NK細(xì)胞：從基礎(chǔ)生物學(xué)到臨床研究

2021-08-24

2021年6月22日，復(fù)星凱特CAR-T細(xì)胞治療產(chǎn)品益基利侖賽注射液已正式獲得批準(zhǔn)。中國(guó)迎來(lái)首款獲批上市的CAR-T細(xì)胞治療產(chǎn)品。近日，據(jù)NMPA官網(wǎng)顯示，藥明巨諾CD19 CAR-T瑞基奧侖賽（JWCAR029）的上市申請(qǐng)已完成審評(píng)，進(jìn)入待審批狀態(tài)。適應(yīng)癥為：經(jīng)過(guò)二線(xiàn)或以上全身性治療后成人患者的復(fù)發(fā)或難治性大B細(xì)胞淋巴瘤。

作為另一種價(jià)值的免疫細(xì)胞，NK細(xì)胞也逐漸受到關(guān)注，在國(guó)際上有眾多的臨床研究進(jìn)展。NK細(xì)胞具有廣譜的抗腫瘤作用。目前，基于NK細(xì)胞的腫瘤免疫療法逐漸被挖掘出來(lái)。今天我們就來(lái)聊一聊究竟NK細(xì)胞療法和CAR-NK細(xì)胞療法。

自然殺傷細(xì)胞（Natural killer cell，NK細(xì)胞)，是除 T細(xì)胞、B細(xì)胞之外的第三大類(lèi)淋巴細(xì)胞，不僅與抗腫瘤、抗病毒感染和免疫調(diào)節(jié)有關(guān)，甚至參與超敏反應(yīng)和自身免疫性疾病的發(fā)生。

NK細(xì)胞來(lái)源于骨髓造血干細(xì)胞，屬于先天免疫系統(tǒng)的核心細(xì)胞，約占血液中所有免疫細(xì)胞數(shù)量的15%；主要分布于外周血、肝臟和脾臟。在人體內(nèi)NK細(xì)胞主要特征為CD3?CD56+淋巴細(xì)胞群。NK細(xì)胞存在于大多數(shù)器官（骨髓、肺、淋巴結(jié)、外周血、脾臟和肝臟）。研究顯示，NK細(xì)胞也存在許多其他器官中，如腸、皮膚、膀胱、扁桃體、子宮、胸腺、腎臟、胰腺、脂肪組織，甚至在小鼠大腦中。

NK細(xì)胞在機(jī)體內(nèi)由CD34+造血祖細(xì)胞（HPC）發(fā)育而來(lái)，是一個(gè)連續(xù)的過(guò)程，共同淋巴細(xì)胞祖細(xì)胞（CLPs）逐漸下調(diào)CD34，上調(diào)CD56，促使NK細(xì)胞分化與成熟。

在小鼠中，共同淋巴樣祖細(xì)胞產(chǎn)生共同ILC前體（Common ILC precursor, CILCP）。而CILCP可產(chǎn)生NK細(xì)胞、輔助樣ILCs。從CILCP開(kāi)始，機(jī)體內(nèi)的NK細(xì)胞發(fā)育至少包括五個(gè)階段才可產(chǎn)生NK細(xì)胞，即：

NKP→rNKP→CD27+CD11b?NK→CD27+CD11b+NK→CD27?CD11b+NK


在人類(lèi)中，一個(gè)接近CLPs的多能祖細(xì)胞能夠產(chǎn)生ILCs的所有亞群。從CLPs發(fā)展出 ILC 限制的CILCP，進(jìn)而產(chǎn)生NK限制的NKP。NKs的特征是CD122的表達(dá)以及CD34和CD127的丟失。T-bet和Eomes的表達(dá)是進(jìn)一步分化為功能性NK細(xì)胞所必需的。

CD56的表達(dá)可以分兩個(gè)NK細(xì)胞亞群，CD56dim和CD56brigth，其中CD56- NK細(xì)胞具有抗腫瘤細(xì)胞毒性，并且兩個(gè)亞群都能夠產(chǎn)生細(xì)胞因子。兩種活化表面受體NKp46和NKp80在兩種NK細(xì)胞亞群中均有表達(dá)。CD56bright NK細(xì)胞通過(guò)獲得CD16、PEN5和CD57的表達(dá)而分化為CD56dim NK細(xì)胞。


