抗癌新武器：NK细胞发挥“记忆特长”——Car-Ciml NK 问世？
点击上方卡片，关注“细胞王国”
撰文｜摩西
编辑｜南风
前言：
人类与癌症的战争始终僵持不下，在一轮接一轮的抗癌战争中，免疫细胞疗法被给予厚望，它们像极了被无数次改造的“生物核弹“，面对癌细胞不断的逃逸与演化，新的改进概念也不断被提出。期待人类终结癌症，而伴随着异体现货免疫细胞疗法的呼声，免疫武器不断进化：NK、NKT、Car-NK、Ips-Car-NK、Car-CIML-NK，希望它们能尽快的临床普及。
自然杀伤 (NK) 细胞是一种能对抗病毒与癌细胞的先天淋巴细胞[1, 2]。NK细胞的特点之一，是因为它们对病毒感染和恶性细胞表现出快速和有效的细胞溶解活性，而无需事先接触抗原进行激活[1, 3]。正常情况下，NK细胞约占外周血淋巴细胞的5-15%，与B和T淋巴细胞相比半衰期较短，因此需要不断补充。[4,5]
NK细胞从骨髓中的CD34 +造血祖细胞发育而来，其分化被认为在外周淋巴组织中完成（图1）[6、7、8]。NK细胞从造血干细胞分化经过多个阶段，包括造血干细胞（HSCs）、普通淋巴祖细胞（CLPs）、自然杀伤祖细胞（NKPs）、未成熟NK细胞（iNKs）和成熟的NK细胞 (mNK)。这个过程需要多种转录因子和细胞因子的联合作用（图1a ） [9,10,11,12]。
与B或T细胞相比，NK细胞无需重新排列基因以获得克隆排列的抗原特异性受体。NK细胞功能取决于来自一系列生殖系DNA编码的激活和抑制细胞受体的激活和抑制信号的微妙平衡[4,5]。因此，NK细胞必须表达至少一种对自身MHC I类特异的抑制性受体，才能获得许可并确保耐受性 [13,14]。NK细胞利用两种主要的细胞毒性机制，即颗粒胞吐作用和死亡受体。对于颗粒胞吐作用，含有穿孔素和颗粒酶的细胞毒性颗粒被释放到免疫突触中[19]。通过在细胞膜上形成孔，穿孔素促进颗粒酶进入靶细胞，在这些细胞中这些蛋白酶切割靶细胞以诱导细胞凋亡。NK细胞还与其他关键免疫细胞（包括树突状细胞 (DC)、T和B细胞）相互作用，以通过细胞因子和趋化因子启动适应性免疫 [21]。
NK细胞发育、活化和细胞毒性的示意图。a NK 细胞、造血干细胞 (HSC)、普通淋巴祖细胞 (CLP)、自然杀伤祖细胞 (NKP)、未成熟 NK (iNK) 和成熟 NK (mNK) 细胞的发育阶段。NK 细胞就会通过释放穿孔素/颗粒酶、FasL 和 TRAIL 介导的细胞凋亡和抗原依赖性细胞毒性 (ADCC) 来发挥杀伤作用。
近年来免疫疗法的研究进展步伐加快，也使得癌症治疗的范式发生重大转变。NK细胞的治疗潜力最初是基于其在 HLA半相合造血细胞移植 (HCT) 环境中增强移植物抗白血病 (GvL) 效应，同时避免移植物抗宿主病 (GvHD) 的能力而得到认可的[22]。通过激活与肿瘤细胞上的同源配体结合的受体和缺乏抑制性受体的抑制来微调NK细胞功能，使NK细胞能够识别和靶向同种异体肿瘤细胞[23]。这也是异体现货免疫细胞疗法的探索基础。
NK细胞可以调节GvHD，可能是通过抑制同种异体反应性APC以及直接杀死同种异体反应性T细胞来帮助预防GvHD [25,26]。从理论上讲，NK细胞产生的促炎细胞因子可以促进直接组织损伤和/或间接增加移植后环境中T细胞介导的组织损伤 [27]。然而，没有实质性证据支持NK细胞在同种异体HCT后介导GvHD中的作用。
