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CAR-NK细胞:使肿瘤大小减少超过 50%,是一种极具前景的免疫细胞疗法
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1. NK细胞生物学:
丰富的受体以及免疫自我耐受和免疫监视之间的平衡
图1. NK 细胞的细胞毒性:激活和抑制之间的平衡
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2.同种异体 NK 细胞在单倍体干细胞移植中的抗白血病作用
3. CAR-T 免疫疗法
4. CAR-NK 细胞免疫疗法
自体 CAR-T 细胞和同种异体 CAR-NK 细胞的优缺点比较
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5. CAR-NK 细胞的来源
5.1 / NK-92 细胞系
图2. UniCAR-NK-92 对 GD2+ 肿瘤细胞的作用
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5.2 / 源自脐带的 NK 细胞
脐带血是 NK 细胞的丰富而有趣的来源,因为国际血库有数十万个脐带血 (UCB) 单位可供使用。NK 细胞占脐带淋巴细胞的 15% 至 30%。它们的表型比成人外周血细胞的表型更不成熟,具有非常特殊的特征,包括低 CD16(低 ADCC 能力)、CD56 bright(比细胞毒性更具有增殖能力)、NKG2A+(一种抑制性受体,识别 HLA-E)和低 KIR(功能比其对应物少)[43]。然而,这些限制可以通过使用细胞因子和转染的离体扩增和激活来克服,并且根据笔者的经验,与来自血细胞的 CAR-NK 相比,来自脐带血的 CAR-NK 细胞在流式细胞术中观察到具有相同的激活特征。即使 UCB 中的 NK 细胞或多或少稀少,它们也具有非常重要的增殖能力,并且对细胞因子刺激非常敏感,可以进行离体扩增。由 Tezvani 等人带领的 MD Anderson 团队。最近发表了一项非常令人鼓舞的 I/II 期临床试验,该试验在 11 名患有复发性难治性 B 细胞恶性肿瘤(从非霍奇金淋巴瘤到慢性淋巴细胞白血病)的患者中注射来自新鲜 UCB 的CAR-NK-CD19 细胞(ClinicalTrials.gov ,NCT03056339)(图3)。用研究中使用的三种剂量之一(1×105、1×106或1×107每公斤细胞数)在淋巴清除化疗(氟达拉滨和环磷酰胺)后。值得注意的是,UCB NK 细胞输注后没有注意到不良反应或毒性,特别是CRS 或神经毒性,试验中未达到最大耐受剂量。反应在注射后的第一个月迅速出现,在11名受试者中,有7名患者完全缓解,并在 Richter 转化中恢复到 CLL 状态。尽管如此,重要的是要展示一个事实,即一半的患者在注射 NK 细胞后接受了维持治疗,由来那度胺、利妥昔单抗、维奈托克或 HSCT 组成。在注射后长达 12 个月内检测到 NK 细胞。最有可能的是,在 CAR 结构中添加 IL-15 基因有助于 CAR-NK 细胞的长期持久性,尽管持久性机制尚未阐明。
此外,一个可能且非常重要的技术挫折是直接从新鲜 UCB 生产 CAR-NK 细胞,以及在生产后立即注射,没有任何凝结步骤。事实上,由于从冷冻保存的细胞中选择 NK 细胞的效率低,可能不应该推荐使用来自国际银行的冷冻保存的脐带血来生产 CAR-NK 细胞。根据 MD Anderson 团队的经验,从新鲜脐带血中扩增可能是一种选择——或者更确切地说,建立选定的冷冻保存的 NK 细胞库,这些细胞可以解冻和扩增以进行转导。还应注意的是,CAR-NK 细胞在冷冻保存后活性有所降低,在目前的技术条件下,CAR-NK 细胞应在培养后立即给药。即使 CAR-NK 细胞的具体长期疗效难以评估,并且该工艺在冷冻细胞上的可行性尚待确定,但结果非常有希望[44]。
图3. 来自脐带血的 CAR-NK 细胞:CAR-NK 细胞的结构[45],来自 MD 安德森中心。CAR-NK 细胞是从具有共刺激 CD28 结构域的经典 CD19 CAR 获得的,其中添加了自杀基因和 IL-15 基因
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5.3 / 来自外周血的 NK 细胞
