NK細胞：從基礎生物學到臨床研究
2021-08-24
2021年6月22日，復星凱特CAR-T細胞治療產品益基利侖賽注射液已正式獲得批準。中國迎來首款獲批上市的CAR-T細胞治療產品。近日，據NMPA官網顯示，藥明巨諾CD19 CAR-T瑞基奧侖賽（JWCAR029）的上市申請已完成審評，進入待審批狀態。適應癥為：經過二線或以上全身性治療后成人患者的復發或難治性大B細胞淋巴瘤。
作為另一種價值的免疫細胞，NK細胞也逐漸受到關注，在國際上有眾多的臨床研究進展。NK細胞具有廣譜的抗腫瘤作用。目前，基于NK細胞的腫瘤免疫療法逐漸被挖掘出來。今天我們就來聊一聊究竟NK細胞療法和CAR-NK細胞療法。
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。
NK細胞來源于骨髓造血干細胞，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、肝臟和脾臟。在人體內NK細胞主要特征為CD3?CD56+淋巴細胞群。NK細胞存在于大多數器官（骨髓、肺、淋巴結、外周血、脾臟和肝臟）。研究顯示，NK細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。
1、NK細胞的發育和分類
NK細胞在機體內由CD34+造血祖細胞（HPC）發育而來，是一個連續的過程，共同淋巴細胞祖細胞（CLPs）逐漸下調CD34，上調CD56，促使NK細胞分化與成熟。
在小鼠中，共同淋巴樣祖細胞產生共同ILC前體（Common ILC precursor, CILCP）。而CILCP可產生NK細胞、輔助樣ILCs。從CILCP開始，機體內的NK細胞發育至少包括五個階段才可產生NK細胞，即：
NKP→rNKP→CD27+CD11b?NK→CD27+CD11b+NK→CD27?CD11b+NK
在人類中，一個接近CLPs的多能祖細胞能夠產生ILCs的所有亞群。從CLPs發展出 ILC 限制的CILCP，進而產生NK限制的NKP。NKs的特征是CD122的表達以及CD34和CD127的丟失。T-bet和Eomes的表達是進一步分化為功能性NK細胞所必需的。
CD56的表達可以分兩個NK細胞亞群，CD56dim和CD56brigth，其中CD56- NK細胞具有抗腫瘤細胞毒性，并且兩個亞群都能夠產生細胞因子。兩種活化表面受體NKp46和NKp80在兩種NK細胞亞群中均有表達。CD56bright NK細胞通過獲得CD16、PEN5和CD57的表達而分化為CD56dim NK細胞。
2、NK細胞生物學功能
NK細胞大多數具有抗腫瘤細胞毒性。它們可產生大量分子（如穿孔素、顆粒酶、人體顆粒溶素等）的溶解顆粒，這些分子可誘導應激細胞的細胞死亡。NK細胞也表達多種腫瘤壞死因子（TNF），如FASL和TRAIL，分別與相應的受體FAS或TRAILR結合誘導靶細胞凋亡。此外，NK細胞產生一系列細胞因子（如IFN-γ、TNFα、IL-10）、生長因子（如GM-CSF）和趨化因子（如CCL3、CCL4、CCL5、XCL1）。
NK細胞可以通過與DC細胞、巨噬細胞和T細胞相互作用來形成免疫反應。細胞表面抑制性和激活受體之間的動態平衡保證了NK細胞效應功能的調節。這些抑制性受體，可識別各種形式的MHC-I分子。因此，靶細胞上MHC-I分子的減少或缺失可降低源于NK細胞的抑制性信號的強度，因此促進NK細胞的激活。激活性受體和天然細胞毒性受體的參與也會導致NK細胞的激活。
NK細胞還可介導抗體依賴細胞介導的細胞毒作用（ADCC），同時也是目前熱門抗體藥物發揮臨床效果的重要作用機制。
3、基于NK細胞的治療策略
作為抗癌的第一道防線，NK細胞已經成為免疫治療臨床試驗中重要的一環，2000年，科學家研究證實小鼠癌癥的發生和NK細胞自身的缺陷有關。
隨著NK細胞抗腫瘤方面的探索愈發深入，越來越多的臨床研究者希望了解NK細胞是如何對抗腫瘤的。當然，由于NK細胞抗癌的普遍性，所以近年來NK細胞用于治療癌癥的種類也愈發多樣化。這也使得NK細胞療法很可能會像PD-1/PD-L1抑制劑一樣，在未來成為廣譜抗癌藥的一種。