NK細(xì)胞大多數(shù)具有抗腫瘤細(xì)胞毒性。它們可產(chǎn)生大量分子（如穿孔素、顆粒酶、人體顆粒溶素等）的溶解顆粒，這些分子可誘導(dǎo)應(yīng)激細(xì)胞的細(xì)胞死亡。NK細(xì)胞也表達(dá)多種腫瘤壞死因子（TNF），如FASL和TRAIL，分別與相應(yīng)的受體FAS或TRAILR結(jié)合誘導(dǎo)靶細(xì)胞凋亡。此外，NK細(xì)胞產(chǎn)生一系列細(xì)胞因子（如IFN-γ、TNFα、IL-10）、生長(zhǎng)因子（如GM-CSF）和趨化因子（如CCL3、CCL4、CCL5、XCL1）。


NK細(xì)胞可以通過(guò)與DC細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和T細(xì)胞相互作用來(lái)形成免疫反應(yīng)。細(xì)胞表面抑制性和激活受體之間的動(dòng)態(tài)平衡保證了NK細(xì)胞效應(yīng)功能的調(diào)節(jié)。這些抑制性受體，可識(shí)別各種形式的MHC-I分子。因此，靶細(xì)胞上MHC-I分子的減少或缺失可降低源于NK細(xì)胞的抑制性信號(hào)的強(qiáng)度，因此促進(jìn)NK細(xì)胞的激活。激活性受體和天然細(xì)胞毒性受體的參與也會(huì)導(dǎo)致NK細(xì)胞的激活。

NK細(xì)胞還可介導(dǎo)抗體依賴(lài)細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用（ADCC），同時(shí)也是目前熱門(mén)抗體藥物發(fā)揮臨床效果的重要作用機(jī)制。


作為抗癌的第一道防線(xiàn)，NK細(xì)胞已經(jīng)成為免疫治療臨床試驗(yàn)中重要的一環(huán)，2000年，科學(xué)家研究證實(shí)小鼠癌癥的發(fā)生和NK細(xì)胞自身的缺陷有關(guān)。

隨著NK細(xì)胞抗腫瘤方面的探索愈發(fā)深入，越來(lái)越多的臨床研究者希望了解NK細(xì)胞是如何對(duì)抗腫瘤的。當(dāng)然，由于NK細(xì)胞抗癌的普遍性，所以近年來(lái)NK細(xì)胞用于治療癌癥的種類(lèi)也愈發(fā)多樣化。這也使得NK細(xì)胞療法很可能會(huì)像PD-1/PD-L1抑制劑一樣，在未來(lái)成為廣譜抗癌藥的一種。

依據(jù)NK細(xì)胞的抗腫瘤特性，目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)了幾種治療策略。

細(xì)胞因子：IL-2和IL-15，可提高機(jī)體內(nèi)NK細(xì)胞活性，但潛在的惡化免疫反應(yīng)是一個(gè)安全問(wèn)題。

活化的NK細(xì)胞：將健康捐贈(zèng)者的NK細(xì)胞在體外以IL-2和IL-15刺激后，再輸住到癌癥患者的血液中。

基因工程化NK細(xì)胞：CAR-NK細(xì)胞轉(zhuǎn)基因表達(dá)抗B細(xì)胞惡性腫瘤的抗CD19或抗CD20受體，IL-2和IL-15增強(qiáng)NK細(xì)胞存活，或NKG2D提高腫瘤識(shí)別和溶解等不同治療策略均正在臨床試驗(yàn)進(jìn)行中。

單克隆抗體：針對(duì)腫瘤相關(guān)抗原的治療性抗體，如分別識(shí)別CD20和EGF受體的利妥昔單抗或西妥昔單抗，可通過(guò)NK細(xì)胞誘導(dǎo)ADCC。針對(duì)抑制分子的抗體，如識(shí)別NKG2A的單抗，可增強(qiáng)NK細(xì)胞的反應(yīng)。調(diào)控NK細(xì)胞檢查點(diǎn)的大分子藥物亦正在開(kāi)發(fā)中。

NK細(xì)胞銜接器：靶向腫瘤抗原（如CD19、CD20或EGFR）、NKp46和CD16的多功能抗體將腫瘤細(xì)胞和NK細(xì)胞結(jié)合在一起，從而觸發(fā)毒殺腫瘤細(xì)胞機(jī)制和促進(jìn)NK細(xì)胞分泌細(xì)胞因子。


細(xì)胞免疫療法中，目前只有CAR-T細(xì)胞療法及其產(chǎn)品較為成熟，F(xiàn)DA已經(jīng)批準(zhǔn)了五款，而NK細(xì)胞免疫療法等都還屬于研究試驗(yàn)階段。

