CAR-NK在肿瘤免疫治疗方面的研究进展

CAR-NK在肿瘤免疫治疗方面的研究进展

杜进

华东理工大学，215000 

摘要：自然杀伤细胞（NK 细胞）具有细胞毒性效应，无需抗原预先致敏，就能自发杀伤靶细胞，抵挡恶性肿瘤和病原的入侵，参与免疫监视和抗肿瘤应答免疫。嵌合抗原受体（chimeric antigen receptor，CAR）主要由来源于抗体的单链抗体（single-chain variable fragment，scFv）的胞外识别区和来自于 T 细胞抗原受体（TCR）的CD3ζ 组成，能特异性地识别肿瘤细胞表面的 抗原和通过胞内的信号传导区域激活淋巴细胞，增强淋巴细胞的靶向性和活性，从而杀伤多种肿瘤。目前大多数的 CAR 研究都集中在 T 细胞，但巨额的花费、额外的毒性等都极大地限制了 CAR-T 细胞的广泛应用。CAR-NK 细胞因能提供一种安全、有效的抗肿瘤免疫治疗，受到越来越多的重视。主要阐述 CAR-NK 细胞在肿瘤免疫治疗中的最新研究进展，以期为后续免疫治疗研究和 NK 细胞研究提供参考。

关键词：自然杀伤性细胞；嵌合抗原受体；肿瘤；免疫治疗

前言：嵌 合 抗 原 受 体（Chimeric antigen receptor，CAR）T 细胞已经在血液肿瘤的临床治疗上获得了广泛认可，2017 年 7 月，Tisagenlecleucel 被美国 FDA认证可用于儿童和成人（3 ～ 25 岁）的 R/R B-ALL患者的治疗，但 CAR-T 引发 D 的同种异体 T 细胞引起的移植物抗宿主病（graft-versus-host disease，GVHD），使得 CAR-T 在制备上只能用患者自体 T 细胞。自然杀伤细胞（Nature killer cell，NK）能以自发的方式杀死靶细胞，无主要组织相容性复合体（Majorhistocompatibility complex，MHC）限制性，因此 CAR-NK 在肿瘤免疫治疗领域受到了更广泛的关注。

1、NK细胞简述

NK细胞是约占外周血单个核细胞的10%左右的、细胞表面表达CD3-CD56+表型的大颗粒细胞，是天然免疫系统中重要的效应淋巴细胞，是人体内抵挡病原入侵和恶性肿瘤第一道防线的重要组成之一。NK细胞发挥作用是非MHC分子限制性的，其能清除病毒感染的细胞和癌变的细胞，无需预先免疫，而是通过抑制性和激活性信号的动态平衡实现。与T细胞不同，NK细胞并不表达抗原受体，其功能的发挥是通过识别靶细胞上的配体的种系编码的受体传达的信号。NK细胞通常被认为缺乏T细胞受体，同时表达CD16和CD56表面抗原。根据NK细胞表面抗原CD56表达量高低，NK细胞可分成CD56dim和CD56bright两个亚群。约90%的NK细胞为CD56dim亚群，具有较高的细胞毒性。而另一类CD56bright亚群细胞毒性弱，可在激活后分泌大量的细胞因子，多存在于免疫器官中。

不同于T细胞的杀伤作用，NK细胞的杀伤活性（细胞毒性和细胞因子的分泌）受细胞表面的抑制性受体和激活性受体的调控。NK细胞的抑制性受体，主要是抑制性Ig样受体（KIRs）和异二聚体C型凝集素受体（NKG2A），可与细胞表面的MHC I结合并传递抑制信号，从而使NK细胞进入“沉默”状态。而NK细胞的活化是通过其表面的激活性受体（特别是天然细胞毒性受体NCRs、NKp46、NKp30、NKp44和C型凝集素样活化免疫受体NKG2D）与细胞表面的特异性配体结合，从而通过释放含有穿孔素和颗粒酶的细胞质颗粒直接杀伤靶细胞，同时释放肿瘤坏死因子（TNF）家族的成员（如FasL）和TNF相关凋亡诱导配体（TRAIL），通过与肿瘤细胞表面相应受体的相互作用，诱导肿瘤细胞凋亡。此外，抗体依赖的细胞介导的细胞毒性（ADCC），通过 Fc 受体CD16，可触发 NK 细胞对被抗体结合的靶细胞的脱粒作用。

根据“缺失自我”假设，NK细胞介导的细胞毒性是“MHC无限制”，这意味着NK细胞杀伤的原则是杀死不表达MHC I类的靶细胞。当成熟的NK细胞遇到病毒或在恶性转化中出现的缺乏MHC I类的转化细胞时，NK细胞表达的抑制性受体与相应配体未接合，抑制性受体的信号的降低和激活性受体的信号的启动有效激活NK细胞，进而识别并杀伤靶细胞。同样的，在病毒或恶性转化过程中发生的细胞应激和DNA损伤可通过激活NK受体而被识别的“应激配体”，导致NK细胞杀死靶细胞的激活性信号上调。

2、CAR-NK 细胞治疗恶性肿瘤

2.1 CAR-NK 细胞治疗急性淋巴细胞白血病

利用细胞表面不同抗原修饰的CAR-NK细胞广泛应用于治疗白血病。CD5在T细胞急性淋巴细胞白血病（T-ALL）和T细胞淋巴瘤中高度表达，根据CD5分子进行修饰的CD5-CAR-NK92细胞可以杀死多种T细胞白血病和淋巴瘤细胞系。CD19-CAR修饰的NK细胞杀伤功能明显增强（细胞毒性作用的增强及细胞因子分泌的增多），可用于治疗原发性CLL、AML、ALL、骨髓增生异常综合征（MDS）和B细胞白血病。CD20-CAR-NK92细胞对原代CLL细胞的细胞毒性强于结合抗CD20的单抗且表达IgG Fcγ受体III（FcγR III也称为CD16）的NK92细胞。