这些观察结果极大地促进了人们对在晚期癌症中使用过继性NK细胞免疫治疗方法的兴趣 [28]。NK细胞在癌症免疫治疗方面优于其他免疫细胞的优势包括：快速有效的反应、不引起GvHD、极低概率或无细胞因子释放综合征(CRS) 和无神经毒性 [29,30]。重要的是，NK细胞可以杀死3-4个肿瘤细胞，并且具有能够连续杀死30个或更多肿瘤细胞的亚群（可能杀死30个或更多肿瘤细胞）[8,31]。然而，过继转移Nk细胞的持久性差、以及扩增工艺仍然是影响其走向临床的主要挑战 [20,28]。
o1
NK细胞的先天记忆
长期以来，NK细胞一直被认为是短暂的、非特异性的，并且无法对一些抗原/细胞因子产生记忆。最近，许多研究范式的改变而产生的新证据，支持NK细胞具备记忆功能 [37,38,39,40,41]。延伸阅读：《系列科普丨解读免疫系统三大功能：（三）免疫记忆》
涉及鼠巨细胞病毒 (MCMV) 感染的早期研究表明，鼠NK细胞在感染后获得适应性免疫的特征[39]。MCMV感染细胞上的m157糖蛋白被鼠NK细胞亚群上表达的Ly49H受体识别，并观察到Ly49H + NK细胞亚群的选择性扩增[39,44]。
除了细胞因子直接参与NK细胞的分化和功能外，炎性细胞因子还可以在没有抗原的情况下赋予小鼠和人类NK细胞类似记忆的特征，称为细胞因子诱导的记忆样 (CIML) NK细胞[40、41、53 ]。
在用IL-12、IL-15和IL-18细胞因子混合物进行短暂（12-18 小时）预激活后，证实人类NK细胞也具备记忆特征[41]。除病毒感染外，NK细胞在内毒素血症后还获得细胞内在记忆特性[61]。即使在抑制性免疫环境中，记忆NK细胞也能维持长达9周，显示出记忆样 (CIML)NK细胞的持久性和优势。
在细胞因子诱导的记忆样 (CIML) NK 细胞中观察到的特征的示意图
o2
利用NK细胞记忆特性
增强免疫治疗
NK细胞具有的记忆特性，对过继免疫细胞疗法的开发极具吸引力，因为它们的关键特性包括抗肿瘤反应以及体内延长的增殖和持久性[69]。在Ni等人的临床前小鼠模型中，IL-12/15/18 预激活的鼠NK细胞的过继转移与辐射相结合，显著降低了小鼠肿瘤的生长[53]。在MHC I 类缺陷RMA-S细胞荷瘤模型中输注NK细胞结合亚致死剂量的辐射 (5Gy) 显著降低了肿瘤的生长并延长了小鼠的存活率。
在该研究的黑色素瘤转移性肺模型中，也证明了预活化NK细胞增加了治疗益处。注入的免疫细胞浸润到肿瘤微环境中对于成功的免疫治疗至关重要，与经过IL-15预处理的NK细胞相比，CIML NK细胞在肿瘤中的数量显著增加[53]。与传统NK细胞相比，CIML NK细胞显示出增强的细胞因子产生能力和对卵巢癌细胞的杀伤作用 [70]。在这项研究中，CIML NK细胞在免疫抑制微环境中也表现出增强的效应功能，并具有有效的抗肿瘤反应。
基于CIML NK细胞具有良好的体内外活性，在复发/难治性急性髓系白血病（AML）患者中进行了CIML NK细胞的首次人体1期临床试验（clinicaltrials.gov，#NCT01898793）。在这项研究中，CIML NK细胞是由来自相关单倍体供体的常规NK细胞产生的，在它们的过继转移之前，使用IL-12、IL-15和IL-18激活12至16小时。本研究共治疗了19名患者，所有可评估的患者均未出现任何主要毒性，包括细胞因子释放综合征 (CRS)或GvHD。与基础NK细胞相比，过继性CIML NK细胞表现出明显不同的表型标志物，具有显着增加的激活受体NKG2D、NKp30和NKp44以及CD69、CD62L和NKG2A[72]。
