120万一针的CAR-T搞不定的实体瘤，改造NK细胞仅用3天消灭它！
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撰文｜摩西
编辑｜南风
声明｜本文仅作为公益科普，拒绝商业用途的转载，亦不构成任何建议。
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两款CAR-T细胞产品的上市被媒体争相报道，“天价费用”让人望而兴叹，其实某一药品的研发在被媒体大面积报道呈现在众人面前之前，可能早在五六年前甚至十年前就已经被提出概念，并经过数年的相关实验研究才会走到大众眼前。
一部分媒体借着CAR-T上市与其的“神奇疗效”，赚足了大众的眼球。其实就目前来看，CAR-T细胞仅对于小部分血液癌的治疗有效外，在与实体瘤的对抗中却鲜有建树。
而早在2015年CAR-NK细胞就已经被提出，且面对实体瘤，以NK为主流的研究，也早就走进了大众的视野。
很多读者可能还有点一头雾水，这CAR-T都还没整明白呢，咋又冒出来了个CAR-NK？别急，咱们继续聊聊这个CAR家族的另一位成员。
我们之前介绍了CAR-T细胞（Chimeric antigen receptor T cell）是一种基因改造后的自体T细胞，是通过基因改造技术将特定抗原受体的基因整合到T细胞内，从而使T细胞表面产生嵌合抗原受体，得到的嵌合抗原受体T细胞。
既然掌握了这个可以让细胞表面产生特定受体的基因技术，科学家们怎么可能只会盯着T细胞呢，所以他们就把目光投向了NK细胞，准备给NK细胞也“调教”一番。
01
什么是NK细胞
在这里小编不厌其烦的再给大家先解释一下NK细胞。NK细胞（Natural killer cells，这里的NK就是取自Natural killer），又称为自然杀伤细胞，属于淋巴细胞的一种，它来源于骨髓。
NK细胞是构成人体免疫系统的重要细胞，主要分布于外周血液循环以及肝脏、脾脏内。
NK细胞作为免疫系统的一员，自然发挥着不少或缺的免疫作用，它可以识别人体中老化细胞，并对其进行吞噬杀灭，同时也能够识别被病原体感染的细胞和异常繁殖的肿瘤细胞，并进行吞噬和杀灭。
下图就是电子显微镜下的人类NK细胞。
02
如何制造“CAR-NK”
一篇发表在《EBioMedicine》上的综述“CAR-NK cells: A promising cellular immunotherapy for cancer（CAR-NK细胞：一种有前途的癌症细胞免疫疗法）”介绍了如何通过基因技术得到CAR-NK细胞。NK92细胞系作为来自NK细胞淋巴瘤的恶性细胞，被广泛用作生产CAR-NK细胞的来源，因为CAR-NK92细胞可以在体外无限增殖，并对反复冻结/解冻周期的敏感性较低。
从健康献血者或脐带血（UCB）来源的单个核细胞（PBMCs）中分离出原发性NK细胞。然后激活得到的原发性NK细胞，用CAR表达载体（例如伦蒂病毒[LVs]或逆转录病毒[RVs]）对NK细胞进行基因工程改造，然后在NK细胞特异性扩张介质中扩展，用细胞因子进行处理使其可用于GMP级临床应用。
除了这种方法，也有另一种得到NK细胞的途径。从CD34+造血祖细胞（HPCs）中分离出来，用细胞因子进行培养后，与CAR一起设计并在输入人体前进行体外扩增。
最近，诱导多能干细胞（iPSCs）已成为“现阶段”CAR-NK细胞产品中具有吸引力的CAR-NK细胞来源，由于其增殖能力无限的特性。
重要的是，iPSC可以通过CAR表达载体进行基因工程修饰，然后产生的CAR-iPSC可以分化成CAR-HPCs，最后得到CAR-NK细胞。相关流程图如下。
早在2015年，一家生物制药公司CytomX Therapeutics与德克萨斯大学安德森癌症中心合作开发用于治疗癌症的调查性抗体疗法，研究支持抗体的嵌合抗原受体天然杀手（CAR-NK）细胞疗法，并称之为ProCAR-NK细胞疗法。此次合作由干细胞移植和细胞治疗系教授Dr. Katy Rezvani和Dr. Elizabeth Shpall领导。
Dr. Rezvani在NK细胞治疗方面进行了十多年的研究，他认为，团队的研究人员看到了NK细胞的明显前景，因为它们：
在先天免疫系统中的作用与T细胞相比，可以立即产生肿瘤杀灭效果；此外，与自体CAR-T细胞疗法相比，CAR-NK细胞是最有机会机会实现现货供应的免疫细胞疗法。
而且后者的安全性更高，NK细胞的安全性已在临床研究中得到证实。在一些I/II期的试验中显示，同种异体NK细胞回输的耐受性良好，不会引起GVHD和明显的毒性，NK细胞是一种具备更强适应性的CAR载体，且不局限于自体细胞。
CytomX公司的CEO同样认为NK细胞是细胞毒性淋巴细胞，构成先天免疫系统的核心组成部分。当这些细胞被设计成可以表达针对癌细胞上蛋白质的CAR细胞时，便表现出强大的抗肿瘤反应。而且与CAR-T细胞相比，CAR-NK产生的治疗类别具有潜在优势，制备过程也相对简单。
2018年一项在《Cell Stem Cell》上的研究中，加州大学圣地亚哥医学院和明尼苏达大学的研究人员报告称，由人类诱导多能干细胞（iPSCs）分化而来的且同样经过修改的NK细胞，显示出对卵巢癌小鼠模型的增强活性。
研究人员称，这些发现意义在于NK细胞可能比T细胞更具有明显的优势，包括能够在没有患者匹配的情况下以现有方式将改造后的NK细胞输入至体内。
在这项研究中，研究人员在卵巢癌异种移植小鼠模型中测试了由人类iPSC分化而来的CAR-NK细胞，并将其抗肿瘤活性与其他来源的NK细胞和CAR-T细胞进行比较。前者表现出与CAR-T细胞相似的活性，而且毒性较低。
上图A中为小鼠体内直接比较 iPSC-NK 细胞中表达的 CAR-NK与原发 T 细胞中表达的 CAR-T的抗肿瘤活性，可以看出这两列的小鼠体内肿瘤都有明显降低。CAR-T组（A图第三排）的小鼠肿瘤从14天开始逐渐变小，而CAR-NK组（A图第五排）的小鼠肿瘤从第三天就呈现出变小的趋势。图B和C对比了CAR-T细胞、CAR-NK细胞和iPSC-NK细胞在注射后小鼠体内的持久性，三者都表现出显著持久性。
