NK細胞抗腫瘤機制及相關免疫療法的研究進展

楊春媚,張婷婷,錢 程,鄒 偉,陳文星,2,王愛云,2,陸 茵,2

(南京中醫藥大學1.藥學院，江蘇省中藥藥效與安全性評價重點實驗室；2.江蘇省中醫藥防治腫瘤協同創新中心，江蘇 南京 210023)

固有淋巴細胞(innate lymphoid cells，ILCs)是一類異質細胞群，自然殺傷(natural killer，NK)細胞是ILCs中的重要組成部分。NK細胞通過分泌γ-干擾素(interferon γ，IFN-γ)，表達T-bet和EOMES(Eomesodermin)等，介導細胞毒性作用。自20世紀70年代以來，多項研究表明，NK細胞可以發揮抗腫瘤細胞毒性作用，這一過程依賴于NK細胞表面某些功能受體，如NKG2和自然殺傷細胞抑制性受體(killer cell inhibitory receptor，KIR)家族等。此外，NK細胞還會產生一系列細胞因子和趨化因子來調節免疫反應。通過釋放CCL5、XCL1和XCL2，NK細胞能促進樹突狀細胞(dendritic cells，DCs)向實體瘤聚集，促進CD8+T細胞抗腫瘤免疫作用，延長病人的生存期[1]。另外，在炎癥反應中，NK細胞會進入腫瘤引流淋巴結，影響T細胞應答或通過調節DCs以間接的方式調控T細胞免疫。在“DCs編輯”的過程中，活化的NK細胞能殺滅未成熟的DCs(immature dendritic cells，iDCs)，并保留成熟的DCs，以形成質量監控機制，保證T細胞免疫環節順利啟動[2]。因此，在腫瘤微環境中，NK細胞旨在啟動多重免疫應答作用，最終達到保護性及持久性抗腫瘤免疫。本文對NK細胞在腫瘤中的最新研究進展進行概述，并列舉近年來旨在增強和恢復NK細胞抗腫瘤活性的新興策略與方法。

1 NK細胞在腫瘤中發揮殺傷作用

與T細胞和B細胞不同，NK細胞不需要特異性的抗原致敏刺激就可識別并殺傷靶細胞。NK細胞對腫瘤的識別主要依賴于其表達的多種激活受體和抑制受體，兩者間的平衡決定著NK細胞的殺傷作用。腫瘤微環境中的趨化因子和黏附因子等，通過募集NK細胞，促使腫瘤組織中NK浸潤程度增加，繼而使得NK細胞表面活化受體識別腫瘤細胞表面相應配體，釋放穿孔素等殺傷介質，發揮抗腫瘤的細胞毒性作用。

1.1 NK細胞的細胞毒性是抗腫瘤的關鍵因素Smyth等[3]發現，在由甲基膽蒽誘導的纖維肉瘤動物實驗中，小鼠缺失NK細胞后腫瘤生長明顯加快，這是第一個證明NK細胞具有抗腫瘤防御功能的研究。另外，Street等[4]發現，穿孔素缺陷小鼠體內的腫瘤生長迅速，提示由免疫殺傷介質穿孔素所介導的細胞毒性作用是NK細胞抗腫瘤免疫反應的關鍵因素。Imai等[5]通過評估腫瘤患者外周血中NK細胞的細胞毒性，證明了腫瘤轉移與NK細胞功能缺陷存在正相關性，NK細胞毒性減弱會降低患者的治療預后。基于以上研究，NK細胞的細胞毒性作用是抑制腫瘤生長和改善患者預后的關鍵因素。

1.2 NK細胞的抗腫瘤作用依賴于其對腫瘤部位浸潤NK細胞對腫瘤組織的浸潤是由趨化因子及其相關受體和黏附分子調控的重要環節。Eckl等[6]的研究表明，腎透明細胞癌(clear cell renal cell cancer，RCC)腫瘤組織內NK細胞的浸潤程度與患者的預后具有明顯的正相關性。Carrega等[7]對非小細胞肺癌患者體內浸潤腫瘤組織的NK細胞進行分析發現，骨髓基質細胞分泌的趨化因子促進腫瘤組織NK細胞浸潤，如趨化因子受體CCR5介導黏附信號，促進大量NK細胞蓄積在腫瘤組織中，從而產生抗腫瘤免疫應答。類似的，Putz等[8]在肝素酶調控NK細胞對腫瘤的侵襲和免疫監視的研究中發現，CXCL10與其受體CXCR10以及其他黏附分子如CD62L，能引起NK細胞在腫瘤組織中廣泛分布，從而加強NK細胞抗癌作用。