依據NK細胞的抗腫瘤特性，目前已經開發了幾種治療策略。
細胞因子：IL-2和IL-15，可提高機體內NK細胞活性，但潛在的惡化免疫反應是一個安全問題。
活化的NK細胞：將健康捐贈者的NK細胞在體外以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細胞：CAR-NK細胞轉基因表達抗B細胞惡性腫瘤的抗CD19或抗CD20受體，IL-2和IL-15增強NK細胞存活，或NKG2D提高腫瘤識別和溶解等不同治療策略均正在臨床試驗進行中。
單克隆抗體：針對腫瘤相關抗原的治療性抗體，如分別識別CD20和EGF受體的利妥昔單抗或西妥昔單抗，可通過NK細胞誘導ADCC。針對抑制分子的抗體，如識別NKG2A的單抗，可增強NK細胞的反應。調控NK細胞檢查點的大分子藥物亦正在開發中。
NK細胞銜接器：靶向腫瘤抗原（如CD19、CD20或EGFR）、NKp46和CD16的多功能抗體將腫瘤細胞和NK細胞結合在一起，從而觸發毒殺腫瘤細胞機制和促進NK細胞分泌細胞因子。
4、NK細胞臨床試驗一覽
細胞免疫療法中，目前只有CAR-T細胞療法及其產品較為成熟，FDA已經批準了五款，而NK細胞免疫療法等都還屬于研究試驗階段。
盡管國內外都在積極的開展研究，但目前NK細胞免疫治療不論是中國還是美國，仍然處于臨床研究階段，均未正式獲批上市進入臨床應用。按照規定，臨床試驗申辦機構不應收取費用。
下表是正在進行的NK細胞臨床試驗：
正在進行的NK細胞臨床試驗
NK細胞療法被廣泛用于各種癌癥的治療，包括：血液系統腫瘤、神經母細胞瘤、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。
5、CAR-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細胞治療產品主要有兩類：一類是自體或是異體NK細胞治療產品，另一類是CAR-NK產品。
就像CAR-T細胞療法，CAR-NK細胞同樣是給NK細胞加裝了對應的癌細胞靶向的嵌合抗原受體（CAR），幫助NK細胞更精準的找到腫瘤細胞。CAR-NK細胞是在CAR-T細胞療法相對成熟之后，逐漸發展起來的。在臨床前和臨床試驗中，CAR-NK細胞療法當之無愧成為細胞療法中的熱門選手。
CAR-NK細胞的來源和產生過程
CAR-NK細胞治療產品具有以下幾個潛在優勢：
第一，CAR-NK細胞免疫治療具有更好的安全性。
第二，CAR-NK細胞仍具有天然的抗腫瘤細胞的毒性，除了以CAR-依賴的方式殺死腫瘤靶細胞外，CAR-NK細胞還可以通過非CAR-依賴的方式消滅癌細胞。
第三，具有成為“通用型”產品的潛力。
根據ClinicalTrials.gov網站公示信息，目前已有許多CAR-NK產品的臨床試驗正在開展中，大部分處于1/2期臨床試驗階段。靶點多數是常見的惡性血液癌癥靶點，如CD19、CD22、BCMA、CD33等。還有一些CAR-NK產品靶向的是實體腫瘤相關抗原，如PSMA、間皮素、ROBO1、NKG2D等。CAR-NK細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細胞在血液瘤中的臨床前研究
實體瘤中的臨床前研究
CAR-NK細胞在實體中的瘤臨床前研究
CAR-NK的臨床研究
根據clinical.gov網站上的臨床數據，已有200多項關于CAR-T細胞的研究。然而，只有9項涉及CAR-NK細胞。
R-NK細胞在血液瘤和實體瘤中的臨床研究
6、文末小結
NK 細胞具有獨特的抗腫瘤效應，不受MHC限制的細胞毒性、產生細胞因子和免疫記憶等功能，使其成為先天性和適應性免疫反應系統中的關鍵角色。
CAR-NK 細胞療法是一個很有前途的臨床研究領域，對某些癌癥患者具有良好的安全性和初步療效。相信，CAR-NK細胞療法可能會導致腫瘤免疫治療的革命性進展。
