CAR-NK疗法的改进：从CAR-T经验中吸取教训

编辑：戴戴 兮兮

尽管CAR-T细胞疗法在血液肿瘤中表现出令人惊艳的疗效，但在实体瘤患者中的治疗效果较差，并且价格高、制造复杂。此外，长期随访的数据表明，既往约50%使用CAR-T获得初始缓解的患者最终走向复发的道路。

   往期推送：

   CAR-NK细胞疗法：突破传统治疗局限的机遇与挑战‍目前已知的影响CAR治疗疗效的主要因素包括转移细胞的持久性有限、细胞产品的代谢适应性差、CAR-T细胞向疾病部位转移的问题，以及恶性肿瘤细胞靶向抗原的丢失等。其中胞啃作用(trogocytosis)也是影响CAR疗效的一个新挑战，胞啃作用是指淋巴细胞通过免疫突触，从抗原提呈细胞上啃下了一部分细胞膜，而这部分细胞膜通常携带有供体细胞的细胞膜表面分子，例如PD-1。因此，胞啃会导致靶细胞抗原丢失和CAR细胞自杀性破坏。

与CAR-T相比，CAR-NK疗法的临床经验非常有限，而上述提到的影响CAR治疗疗效的因素对CAR-NK临床疗效的影响程度尚不清晰。2023年5月，发表在《Frontiers in Immunology》杂志上的一篇题为"Advancements in CAR-NK therapy: lessons to be learned from CAR-T therapy"的文章，详细探讨了优化CAR构建的重要性，以及讨论了增强细胞持久性，加强细胞运输，确保代谢适应性，以及减少抗原丢失避免肿瘤逃逸的策略。

生产和成本

CAR-T细胞在白血病和淋巴瘤治疗中非常有效。然而，个性化CAR-T治疗因成本高和生产复杂受到限制。研究表明，采用分布式和高度自动化的 CAR-T制造策略可以显著降低生产成本；另一种策略是开发"现成的"异体细胞疗法，即在中心实验室制造大量改造的细胞，并用于多个患者。目前，获批商业化使用的CAR-T都是自体细胞疗法，而异体细胞疗法由于移植物抗宿主病(GvHD)的风险，需要使用基因编辑来消除CAR-T细胞中表达T细胞受体的基因。然而，这增加了制造的复杂性和成本，并且基因编辑CAR-T细胞的安全性尚不完全清楚。与CAR-T细胞不同，CAR-NK细胞不会引起GvHD，因而可以在无需进行基因编辑的情况下进行同种异体应用。然而，要充分发挥“通用型”疗法的效益，确定能够扩大CAR-NK产品规模的生产方法也至关重要，使每个产品批次都能够治疗尽可能多的患者。与CAR-T细胞类似，使用细胞因子可以将NK细胞扩增到临床相关剂量。目前，已有研究正在探索使用可溶解的能够缓慢释放生长因子和营养物质的聚合物微球来促进细胞扩增的方法。

目前，制造CAR-T细胞最常使用的假受体是VSV-G慢病毒。与T细胞不同，NK细胞表达低密度脂蛋白受体，这是VSV-G的主要进入受体。已经发现狒狒的包裹假病毒载体能显著提高NK细胞的转导效率，并通过病毒样颗粒传递CRISPR基因组编辑组件。然而，通过病毒基因治疗制造的CAR-NK疗法存在插入性突变的潜在风险。病毒修饰的CAR-NK细胞，能否达到与 CAR-T细胞的同样的安全性还有待观察。

持久性

 既往研究发现，相比T细胞，NK细胞更难表现出长期持久性，这限制了NK细胞疗法的临床效果。已知使用免疫刺激因子如IL-15可以改善CAR-NK细胞的持久性。根据一项在复发性/难治性血液肿瘤中使用IL-15工程化CAR-NK细胞的临床试验，且初步结果显示安全且疗效短期可见。

短期暴露于IL-12、IL-15和IL-18可产生持久性较长的记忆型NK细胞，与CAR-NK联合使用以提高疗效，是另一种策略。在CAR-T细胞治疗中，丰富表达某些共刺激结构域的记忆型CAR-T细胞与持久性改善反应有关。用免疫刺激细胞因子(分泌型或膜结合型)如IL-7、IL-12、IL-15、IL-18、IL-21和IL-23改造CAR-T细胞，以创建“装甲CAR”，也被证明可改善持久性，并正在多项临床试验中进行探索。

细胞运输

 CAR-T和CAR-NK细胞在实体瘤治疗中遇到的问题是定位和穿透肿瘤微环境(TME)的能力有限。改善CAR细胞运输的策略之一是改造细胞表达趋化因子受体，增强其追踪肿瘤的能力。这种策略已在临床前研究中进行了评估，并在早期临床试验中探索，例如添加CXCR4到抗BCMA CAR-T上以增加向骨髓内的转运。同样，NK细胞也从趋化因子受体的工程化表达中受益，并已证明表达CXCR2、CXCR4、CCR5或CCR7的NK细胞增强了肿瘤控制作用，或加强了对肿瘤的输送。

改善CAR细胞的输送策略还包括与其他疗法联合使用，使TME更适合淋巴细胞的募集，或改变CAR疗法的递送方法。例如，利用溶瘤病毒(OVs)或放疗等工具改变TME，增加肿瘤炎症并提高CAR的效果。目前尚缺乏CAR-NK细胞与放疗或Ovs的联合研究。另外，直接向肿瘤注射CAR-T细胞可以显著改善疗效，这种方法也被证明对CAR-NK是安全有效的。