NK細胞在腫瘤部位的浸潤程度關系免疫治療的效果，靶向NK細胞向腫瘤內部募集可有效改善抗腫瘤免疫應答。

1.3 TIR8和CIS分子調控NK細胞抗腫瘤功能最近的研究表明，NK細胞表達的其它免疫檢查點分子也參與調控NK的抗腫瘤功能，這些分子包括白細胞介素-1(interleukin-1，IL-1)家族的抑制性受體Toll/IL-1受體8(Toll/interleukin-1 receptor 8，TIR8)和IL-15的抑制性蛋白細胞因子可誘導含SH2域蛋白(cytokine-inducible SH2-containing protein，CIS)等。Molgora等[9]發現，TIR8通過阻滯IL-1受體和Toll樣受體下游信號通路和炎癥反應，來抑制NK細胞的分化和功能，因此，利用TIR8抑制劑可以促進NK細胞的增殖并恢復殺傷腫瘤的作用。此外，Delconte等[10]通過對小鼠原發瘤和轉移瘤研究發現，抑制CIS表達能增強NK細胞對IL-15的敏感性，從而促進NK細胞的發展、穩定和激活，增強其細胞毒性作用。

1.4 NK細胞表面受體調控NK細胞的殺傷活性NK細胞發揮其功能主要依靠其表達的各類功能受體和相應配體之間的相互作用。NK細胞通過細胞表面抑制型受體提供的負向信號，或通過激活型受體遞送的正向信號，調節兩者的平衡可以決定NK細胞活性。

1.4.1抑制性受體 正常細胞表面的主要組織相容性復合體I可以結合NK細胞表面的抑制性受體，從而控制NK細胞的殺傷功能。Stringaris等[11]通過檢測32名急性髓細胞白血病(acute myeloid leukemia，AML)患者體內的NK細胞表型和功能發現，NKG2A表達的上調常伴隨著NK細胞的功能受損和細胞毒性減弱，影響化療對疾病的緩解。張清等[12]利用NK細胞特異性缺失T細胞免疫球蛋白ITIM結構域受體(T cell immunoreceptor with immunoglobulin and ITIM domains，TIGIT)的小鼠進行研究發現，TIGIT缺失促使腫瘤生長速度明顯減緩，并且使得浸潤腫瘤組織的NK細胞功能得到恢復，證明TIGIT高表達會導致NK細胞耗竭，從而加速腫瘤發展。此外，程序性細胞死亡蛋白1(programmed death 1，PD1)是一種眾所周知的抑制性受體，Benson等[13]在多發性骨髓瘤(multiple myeloma，MM)患者體內觀察到，PD1能抑制NK細胞的免疫應答，減弱NK細胞識別和殺傷腫瘤的能力，有利于MM進展。

1.4.2激活性受體 在正常生理狀態下，NK細胞表面的抑制性受體通常發揮主導作用。但當體內出現腫瘤時，激活型受體發出的活化信號強于抑制性受體發出的抑制信號，促使NK細胞發揮細胞毒性作用。

NKp30和NKp46是NK細胞上重要的自然細胞毒性受體(natural cytotoxicity receptors，NCRs)。Chretien等[14-15]對AML患者的無進展生存期、總體生存期和條件免疫反應進行評估，證明了AML患者的生存期和NKp30以及NKp46的表達呈正相關。除NCRs外，NKG2D也是NK細胞關鍵的激活型受體。Epling-burnette等[16]對髓性白血病細胞K562和MDS1的相關研究顯示，NKG2D低表達會導致NK細胞功能受損，促使腫瘤細胞逃避NK細胞的免疫監視。而Augugliaro等[17]的研究表明，NK細胞介導的腫瘤細胞溶解作用并不只依賴于單一的激活信號通路，NCRs和NKG2D往往協同互補，共同觸發NK細胞發揮抗腫瘤作用。

1.5 腫瘤細胞上的配體參與NK細胞的功能調控NK細胞表面激活性受體和抑制性受體的綜合狀態決定了NK細胞的效應功能，而腫瘤細胞表面相應配體的表達變化也會影響兩種受體信號的平衡以及NK細胞的活化。

Hilpert等[18]對白血病患者腫瘤細胞NKG2D配體，如MICA以及ULBP進行研究，證實NKG2D配體表達的減少和其可溶形式數量的增多會導致NK細胞識別能力和毒性作用受損，從而促進了腫瘤的免疫逃避。Ferrari de等[19]的研究表明，靶向MICA α3結構域的抗體既能增加腫瘤表面的MICA/B密度，又能減少血清中MICA數量，因此，從兩方面加強了NK細胞的抗腫瘤功能。

另外，Reiners[20]通過對86例慢性淋巴細胞白血病(chronic lymphocytic leukemia，CLL)患者樣本進行研究發現，BAG作為NKp30活化受體的新配體，依賴于p53介導的DNA損傷，經外泌體途徑分泌，觸發NK細胞的細胞毒性，誘導NK細胞分泌促炎因子，成為殺傷腫瘤的關鍵之一，但其可溶形式卻有抑制NK細胞活性，并協助腫瘤逃避免疫監視的作用。

2 基于NK細胞的免疫療法

目前，旨在提高和恢復NK細胞抗腫瘤活性的策略與方法正在如火如荼地開展，包括針對NK細胞抑制型或激活型受體的單克隆抗體(monoclonal antibody，mAb)、基于免疫因子相關療法以及NK細胞過繼性免疫療法。