加州大学圣地亚哥分校医学院细胞治疗主任、再生医学系医学教授、医学博士Dan Kaufman表示，他们的现有数据可以看出卵巢癌是一个很好的适应症，其他实体肿瘤例如乳腺癌、脑瘤和结肠癌以及白血病等血细胞癌，也可能是iPSC衍生NK细胞的合适靶点。
2020年德克萨斯大学安德森癌症中心公布了一个第一阶段/IIa临床试验结果，针对CD19的脐带血源性嵌合抗原受体（NK）细胞治疗大多数复发或难治性非霍奇金淋巴瘤（NHL）和慢性淋巴细胞白血病（CLL）患者的临床反应，并且没有观察到重大毒性。
此项试验结果已经发表在《新英格兰医学杂志》上。在参与这项研究的11名患者中，8名（73%）对治疗有响应，其中7人获得了完全响应，所有数据表明他们在13.8个月的随访中不再显示疾病状态。其余5位患者进行了缓解后治疗，没有患者出现细胞因子释放综合征或神经毒性。
此次研究中的NK细胞从捐赠的脐带血液中分离出来，并进行基因工程以表达所需的CAR，从而识别癌症特异性目标。CAR-NK细胞还“装甲”了IL-15，IL-15是一种免疫信号分子，旨在增强细胞的增殖数量和存活率。因此本研究中使用的CD19-CAR-NK细胞目的在于针对B细胞恶性肿瘤。
在临床试验中，11名患者接受了单剂量的脐带血CD19-CAR-NK细胞，按三种剂量水平之一服用。五名患者患有CLL，六名患者患有NHL。其中有9名患者接受了CD19-CAR-NK细胞，并根据自身的人类白细胞抗原（HLA）类型进行了部分匹配，其余2名患者在没有HLA匹配的情况下接受治疗。
下图为接受CAR-NK细胞治疗后的患者临床反应，所有反应包括部分反应（PR）和完全反应（CR）：MRD 表示最小残留疾病，例如评估骨髓是否渗透（BM）。3号患者接受4剂（×4）利妥昔单体；对于5号患者和7号患者，虚线表示缓解后治疗的持续时间。HSCT表示造血干细胞移植。
可以看出继CAR-T之后，CAR-NK也在跃跃欲试准备问世，不过在你仍然关注CAR-T、CAR-NK细胞的时候，CAR-NKT也要来啦！随着CAR家族的成员不断扩大，希望在不久的未来CAR家族的价格不再昂贵到负担不起，各家族成员攻克疾病的覆盖范围也越来越广！而CAR-NK也许就是打破天价困局的免疫细胞治疗新星！
作者随笔
细胞技术的研究从未止步，随着人类对自身免疫系统的了解不断加深，只要敢想敢去实践，我们就会掌握更多的方法去对付癌症，延缓衰老。
而作为普通人的我们，不仅要关注生命科学的进展，更要将健康养护意识提前，把恶性癌症调教为慢病进行管理、将有病医病的意识转换为未病先防的未雨绸缪，这才是我们了解生命科学的真正价值。
参考文献
1.WIKIPEDIA. Natural killer cell. [EB/OL]. [2021-09-11]. https://en.wikipedia.org/wiki/Natural_killer_cell.
2. GZ Xie, H Dong, Y Liang et al. CAR-NK cells: A promising cellular immunotherapy for cancer, EBioMedicine (2020). https://doi.org/10.1016/j.ebiom.2020.102975.
3. Medical Xpress. CytomX and MD Anderson Cancer Center enter into strategic collaboration for Probody-enabled CAR-NK cell therapies. [EB/OL]. [2015-11-05]. https://medicalxpress.com/news/2015-11-cytomx-md-anderson-cancer-center.html.
4. Y Li, DL Hermanson et al. Human iPSC-Derived Natural Killer Cells Engineered with Chimeric Antigen Receptors Enhance Anti-tumor Activity, Cell Stem Cell (2018). DOI: 10.1016/j.stem.2018.06.002.
5. Medical Xpress. CAR-T immunotherapies may have a new player. [EB/OL]. [2018-06-28]. https://medicalxpress.com/news/2018-06-car-t-immunotherapies-player.html.
6. E Liu, D Marin et al. Use of CAR-Transduced Natural Killer Cells in CD19-Positive Lymphoid Tumors. N Engl J Med, 2020, 382:545-553. DOI: 10.1056/NEJMoa1910607.
7. MD Anderson News. CD19 CAR NK-cell therapy achieves 73% response rate in patients with leukemia and lymphoma. [EB/OL]. [2020-02-05]. https://www.mdanderson.org/newsroom/cd19-car-nk-cell-therapy-achieves-73-percent-response-rate-in-patients-with-leukemia-and-lymphoma.h00-159379578.html.
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