NK細(xì)胞抗腫瘤機(jī)制及腫瘤免疫治療的研究進(jìn)展

史聰麗 沈涯 徐志國 華鋒 劉樂鋒 杜為

【關(guān)鍵詞】 自然殺傷（NK）細(xì)胞；抗腫瘤機(jī)制；NK細(xì)胞受體；NK細(xì)胞過繼免疫療法；免疫檢查點(diǎn)抑制劑；NK細(xì)胞銜接器

中圖分類號：R73；R730.5?? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A?? DOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2023.04.014

NK細(xì)胞起源于造血干細(xì)胞，依賴骨髓或胸腺微環(huán)境分化、發(fā)育成熟，是參與固有免疫應(yīng)答的主要效應(yīng)細(xì)胞，在殺傷腫瘤細(xì)胞時(shí)無需預(yù)先致敏，不依賴抗體與補(bǔ)體結(jié)合且不受主要組織相容性復(fù)合物（major histocompatibility complex，MHC）限制性。NK細(xì)胞通過與活化受體和抑制受體的結(jié)合調(diào)控正向和負(fù)向信號平衡，活化的NK細(xì)胞分泌T-bet、 EOMES（Eomesodermin）、IgG低親和力Fcγ Ⅲ受體（CD16）、細(xì)胞因子、顆粒酶和穿孔素等介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，發(fā)揮抗體依賴的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性作用（antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity，ADCC）和免疫調(diào)節(jié)作用。本文概述NK細(xì)胞抗腫瘤機(jī)制、方法和NK細(xì)胞免疫治療的最新進(jìn)展及趨勢，旨為腫瘤患者的臨床治療提供思路和方法。

1 NK細(xì)胞殺傷靶細(xì)胞機(jī)制

NK細(xì)胞無需致敏直接溶解腫瘤細(xì)胞，通過不同機(jī)制介導(dǎo)，主要有以下幾個(gè)方面。（1）穿孔素/顆粒酶途徑：NK細(xì)胞釋放顆粒酶和穿孔素，穿孔素直接在靶細(xì)胞膜上形成跨膜通道，增加細(xì)胞膜通透性，引起靶細(xì)胞裂解［1］，是清除突變腫瘤細(xì)胞的一個(gè)重要途徑。（2）死亡配體途徑：NK細(xì)胞通常表達(dá)3種死亡配體：Fas配體（FasL）、TNF配體和TNF相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體（TRAIL），通過與腫瘤細(xì)胞表面相應(yīng)死亡受體結(jié)合引起細(xì)胞凋亡［2］。（3）細(xì)胞因子途徑：NK細(xì)胞能分泌多種細(xì)胞因子，如干擾素γ（IFN-γ）、腫瘤壞死因子α（TNF-α）、白細(xì)胞介素-2（IL-2）等。IFN-γ能抑制腫瘤細(xì)胞增殖，阻斷腫瘤血管形成及上調(diào)細(xì)胞MHC分子表達(dá)而刺激抗原提呈等；TNF-α活化靶細(xì)胞核酸內(nèi)切酶，降解DNA，引起程序性細(xì)胞死亡；IL-2刺激NK細(xì)胞增殖，增強(qiáng)其殺傷活性［3］。（4）ADCC途徑：NK細(xì)胞表達(dá)的CD16與靶細(xì)胞的IgG Fc段結(jié)合，通過信號傳導(dǎo)使其活化，進(jìn)而殺傷靶細(xì)胞［4］。IL-2和IFN-γ明顯增強(qiáng)NK細(xì)胞的ADCC作用，而后表達(dá)Fas通過死亡配體機(jī)制誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。