2.2 CAR-NK 细胞治疗胶质母细胞瘤和神经母细胞瘤

众所周知，CAR修饰的T细胞正面临靶向治疗实体肿瘤的挑战，CAR-NK细胞的研究必须克服类似的障碍。胶质母细胞瘤由于其高侵袭性和易转移性，是致死性原发性恶性肿瘤之一。神经母细胞瘤是一种神经内分泌肿瘤，是儿童最常见的颅外实体瘤。NK92细胞已被开发用于体外治疗胶质母细胞瘤和神经母细胞瘤。 

研究表明，利用ErbB2（起源于与禽类骨髓红细胞增多症病毒有关的ERB-B基因）-CAR或EGFR（表皮生长因子受体）-CAR修饰NK92细胞可治疗胶质母细胞瘤，GD2（二唾液酸神经节苷脂）-CAR-NK92细胞则被用于治疗神经母细胞瘤，均取得较好的疗效。

2.3 CAR-NK 细胞治疗乳腺癌

乳腺癌是女性最常见的癌症。使用CAR修饰的NK92细胞广泛用于乳腺癌免疫治疗，将为广大乳腺癌患者带来希望。大量研究表明，用抗人表皮生长因子受体2（HER2）-CAR（CD28-CD3ζ）修饰的NK 细胞和 NK92 细胞株均表现出特定的抗肿瘤活性，能够特异性识别且高效杀伤 HER2+的肿瘤细胞。而EGFR-CAR-NK92细胞系配合溶瘤性单纯疱疹病毒1（oHSV-1）将有希望治疗癌细胞已转移至大脑的EGFR阳性乳腺癌。

2.4 CAR-NK 细胞治疗多发性骨髓瘤

多发性骨髓瘤是在B淋巴细胞分化成浆细胞的过程中发生的遗传突变导致的恶性肿瘤。多发性骨髓瘤细胞系中常见的肿瘤抗原有CS1、CD138、BCMA等。目前，大量CAR-T细胞被开发用于治疗多发性骨髓瘤。然而，很少有研究报道采用CAR-NK细胞治疗多发性骨髓瘤。目前用于治疗多发性骨髓瘤的CAR-NK细胞产品多采用NK92细胞系，所采用的肿瘤抗原多为CS1和CD138。细胞表面糖蛋白CD2子集1（CS1，也称为CRACC、SLAMF7、CD319或19A24）是多发性骨髓瘤细胞表面高度表达的蛋白质，多参与骨髓瘤细胞黏附和生长。CD138，也称为类肝素样硫酸蛋白多糖，参与骨髓瘤细胞的黏附、生长和成熟，是多发性骨髓瘤主要的诊断标记。分别利用CS1和CD138为靶点设计的CS1-CAR-NK92细胞和CD138-IFNα-CAR-NK92细胞成功抑制多发性骨髓瘤生长，延长了骨髓瘤小鼠的存活期。

结束语

虽然目前针对NK/CAR-NK展开的研究取得了很好的结果，但也面临一些问题。一是NK细胞来源的问题。目前开展研究采用的NK细胞主要来自于自体或者同源异体外周血的NK细胞和NK细胞系。NK细胞系（如NK-92）是体外扩增培养经辐射后回输给患者使用，存在一定的安全隐患。而自体NK细胞经证实疗效受限，目前开展NK细胞免疫治疗多采用半相合的或同种异体NK细胞，没有观测到安全问题。因此可以通过建立同种异体NK细胞库来解决细胞制备周期长的问题。二是NK细胞快速大量扩增问题。目前NK细胞快速大量扩增多采用表达4-1BB配体和IL-21的K562饲养细胞体系，NK细胞的安全性需要进一步验证，因此开发无饲养细胞、无血清快速大量扩增NK细胞是十分必要的。三是构建CAR-NK细胞多采用病毒载体的转染方式，而NK细胞的转染效率低，影响CAR-NK细胞的治疗效果，可以开发新的转染方式，如电转染或者优化条件来提高转染效率。未来几年内可能会提供CAR-NK细胞临床试验数据从而证明其治疗的有效性，并且可能会因此改变肿瘤免疫治疗的格局。为了进一步提高肿瘤免疫治疗效果，可以采用联合治疗的手段，通过改变NK细胞本身来提高其有效性，如抑制或敲除免疫检验点分子或者改变肿瘤微环境，通过CRISPR/Cas9技术或者单克隆抗体清除抑制性信号（anti-KIR 或anti-TIGIT）等。

参考文献：

[1]朱彬毓,蔡颖,李亚平,张鹏程.用于肿瘤免疫治疗的细胞膜包裹纳米药物研究进展[J].药学进展,2022,46(09):695-709.

[2]王琦,蒋敬庭.免疫细胞单细胞测序对肿瘤免疫治疗疗效预测的意义[J].中国肿瘤生物治疗杂志,2022,29(05):472-477.

[3]许仕琳,许海燕.双特异性抗体及纳米技术在肿瘤免疫治疗中的应用进展[J].合成生物学,2022,3(02):352-368.

[4]刘克舜,赵传琳,任秦有,郑瑾.中医药在肿瘤免疫治疗及相关不良反应中应用的研究进展[J].现代肿瘤医学,2021,29(16):2902-2907.