深度好文！NK細胞療法：抗惡性良性腫瘤第一道防線

撰文：南宮明月

來源：幹細胞者說

自然殺傷細胞（Natural killer cell，NK細胞 )，是除 T細胞、B細胞之外的第三大類淋巴細胞，不僅與抗惡性良性腫瘤、抗病毒感染和免疫調節有關，甚至參與超敏反應和自身免疫性疾病的發生。

圖1 NK細胞與其他免疫細胞

NK細胞來源于骨髓造血幹細胞，屬于先天免疫系統的核心細胞，約占血液中所有免疫細胞數量的15%；主要分布于外周血、肝髒和脾髒。在人體内NK細胞主要特征為CD3 CD56+淋巴細胞群。國際頂級期刊Nature Reviews Drug Discovery (IF=60.716)雜志上的一篇綜述，講述如何利用NK細胞開發惡性良性腫瘤免疫細胞療法。

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NK細胞生物學

NK細胞發現于20世紀70年代，主要與殺死感染的微生物和惡性轉化的同種異體和自體細胞有關。NK細胞來源于CD34+共淋巴祖細胞。據估計，NK細胞的半衰期大約為7~10天，占人類外周血淋巴細胞總數的10-15%，也存在于脾髒、肝髒、肺、骨髓和淋巴結中，它們通過與DC細胞的互相作用發揮關鍵的免疫調節功能。

NK細胞是第一組固有淋巴樣細胞的典型成員，具有分泌 IFN-γ 的能力。終末分化的 NK 細胞缺乏B淋巴細胞（CD19+）和 T 淋巴細胞（CD3+）的表型标記，CD56是NK細胞特征的标志。人外周血NK細胞可分為CD56bright和CD56dim兩大類。

NK細胞屬于1型先天淋巴細胞，特征之一是産生1型細胞因子（如TNF和IFN-γ）。NK細胞活性受其表面多種激活性受體和抑制性受體（KIR）的調控。激活受體包括：NCR、CD16、NKG2D、DNAM1和信号淋巴細胞激活分子（SLAM）家族受體。抑制性受體包括：免疫球蛋白樣受體KIR、NKG2A和白細胞免疫球蛋白樣受體亞家族B成員。

圖1：KIR為人類NK細胞提供多樣性、耐受性和學習

大多數正常細胞表達MHC-I，通過激發抑制信号來抑制NK細胞的活性。而惡性良性腫瘤細胞，則通過降低MHC-I的表達來試圖逃避CD8+CTL細胞的識别。如果MHC-I配體的丢失和/或激活性受體的配體表達升高，則會改變NK細胞内的信号通路平衡，進而激活NK細胞，攻擊與接觸的靶細胞。

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如何增強NK細胞功能

圖2：NK細胞免疫療法中的抗體

▉ 刺激NK細胞的細胞因子

激活性或抑制性細胞因子的拮抗劑，或許是一種政策。比如，IL-2可促進T細胞和NK細胞的激活和增殖。在體外，IL-2可激活NK細胞，然而在體内卻受到Treg的抑制。很多公司正在開發選擇性激活T細胞和NK細胞的IL-2類似物。比如賽諾菲公司的SAR444245，Alkermes公司開發的nemvaleukin alfa（ALKS 4230），Anaveon公司開發的IL-2R激動劑ANV419等等。

IL-15有望替代IL-2，可刺激NK細胞和CD8+T細胞，但不會激活Treg細胞。目前，多款IL-15重組蛋白正在臨床試驗中接受測試。其中，ImmunityBio公司的IL-15超級激動劑Anktiva（N-803）已經在治療膀胱癌、惰性非霍奇金淋巴瘤等疾病的臨床試驗中獲得積極結果。

▉激發ADCC反應的抗體

NK細胞可通過CD16受體介導的ADCC，殺死IgG1或IgG3抗體靶向的細胞。NK細胞表面CD16的不同形态，會影響CD16與抗體Fc端的親和力。

具體來說，CD16蛋白第158位的氨基酸為苯丙氨酸（158F）時，與Fc的親和力低，而這一位置上的氨基酸為缬氨酸（158V）時，與Fc的親和力高。新一代單克隆抗體療法很多對Fc端進行了修飾，改善了它們與CD16的結合，促進了ADCC的産生。同時，很多抗體在合成時使用了預防抗體Fc端岩藻糖基化的哺乳動物培養系統，增強了它們與CD16的結合。

▉雙特異性抗體

雙特異性抗體，可同時與激活NK細胞的受體和惡性良性腫瘤抗原相結合，促進更有效和持久的NK介導細胞毒性。與單抗不同，這些融合蛋白可以被設計成與多種不同的惡性良性腫瘤抗原和NK受體相結合，并且可以利用抗體可變區片段（Fv）與CD16結合，保證它們可以與158V C16和158F C16有效結合。類似的蛋白設計已經在雙特異性T細胞銜接器（BiTE）中得到應用。

