细胞上的TGF-b受体TGFBR2可以防止功能障碍并延长抗肿瘤反应。
更多的工作集中在通过改造NK细胞来解决在体内的效力和持久性问题，这些NK细胞可以提供信号来维持自身的增殖，并促进强大的细胞毒性效应。我们的团队已经证明了CAR-NK细胞在被设计为组成性产生和分泌IL-15时，表现出更长且更稳健的功能。其它研究表明，赋予NK细胞强化的受体可以增强其功能，正如Fate Therapeutics在其领先的iPSC来源NK细胞产品FT516和FT596的I期临床试验所证明的那样，这些产品是专为治疗复发/难治性B细胞淋巴瘤而设计的。FT516被设计为可表达非剪切CD16 Fc受体，以增强NK驱动的抗体依赖性细胞介导的细胞毒性(ADCC)，而FT596被设计为共表达CD19CAR、非剪切CD16 Fc受体以及IL-15受体融合，以实现持久性。初步数据显示了令人鼓舞的结果，一些患者达到了客观响应。
最近，NK细胞衔接器作为另一种可行的NK治疗方法引起了人们的关注。这些产品旨在促进NK细胞检测肿瘤靶点，并同时驱动抗肿瘤反应的激活。典型双特异性杀伤细胞衔接器(BiKE)设计为包含两个连接在一起的scFv - 一个对NK细胞上的分子有特异性 (例如CD16、NKG2D、NKp30、NKp46等)，另一个靶向肿瘤细胞上的抗原 (如CD30、CD33、EGFR、BCMA、HER2、CD38等)。添加更多scFv(如TriKEs和TetraKEs)的新设计可以通过靶向更多的抗原或使用细胞因子作为交联模体而增强免疫反应。正如最近在MD Anderson癌症中心进行的一项试验中观察到的那样，NK细胞衔接器能够在患者中引发CAR样反应。在这项研究中，CD30+血液系统恶性肿瘤患者使用非工程NK细胞结合AFM13(AFM13是Affimed开发的一种双特异性衔接器，旨在结合NK细胞上的CD16a和肿瘤细胞上的CD30)进行治疗，并获得了理想的反应。
随着许多基于NK细胞的创新方法在世界各地的学术中心和行业中出现，该领域将继续发展，有望推动下一代细胞疗法。随着许多研究的进行以及令人鼓舞的初步临床数据，NK细胞已经上升为对抗肿瘤的强大防线，并在免疫肿瘤治疗装备中赢得了一席之地。此外，与异体平台的相容性使NK细胞成为一个有吸引力的选择，以扩大创新细胞治疗的范围，向更广泛的患者群体提供所需的产品。我们期待一个充满希望的未来，因为新的策略可能将针对每种肿瘤的独特挑战提供答案，并且将从实验室发现过渡到临床，从而可以更有意义地影响患者的生活。
原文：T.J.Laskowski, S.Acharya, M.Shanley, Engineering new killers: bringing NK cells to the battle against cancer. Cell & Gene Therapy Insights 2021; 7(10), 1429–1434.
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