盡管?chē)?guó)內(nèi)外都在積極的開(kāi)展研究，但目前NK細(xì)胞免疫治療不論是中國(guó)還是美國(guó)，仍然處于臨床研究階段，均未正式獲批上市進(jìn)入臨床應(yīng)用。按照規(guī)定，臨床試驗(yàn)申辦機(jī)構(gòu)不應(yīng)收取費(fèi)用。

下表是正在進(jìn)行的NK細(xì)胞臨床試驗(yàn)：

正在進(jìn)行的NK細(xì)胞臨床試驗(yàn)

NK細(xì)胞療法被廣泛用于各種癌癥的治療，包括：血液系統(tǒng)腫瘤、神經(jīng)母細(xì)胞瘤、卵巢腫瘤、橫紋肌肉瘤、乳腺癌、胃癌等等，在這些研究中，都取得了不錯(cuò)的治療效果，包括在19例的AML患者接受輸注后有5名癌癥患者獲得緩解。


NK細(xì)胞成為了研究人員開(kāi)發(fā)新型免疫療法的理想選擇之一。目前，正在開(kāi)發(fā)的NK細(xì)胞治療產(chǎn)品主要有兩類(lèi)：一類(lèi)是自體或是異體NK細(xì)胞治療產(chǎn)品，另一類(lèi)是CAR-NK產(chǎn)品。

就像CAR-T細(xì)胞療法，CAR-NK細(xì)胞同樣是給NK細(xì)胞加裝了對(duì)應(yīng)的癌細(xì)胞靶向的嵌合抗原受體（CAR），幫助NK細(xì)胞更精準(zhǔn)的找到腫瘤細(xì)胞。CAR-NK細(xì)胞是在CAR-T細(xì)胞療法相對(duì)成熟之后，逐漸發(fā)展起來(lái)的。在臨床前和臨床試驗(yàn)中，CAR-NK細(xì)胞療法當(dāng)之無(wú)愧成為細(xì)胞療法中的熱門(mén)選手。

CAR-NK細(xì)胞的來(lái)源和產(chǎn)生過(guò)程

CAR-NK細(xì)胞治療產(chǎn)品具有以下幾個(gè)潛在優(yōu)勢(shì)：

第一，CAR-NK細(xì)胞免疫治療具有更好的安全性。

第二，CAR-NK細(xì)胞仍具有天然的抗腫瘤細(xì)胞的毒性，除了以CAR-依賴(lài)的方式殺死腫瘤靶細(xì)胞外，CAR-NK細(xì)胞還可以通過(guò)非CAR-依賴(lài)的方式消滅癌細(xì)胞。

第三，具有成為“通用型”產(chǎn)品的潛力。

根據(jù)ClinicalTrials.gov網(wǎng)站公示信息，目前已有許多CAR-NK產(chǎn)品的臨床試驗(yàn)正在開(kāi)展中，大部分處于1/2期臨床試驗(yàn)階段。靶點(diǎn)多數(shù)是常見(jiàn)的惡性血液癌癥靶點(diǎn)，如CD19、CD22、BCMA、CD33等。還有一些CAR-NK產(chǎn)品靶向的是實(shí)體腫瘤相關(guān)抗原，如PSMA、間皮素、ROBO1、NKG2D等。CAR-NK細(xì)胞在腫瘤中的作用正在被廣泛研究（如下圖）。
血液瘤中的臨床前研究

CAR-NK細(xì)胞在血液瘤中的臨床前研究

實(shí)體瘤中的臨床前研究

CAR-NK細(xì)胞在實(shí)體中的瘤臨床前研究

CAR-NK的臨床研究
根據(jù)clinical.gov網(wǎng)站上的臨床數(shù)據(jù)，已有200多項(xiàng)關(guān)于CAR-T細(xì)胞的研究。然而，只有9項(xiàng)涉及CAR-NK細(xì)胞。

R-NK細(xì)胞在血液瘤和實(shí)體瘤中的臨床研究

NK 細(xì)胞具有獨(dú)特的抗腫瘤效應(yīng)，不受MHC限制的細(xì)胞毒性、產(chǎn)生細(xì)胞因子和免疫記憶等功能，使其成為先天性和適應(yīng)性免疫反應(yīng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵角色。

CAR-NK 細(xì)胞療法是一個(gè)很有前途的臨床研究領(lǐng)域，對(duì)某些癌癥患者具有良好的安全性和初步療效。相信，CAR-NK細(xì)胞療法可能會(huì)導(dǎo)致腫瘤免疫治療的革命性進(jìn)展。