目前，Affimed公司開發的AFM13是臨床進展最快的CD16雙特異性抗體之一。這是一款靶向CD30的雙特異性抗體。在治療霍奇金和非霍奇金淋巴瘤患者的1期臨床試驗中，它與臍帶血來源的NK細胞聯用，在治療的12名患者中，達到100%的客觀緩解率。

▉三特異性抗體

三特異性NK細胞銜接器不但可與惡性良性腫瘤抗原和CD16受體結合，還可包含IL-15，進而與IL-15受體（位于NK細胞表面）相結合，增強NK細胞的活性。三特異性抗體，由于具有同時與不同NK細胞受體結合的潛力，是以正在成為NK細胞免疫療法的一個令人興奮的前沿。不過，哪些激活性受體組合能夠最大程度增強NK細胞的抗癌活性仍然需要更多研究。

圖3.增強NK細胞功能的雙特異性和三特異性抗體

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過繼性NK細胞療法

NK細胞成為了研究人員開發新型免疫療法的理想選擇之一。目前，正在開發的NK細胞治療産品主要有兩類：一類是自體或是異體NK細胞治療産品，另一類是CAR-NK産品。

NK細胞的種子細胞來源廣泛，包括外周血、臍帶血、多能幹細胞（ESC和 iPSC）和NK細胞系（如NK92細胞系等） 。iPSC的制備需要種子細胞少，可大量培養，成本較低，可實作自體供給，免疫原性較低。NK92細胞系可無限增殖，對凍融敏感性較低。

NK細胞的不同來源

在增強NK細胞功能方面，在體外培養過程中使用細胞因子進行刺激，常用的細胞因子是IL-2。近年來，IL-12，IL-15， IL-18，IL-21等刺激因子也被用于體外刺激NK細胞，并且能夠誘導成長期生存，具有記憶能力的NK細胞。

Affimed公司開發的靶向CD16/CD30雙特異性抗體AFM13也可以用于在體外預先與NK細胞結合，促進NK細胞對CD30+淋巴瘤的反應。

CAR-NK可賦予NK細胞靶向特定惡性良性腫瘤的能力。CAR-NK細胞與CAR-T細胞相比可以提供多種優勢，包括細胞因子釋放綜合征風險（CRS）更小，神經毒性更小。即使CAR-NK細胞失去了CAR，仍然可通過内在表達的激活性受體識别和殺傷惡性良性腫瘤細胞。

除了CAR-NK，研發人員正在探索增強NK細胞功能的其他基因工程政策，包括通過表達趨化因子受體，促進惡性良性腫瘤浸潤。基于ADCC的療法可以在NK細胞上表達高親和力的138V CD16受體，與激發ADCC的抗體聯用構成組合療法。

最後，使用CRISPR-Cas9基因編輯系統可以從NK細胞中敲除副調控因子。這些手段為建構更好的NK細胞療法提供了多種可能性。

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文末小結

NK 細胞具有獨特的抗惡性良性腫瘤效應，不受MHC限制的細胞毒性、産生細胞因子和免疫記憶等功能，使其成為先天性和适應性免疫反應系統中的關鍵角色。

免疫細胞如何發揮作用仍有許多問題尚未解決。而對于實體瘤而言，目前也還并不清楚 NK 細胞是否會比T 細胞更容易地進入實體瘤。NK 細胞可以産生相關細胞因子來吸吸引其他免疫細胞，這可能會進一步增強抗惡性良性腫瘤反應。

CAR-NK 細胞療法是一個很有前途的臨床研究領域，對某些癌症患者具有良好的安全性和初步療效。相信，CAR-NK細胞療法可能會導緻惡性良性腫瘤免疫治療的革命性進展。

Kerry S. Campbell

Kerry S. Campbell，福克斯大通癌症中心教授，細胞培養中心主任，免疫監測機構聯合主任。FCCC設施家長監督委員會主席，美國血液學會會員，國際細胞檢測技術發展學會（ISAC）會員，擔任Frontiers in NK and Innate Cell Biology和Cancer Immunity and Immunotherapy評論編輯。

Campbell 實驗室長期以來一直對NK細胞表面的各種種系編碼受體控制其對惡性良性腫瘤細胞的細胞毒性反應的機制感興趣，并确定如何利用這些資訊在治療上造福癌症患者。研究團隊廣泛專注于臨床和轉化研究，他們研究了NK細胞在各種癌症患者中的表型和功能，以及幾種利用癌症患者 NK 細胞功能的免疫治療劑的作用機制。

參考資料：

[1].Niklas K. Bj rkstr m et al. Emerging insights into natural killer cells in human peripheral tissues.Nature Reviews Immunology(2016).

[2 Maskalenko et al., Harnessing natural killer cells for cancer immunotherapy: dispatching the first responders.Nature Reviews Drug Discovery, (2022).

[3] Le Saux and Schvartzman Advanced Materials and Devices for the Regulation and Study of NK Cells.Int. J. Mol. Sci., (2019).

[4] Zhang et al.,. CAR-NK cells for cancer immunotherapy: from bench to bedside.Biomarker Research,(2022)

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