结合上述研究中使用 CIML NK细胞的临床应用是极具潜力的，有研究正在评估 CIML NK 细胞在半相合造血干细胞移植后复发的髓系恶性肿瘤患者中的应用（Clinicaltrials.gov ，#NCT04024761）。在这项研究中，CIML NK 细胞由原始干细胞供体产生，从而使CIML NK 细胞具有与循环T细胞潜在的免疫相容性。后者应该有利于过继转移的CIML NK细胞的体内扩增和持久性。造血干细胞移植后的复发是一个未解决的问题，因为通常用于治疗这些患者的供体淋巴细胞输注 (DLI) 与低反应率相关，并使患者面临发生GVHD 的风险。此外，在围移植期患有微小残留病 (MRD) 的急性白血病患者患病风险显著增加，因此在未来的研究中可能最适合基于NK细胞的干预措施以防止疾病复发。[79]
CIML NK 细胞是开发嵌合抗原受体 (CAR) NK 细胞的完美平台，基于其良好的安全性、增加的增殖、延长的持久性以及在临床前动物模型和接受治疗的患者体内观察到的各种抗肿瘤能力。Gang 等人最近的研究，已经在体外和异种移植小鼠模型中证明了CAR-CIML NK细胞对抗NK耐药恶性B淋巴肿瘤的可行性和有效性 [81]。与CD19-CAR对照NK细胞相比，CD19-CAR CIML NK细胞表现出更高的活性和杀伤力。CAR-CIML 细胞在过继转移后也在体内扩增，导致肿瘤负荷显着降低并提高了治疗小鼠的存活率[81]。
使用 CIML 和 CAR-CIML NK 细胞改善癌症治疗的策略概述。a CIML NK 细胞可以通过多种机制表现出抗癌活性，包括 CAR 激活、ADCC 和肿瘤细胞上的应激相关信号。b CIML和CAR-CIML细胞的活性可以通过使用抗体或基于CRISPR的策略来阻断NKG2A等检查点通路来进一步增强。c可以通过增加其表达来增强激活信号，并且可以对 CAR-CIML NK 细胞进行工程改造以释放细胞因子和其他激活分子，以增加持久性和细胞毒活性。d CAR-CIML NK 细胞也可以被设计为释放 TME 调节剂，如 IL-12，以促进促炎环境。
o3
结论
尽管与髓系恶性肿瘤相比，NK细胞疗法针对实体瘤的治疗是有价值的，但NK细胞和CIML NK细胞疗法在实体瘤中的免疫细胞治疗上，还属于一个较为前沿的研究领域。NK细胞靶向髓系恶性肿瘤的机制尚不完全清楚，但可能与HLA 1类和非经典HLA-1类分子如HLA-E 表达有关。在这种情况下，通过抗体介导的pan-KIR2D或NKG2A/HLA-I相互作用的破坏产生缺失的自我识别，可能会增加NK细胞对抗实体瘤的有效性[83]；例如，抗NKG2A抗体 Monalizumab 目前正处于临床开发阶段[84]。
参考文献：暂不提供
— THE END —
觉得不错点个"在看"呗
推荐阅读
【声明】生命科学与基因技术正在高速发展，受本人知识结构及参阅资料准确性的局限，文章内容仅供参考。欢迎读者随时纠错并参与讨论。
点击“阅读原文”，加入“知识星球”。