2 NK細(xì)胞受體與功能

NK細(xì)胞在抗腫瘤以及免疫監(jiān)視中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。NK細(xì)胞固有免疫應(yīng)答的啟動(dòng)是由其表面抑制受體和活化受體的相互協(xié)調(diào)與平衡所調(diào)控。正常情況下，抑制受體與自身MHCⅠ類分子結(jié)合，抑制NK細(xì)胞活化；而腫瘤細(xì)胞表面MHCⅠ類分子表達(dá)降低或缺失，活化受體與配體結(jié)合激活NK細(xì)胞發(fā)揮ADCC作用及釋放細(xì)胞因子。抑制受體主要包括殺傷細(xì)胞免疫球蛋白樣受體（killer cell immunoglobulin-like recepter，KIR）、CD94/NKG2A等，胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)是由其胞質(zhì)區(qū)的免疫受體酪氨酸抑制基序（immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif，ITIM）所介導(dǎo)，與配體結(jié)合后使ITIM發(fā)生磷酸化并募集SHP-1/2磷酸酶，抑制NK細(xì)胞活性［5］。活化受體主要包括NKG2D和自然細(xì)胞毒受體（natural cytotoxicity receptors，NCRs）等，通過與對應(yīng)銜接蛋白的免疫受體酪氨酸活化基序（immunoreceptor tyrosine-based activation motif，ITAM）相互作用來啟動(dòng)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，與配體結(jié)合后使ITAM發(fā)生磷酸化，募集Syk和ZAP-70等酪氨酸激酶，提供活化信號［6］。NKG2D還可以通過與DAP10相結(jié)合磷酸化來激活PI3K/Grb-2信號途徑［7］。無論是活化受體還是抑制受體，都是腫瘤免疫治療的潛在靶點(diǎn)。

3 NK細(xì)胞過繼免疫治療

NK細(xì)胞過繼免疫療法是指將體外激活擴(kuò)增的NK細(xì)胞回輸?shù)侥[瘤患者體內(nèi)，從而能夠發(fā)揮直接或間接的腫瘤殺傷作用，在抗腫瘤治療中發(fā)揮著越來越重要的作用，主要包括自體和同種異體NK細(xì)胞過繼免疫治療。臨床使用NK細(xì)胞過繼免疫治療安全、無毒副作用［8-9］，在血液腫瘤和實(shí)體瘤均有廣泛應(yīng)用。

NK細(xì)胞過繼治療腫瘤在臨床中取得一定成果，但也存在一些問題，如NK細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞的識別精準(zhǔn)度不足等。嵌合抗原受體（chimeric antigen receptor）NK細(xì)胞（CAR-NK）療法通過基因工程修飾以增強(qiáng)NK細(xì)胞靶向性和殺傷功能，有助于改善腫瘤免疫治療的效果。CAR-NK在克服當(dāng)前NK細(xì)胞腫瘤免疫治療中一些缺陷的同時(shí)，還顯示出優(yōu)于CAR-T細(xì)胞的諸多優(yōu)勢：首先，NK細(xì)胞不受MHC限制和具備更多腫瘤殺傷途徑，使CAR-NK細(xì)胞具有更強(qiáng)的腫瘤殺傷毒性和更高的靶向特異性［10］；其次，異體NK細(xì)胞不引起GVHD，不引發(fā)細(xì)胞因子釋放綜合征（CRS），體內(nèi)存活周期短，確保細(xì)胞治療的安全性［11］；再次，細(xì)胞來源廣泛，包括外周血、臍帶血、NK細(xì)胞系（NK-92）、人胚胎干細(xì)胞（hESC）及誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSC）等，可以彌補(bǔ)患者自身免疫細(xì)胞弱化的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)［12］。

LI等［13］用iPSC衍生的NK細(xì)胞制備表達(dá)NKG2D和2B4的CAR-NK細(xì)胞（NK-CAR-iPSC-NK cell），研究證實(shí)在小鼠體內(nèi)其殺傷卵巢癌細(xì)胞的能力顯著優(yōu)于未經(jīng)修飾的外周血及iPSC來源NK細(xì)胞，相較表達(dá)T細(xì)胞受體結(jié)構(gòu)的CAR-NK細(xì)胞也顯示出更強(qiáng)的殺傷能力。REZVANI教授團(tuán)隊(duì)［14］利用臍血（CB）來源的NK細(xì)胞（CB-NK）制備表達(dá)CD19 CAR、IL-15和誘導(dǎo)型caspase 9安全開關(guān)的iC9/CAR.19/IL-15 CB-NK細(xì)胞，該細(xì)胞通過自分泌IL-15促進(jìn)CAR-NK細(xì)胞自我增殖。在前期的細(xì)胞系和小鼠體內(nèi)試驗(yàn)中證實(shí)該細(xì)胞殺傷CD19陽性慢性淋巴細(xì)胞白血病細(xì)胞和Raji細(xì)胞的能力顯著優(yōu)于未經(jīng)轉(zhuǎn)染的臍血NK細(xì)胞。2020年該研究團(tuán)隊(duì)［15］應(yīng)用iC9/CAR.19/IL-15 CB-NK細(xì)胞對復(fù)發(fā)難治CD19陽性非霍奇金淋巴瘤或慢性淋巴細(xì)胞白血病患者進(jìn)行Ⅰ/Ⅱ期臨床研究，結(jié)果顯示大多數(shù)患者產(chǎn)生了臨床響應(yīng)，且未出現(xiàn)主要的毒性作用。CAR-NK細(xì)胞療法采用CAR-T療法研發(fā)思路的同時(shí)，又可以發(fā)揮NK細(xì)胞獨(dú)特的生物學(xué)特性，在血液腫瘤和實(shí)體瘤治療中表現(xiàn)出較大的潛力，雖然目前還處于臨床研究階段，但未來CAR-NK細(xì)胞療法將很大可能成為腫瘤免疫治療的一個(gè)有力策略。