微环境适应性

肿瘤微环境(TME)中存在许多障碍，如缺氧、营养不足、低pH和代谢废物积累。优化CAR-T细胞的代谢功能，如提高氧化磷酸化水平，被证明在临床中有效。分别有两种策略可改善T细胞代谢：i)在体外扩增过程中直接调节细胞代谢；ii)通过基因工程改造T细胞以更好地适应TME。与CAR-T细胞类似，NK细胞也可通过基因编辑或调整扩增条件进行代谢优化，通过检测饲养细胞的变化，探索其对NK细胞扩增的影响，以及这些改变如何影响细胞代谢适应性和细胞毒性。

CAR本身的改变也会影响细胞代谢，不同的信号域可以显著改变CAR-T细胞的葡萄糖或氧化代谢。通过敲除或过表达代谢基因，可增强CAR-T细胞的效果。例如，过表达精氨酸合成酶可以提高CAR-T细胞在白血病和实体瘤小鼠模型中的效果；过表达D-2-羟戊二酸脱氢酶可以克服D-2-羟戊二酸在突变肿瘤中的免疫抑制作用。同样的，通过基因工程改造NK细胞克服代谢物的免疫抑制作用，可改善其功能。

抗原丢失

肿瘤内在因素可能导致CAR-T治疗效果不佳，如免疫抑制细胞存在、肿瘤细胞上黏附分子丧失和凋亡分子表达增加。而肿瘤细胞上的靶抗原丢失是CAR-T治疗失败的一个重要机制，尤其在抗原表达不一致的实体瘤中。

为了克服这一局限性，研究人员正在开发几种策略，如使用能够靶向两种抗原的双特异性CAR-T细胞、不同CAR产品的序贯给药、与溶瘤病毒联合等。目前正在临床前探索靶向两种抗原的CAR-NK细胞疗效。

胞啃作用

胞啃作用(trogocytosis)这一词语最初在20世纪70年代被用来描述阿米巴福氏内格勒菌破坏其他细胞的过程。2002年，它被用于描述质膜片段和相关表面分子从一个细胞转移到另一个细胞的过程。胞啃作用为免疫细胞的组织适应提供了一种机制，但也可以作为免疫细胞失活的一种强效机制。最近，有报道指出CAR-T和CAR-NK细胞的胞啃作用，可以导致自相残杀，并可能限制治疗效果(图2)。

 胞啃也可导致靶细胞上的抗原丢失，虽然这点已在CAR-NK中得到证实，但主要是在CAR-T背景下开展的研究。由于抗原密度影响CAR功能，靶抗原的下调或内化可导致肿瘤逃逸。因此，调整CAR的亲和力可克服抗原丢失，低亲和力CAR可减少胞啃作用并保持疗效，可防止肿瘤逃逸。

▲图2：胞啃作用介导的抗原获取导致细胞生物学改变。肿瘤细胞膜(紫色)和 CAR 抗原通过胞啃作用转移到 CAR 淋巴细胞(绿色)。(1)转移膜作为 CAR 介导的杀亲代的靶标导致淋巴细胞死亡(灰色)。(2)转移的细胞膜也可以在 CAR 淋巴细胞内发出信号。(3)细胞膜的转移导致抗原在肿瘤细胞膜上的丢失。

胞啃介导的信号传递

研究表明，抗原分子可以在接触数分钟内通过胞啃作用在细胞间转移，这些抗原分子保留其发出信号的能力，在细胞表面停留数天。目前，通过胞啃作用转移到CAR-T和CAR-NK细胞的受体介导的信号还没有被探索。鉴于CAR靶向的抗原可能是肿瘤细胞中的重要信号分子(如浆细胞中的BCMA或实体瘤中的间皮素)。T细胞或NK细胞通过胞啃作用获得靶抗原也可能改变CAR细胞中的细胞功能。未来的研究可以探索CAR细胞中胞啃作用获得分子的信号转导，并确定这是否是设计CAR的必要考虑因素。

自我杀伤

胞啃作用介导的抗原转移会导致NK细胞自相残杀，这也是CAR治疗中的常见问题。设计CAR来限制胞啃作用有助于改善抗原丢失和防止自相残杀。最近的研究使用了靶向NK限制性抗原的抑制性受体和肿瘤靶向CAR，来防止胞啃作用并提高治疗效果。未来的研究需要评估CAR构建体各结构域设计的特异性改变是否可以减少胞啃作用介导的抗原丢失和/或自我杀伤，从而提高CAR-T和CAR-NK疗法的长期疗效。

结论

尽管CAR-NK在治疗恶性肿瘤方面显示出希望，但其疗效和持久性仍有待提高，CAR-NK疗法面临着诸多挑战，借鉴CAR-T的经验和教训，利用NK细胞的独特的生物学优势，有望创造出下一代临床可及和经济可行的细胞疗法。

参考文献：[1] Marisa K Kilgour, Donald J Bastin, Seung-Hwan Lee, Michele Ardolino, Scott McComb, Alissa Visram. Advancements in CAR-NK therapy: lessons to be learned from CAR-T therapy. Front Immunol. 2023 May 2;14:1166038.

往期精选

1
2
3

END

技术交流群

扫描左侧二维码添加小编微信，记得备注单位+职位+姓名，小编拉你进群~

▶注：图文仅供读者学习、借鉴与欣赏，不作为投资建议，不得用于商业用途，如涉及作品内容或版权问题，请在30日内联系删除。

转发，点赞，在看，安排一下？