如前所述,大多数采用过继性 NK 疗法(不包括 CAR-NK 细胞)的研究都使用了来自单倍体相关或不相关供体的细胞,并已在儿童和成人 AML 中显示出抗肿瘤反应[29,46]。然而,缺点是需要从健康的成年志愿者那里收集细胞,这使得该过程比使用 UCB 稍微复杂一些。在细胞因子存在的情况下,一些简单的、符合GMP 的培养条件可以将它们的扩增提高 25-55 倍[49]。如果来自 PB 的 NK 细胞与 CB NK 细胞相比具有高细胞毒性,那么在 CAR-NK 疗法的背景下,供体在 HLA 不相容性方面的选择是否应该有所不同仍有待证明。Leivas 等人的团队描述了一种可以使用和衍生自 PBMC 的方法。[53]。在活化和扩增的 NK 细胞 (NKAE) 和记忆 T 细胞 (CD45RA-T 细胞) 之间选择效应细胞。NK 或 T 细胞在与 NKG2D-4-1BB-CD3z-CAR 载体一起培养后转导,使用在 NK 和 T 细胞上表达的 NKG2D 激活剂受体,以及用于转导的 4-1BB(见上文)。NKG2D 具有特定的配体,包括 MICA、MICB 和 ULBP,它们在应激细胞和许多肿瘤细胞上表达,特别是在多发性骨髓瘤中。在体外,记忆 T 细胞的转导比其 NK 对应物更稳定。然而,CAR-NKAE 细胞在体外对 MM 细胞表现出更强的细胞毒性,同时保护健康细胞免受损伤。此外,在他们的小鼠异种移植骨髓瘤模型中,与 T 细胞相比,CAR-NKAE 细胞表现出高效的细胞毒性和增强的抗骨髓瘤活性。
另一种方法是使用 Cas9/RNP 和腺相关病毒基因递送的 CRISPR 靶向 CAR 基因插入。使用这种技术,产生了具有不同跨膜和信号结构域(CD4/4-1BB+CD3ζ 和 NKG2D/2B4+CD3ζ)的靶向 CD33 的 CAR-NK,并且似乎在原代 NK 细胞中显示出增强的抗 AML 活性 [54]。
5.4 / 源自 iPSC 的 NK 细胞
诱导多能干细胞 (iPSC) 是经过基因重编程成为多能干细胞的分化细胞。成熟分化细胞重编程为 iPSC 的过程包括对细胞进行基因改造,使其表达四种基因:Klf4、C- myc、Oct3/4和Sox2,从而具有与胚胎干细胞相同的特征。因此,分化的成人重编程细胞获得了无限增殖的潜力,并且在加入特定生长因子后可以分化成任何细胞类型,这使得它在许多医学领域都有用武之地——特别是再生医学、细胞疗法或遗传病的模型化。这一发现获得了 2012 年诺贝尔医学奖,授予神户大学(日本)研究员山中伸也[55]。由于它们的永生特性,单个 iPSC 足以生产和生成通用的 CAR-NK“现货”产品。由 iPSC 产生的 NK 细胞具有不成熟的表型,具有低 CD16、高 NKG2A 和低 KIR,具有较差的细胞毒性,但具有非常重要的增殖能力。为了增强它们的细胞毒性并使其持久存在,可以添加用于表达 CD16 和 IL-15 或 IL-2 的基因[56, 57]。FT596 产品是第一个“即用型”、通用和同种异体 CAR NK 细胞产品,源自iPSC技术,并且已经获准在美国用于临床研究[58]。它由针对 NK 细胞优化的抗 CD19 CAR 组成,具有激活剂受体 NKG2D 的跨膜结构域、2B4 共刺激结构域和 CD3ζ 信号传导结构域。添加了两个关键成分:
(i)一种新型、高亲和力、不可切割的 CD16 Fc 受体 (hnCD16),可在没有负调控的情况下实现肿瘤靶向和增强抗体依赖性细胞毒性,并结合靶向治疗性单克隆抗体肿瘤细胞;
(ii)促进细胞因子非依赖性持久性的 IL-15/IL-15 受体融合蛋白 (IL-15RF)(图4)。当与利妥昔单抗(抗CD20)等单克隆抗体联合使用时,FT596的hnCD16 Fc受体与覆盖肿瘤细胞的单克隆抗体的Fc部分结合,激活NK细胞,分泌细胞因子,增强ADCC。IL-15RF 促进 NK 细胞和活化的抗肿瘤 T 细胞的细胞毒性。
ASH 2020 期间的一份通讯报道了一名 76 岁女性在接受八线治疗(包括 ASCT、自体过继 T 细胞治疗和活化的半相合 NK 细胞)后复发难治性 DLBCL 的病例[59]。
图4. 源自iPSC的 FT596 细胞的作用机制
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6. 结论
-END-
作者:摩西
审校:南风 | 咏彤
声明:本文仅作为科普,拒不接受商业用途的转载申请,亦不构成任何建议。
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