4 NK細(xì)胞和免疫檢查點(diǎn)抑制劑聯(lián)合療法

2018年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予TASUKU HONJO和JAMES P·ALLISON，兩人因在抑制消極免疫調(diào)節(jié)機(jī)制的研究中發(fā)現(xiàn)了新癌癥療法而獲獎(jiǎng)。免疫檢查點(diǎn)抑制劑（immune checkpoint inhibitors，ICIs）抗體的臨床應(yīng)用正在顛覆癌癥的治療觀念。免疫檢查點(diǎn)是機(jī)體內(nèi)存在的免疫抑制信號分子，通過調(diào)節(jié)共刺激和共抑制信號來發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用［16］。阻斷NK細(xì)胞表面的免疫檢查點(diǎn)是腫瘤免疫治療的關(guān)鍵。NK細(xì)胞抑制受體也被稱為檢查點(diǎn)受體，是腫瘤免疫療法中最具前景的治療靶標(biāo)。目前靶向程序性死亡受體/配體1（PD-1/PD-L1）和細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原-4（CTLA-4）的單克隆抗體治療方法在臨床上應(yīng)用較為廣泛［17-19］。有研究［20］表明活化的NK細(xì)胞表達(dá)PD-1，其阻斷后顯著增強(qiáng)NK細(xì)胞的殺瘤活性。針對NK細(xì)胞聯(lián)合PD-1臨床治療非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）的緩解率大幅提升，安全性及耐受性良好［21］，已充分顯示NK細(xì)胞與ICIs聯(lián)合治療方法的可行性和安全性。設(shè)計(jì)合理的聯(lián)合治療方案，以更大程度提高治療效益，將開啟腫瘤免疫治療的新途徑。

5 NK細(xì)胞銜接器

雙特異性或三特異性抗體是指以單克隆抗體結(jié)構(gòu)為骨架，經(jīng)過工程化改造得到靶向兩個(gè)或三個(gè)腫瘤抗原或效應(yīng)細(xì)胞受體的工程化抗體［22］。與普通單克隆抗體不同，這些融合蛋白可以被設(shè)計(jì)成與多種不同的腫瘤抗原和NK受體相結(jié)合，在直接靶向腫瘤細(xì)胞的同時(shí)可有效激活NK細(xì)胞并增強(qiáng)其細(xì)胞毒性和細(xì)胞因子產(chǎn)生，賦予NK細(xì)胞治療不同腫瘤類型的能力。CD16是目前應(yīng)用最多的用于識別NK細(xì)胞的雙特異或三特異性抗體的靶點(diǎn)［23］。美國MD安德森癌癥中心的研究［24］顯示，CB-NK結(jié)合靶向CD16a和CD30的先天細(xì)胞銜接蛋白（innate cell engager，ICE）AFM13，對于CD30+淋巴瘤細(xì)胞具有強(qiáng)大的抗腫瘤活性。近期，該中心在AACR會議上公布了使用CB-NK聯(lián)合AFM13（CD16/CD30）治療淋巴瘤的初步臨床試驗(yàn)結(jié)果，患者接受AFM13聯(lián)合CB-NK細(xì)胞治療后達(dá)到100%的客觀緩解率和62%的完全緩解率。Cytovia Therapeutics公司公布了iPSC衍生的NK細(xì)胞聯(lián)合多特異性NK細(xì)胞銜接抗體CYT-303治療肝細(xì)胞癌的臨床前結(jié)果，CYT-303與iNK的聯(lián)用在肝細(xì)胞癌模型中表現(xiàn)出比iNK單藥療法更積極的體外和體內(nèi)抗癌活性，為治療肝細(xì)胞癌的臨床開發(fā)提供了有力支持。

6 調(diào)節(jié)因子和創(chuàng)新生物標(biāo)志物

ZHOU等［25］發(fā)現(xiàn)microRNA （miRNA）是NK細(xì)胞介導(dǎo)的免疫監(jiān)控過程中的重要調(diào)節(jié)因子。信號傳導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3（signal transducers and activators of transcription 3，STAT3）是miR-130a的靶點(diǎn)，miR-130a高表達(dá)增強(qiáng)了NK細(xì)胞對A549細(xì)胞的殺傷能力，STAT3高表達(dá)使miR-130a誘導(dǎo)的NK細(xì)胞對NSCLC細(xì)胞殺傷活性失效。體外研究IL-2激活的NK-92細(xì)胞中miR-130a顯著高表達(dá)，STAT3低表達(dá)，因此IL-2為進(jìn)一步研究miR-130a在NK細(xì)胞免疫治療多種癌癥的作用和分子機(jī)制奠定基礎(chǔ)。

NI等［26］發(fā)現(xiàn)抑制缺氧誘導(dǎo)因子-1α（hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α）能增強(qiáng)NK細(xì)胞活性，HIF-1α的條件性缺失導(dǎo)致腫瘤生長減慢，激活標(biāo)志物、效應(yīng)分子表達(dá)增加，細(xì)胞核因子κB（nuclear factor κB，NF-κB）途徑富集；且HIF-1α低表達(dá)與人腫瘤浸潤性NK細(xì)胞IFN-γ（IFNG）的高表達(dá)相關(guān)，實(shí)體瘤中豐富的NK-IL18-IFNG信號與患者總體生存率上升相關(guān)。抑制轉(zhuǎn)錄因子HIF-1α的靶向治療方法有望改善NK細(xì)胞敏感性實(shí)體腫瘤的治療策略。

YOUN等［27］研究顯示，NSCLC患者外周血中NK細(xì)胞與凝集素樣氧化型低密度脂蛋白受體1多核型髓源性抑制細(xì)胞（Lox-1+PMN-MDSCs）的比值（NK cell-to-Lox-1+ PMN-MDSC ratio，NMR）可作為評估抗PD-1反應(yīng)的預(yù)測生物標(biāo)志物，第一輪Nivolumab治療后應(yīng)答者中NMR明顯高于無應(yīng)答者。通過生物信息學(xué)、計(jì)算機(jī)分析等新方法建立綜合的生物標(biāo)志物篩查體系可以更加全面地預(yù)測免疫檢查點(diǎn)抑制劑療效，選擇更有可能從免疫檢查點(diǎn)抑制劑治療中受益的患者，從而推動(dòng)腫瘤精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展。

7 智能化NK細(xì)胞療法

展望未來，NK細(xì)胞療法將逐漸走向“通用型+貨架式+定制式”的供應(yīng)模式［28］，實(shí)現(xiàn)NK細(xì)胞療法的人工智能化。NK細(xì)胞來源廣泛，可成為“通用型”的底盤細(xì)胞；然后經(jīng)過體外基因工程修飾改造，進(jìn)行大規(guī)模擴(kuò)增，實(shí)現(xiàn)NK細(xì)胞的“貨架式”供應(yīng)模式；當(dāng)有患者需要進(jìn)行治療時(shí)，結(jié)合生物標(biāo)志物的篩查結(jié)果，在數(shù)據(jù)庫中匹配最有可能產(chǎn)生應(yīng)答的免疫細(xì)胞產(chǎn)品，“定制”最合適患者的治療方案，快速地將產(chǎn)品復(fù)蘇并提供給患者進(jìn)行臨床使用。可以預(yù)期，NK細(xì)胞“通用型+貨架式+定制式”的供應(yīng)模式正在探索免疫治療在未來更多的可能性。

8 結(jié)語

NK細(xì)胞免疫療法毒副作用小、抗腫瘤持久、啟動(dòng)多重免疫應(yīng)答、顯著提高患者生存質(zhì)量。隨著CAR-NK技術(shù)、免疫檢查點(diǎn)抑制劑和NK細(xì)胞銜接器等藥物的開發(fā)應(yīng)用，NK細(xì)胞療法已逐漸成為腫瘤免疫治療的新興主力軍。為患者制定更為精準(zhǔn)和合理的聯(lián)合免疫治療方案是NK細(xì)胞腫瘤免疫治療成功的關(guān)鍵所在。未來仍需大量的努力和臨床試驗(yàn)研究為設(shè)計(jì)聯(lián)合治療方案提供支持，更大限度提高腫瘤治療的效益。

參 考 文 獻(xiàn)

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（收稿日期：2022-08-12 修回日期：2022-09-06）

（編輯：潘明志）