2.1 靶向NK細胞的mAbs

2.1.1靶向KIR的mAbs KIR是NK細胞抗腫瘤免疫療法的一個治療靶標，阻斷KIR信號轉導可抑制NK細胞的抗腫瘤活性。Lirilumab和IPH2101是靶向阻斷KIR的完全人源IgG4抗體，能降低KIR2D+NK細胞的免疫應答，并抑制細胞表面KIR2D表達。在B細胞淋巴瘤中，Lirilumab與利妥昔單抗聯用可以增強NK細胞活性，刺激利妥昔單抗的抗淋巴瘤免疫反應的潛在療效[21]。在MM中，IPH2101聯合來那度胺能有效增強NK細胞的抗白血病效果，并介導機體對來那度胺耐藥腫瘤的排斥反應[22]。

2.1.2靶向NKG2A的mAbs NKG2A是一種由NK細胞和能識別人類白細胞抗原E(human leukocyte antigen E，HLA-E)的T細胞共同表達的抑制性受體。Monalizumab是一種可以阻斷NKG2A的IgG4的mAbs，與PD1/PDL1抑制劑聯合可以促進效應T細胞的免疫應答，并增強NK細胞的抗體依賴的細胞介導的細胞毒性作用(antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity，ADCC)。Monalizumab是第1個可以同時靶向T細胞和NK細胞的免疫檢查點抑制劑，能在實體瘤中與PD1/PDL1抗體度伐單抗聯合，或與表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor，EGFR)抗體西妥昔單抗聯用來治療頭頸癌。

2.1.3靶向SLAMF7的mAbs 人信號淋巴細胞激活分子家族成員7(signaling lymphocytic activation molecule family 7，SLAMF7)是CD2受體家族的I型膜糖蛋白，也是NK細胞的活化受體之一。作為針對SLAMF7的人源化mAbs，埃羅妥珠單抗通過兩種方式發揮作用：一種是在MM細胞上結合SLAMF7或在NK細胞上結合CD16，以誘導ADCC介導的MM細胞的裂解；另一種是結合NK細胞上的SLAMF7受體，以增強NK細胞的活化。埃羅妥珠單抗可以與PD1/PDL1抑制劑聯用，促進活化的NK細胞和CD8+T細胞浸潤腫瘤，同時增加腫瘤內細胞因子和趨化因子的釋放，以達到抗腫瘤的效果[23]。

2.2 基于細胞因子的免疫療法

2.2.1IL-2療法 眾所周知，IL-2可以誘導NK細胞的增殖，提高其溶細胞活性，基于IL-2的免疫療法已被批準用于治療一小部分轉移性RCC、黑色素瘤以及AML患者。阿地白介素是第1個用于腫瘤免疫療法的重組人源IL-2，適量給藥可以提高轉移性黑色素瘤患者和腎癌患者的疾病完全緩解率。Juliá等[24]在對免疫檢查點抑制劑阿維魯單抗治療三陰性乳腺癌的研究中發現，IL-2刺激能增強阿維魯單抗觸發的NK細胞溶解腫瘤的毒性作用，以及其它細胞因子的產生。

2.2.2IL-15療法 在靶向NK細胞方面，IL-15可能比IL-2更具優勢。IL-15可以擴增NK細胞群并增加NK細胞活化受體的表達，而不誘導Treg細胞群的擴增。Wagner等[25]發現，IL-15或IL-15超激動劑ALT803和AML患者的NK細胞共培養，可以增強NK細胞對自體胚細胞的細胞毒性。用IL-15持續刺激NK細胞可以抑制NK細胞的增殖、細胞毒性作用，以及IFN-γ、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)的產生。

2.2.3TGF-β抑制劑 轉化生長因子β(transforming growth factor-β，TGF-β)是機體內一個能調節細胞生長和分化等多種生物學效應的重要家族，其Ι型和Ⅱ型受體是一類絲氨酸/蘇氨酸激酶糖蛋白。Vactosertib是Ι型TGF-β受體的口服生物有效抑制劑。目前，該藥物已經用于晚期實體瘤和骨髓增生異常綜合征(myelodysplastic syndromes，MDS)的治療，其與MM的免疫調節藥物泊馬度胺聯用已進入I期臨床試驗。Otegbeye等[26]發現，另一種Ι型TGF-β受體抑制劑Galunisertib對AML和結腸癌均有效，其能促進NK細胞上NKG2D表達的恢復，以及TNF、IFN-γ的釋放。目前，Galunisertib正在進行MDS II/III期臨床研究，同時聯合酪氨酸激酶抑制劑、抗雄激素、化療、放療或PD1/PDL1抑制劑，進行I/II期臨床試驗。

2.3 NK細胞過繼性免疫療法NK細胞過繼性免疫療法是細胞生物治療方法之一，通過向腫瘤患者回輸經體外誘導培養的NK細胞，使其在機體中發揮直接或間接殺傷腫瘤細胞的作用，從而達到治療腫瘤的目的。

2.3.1自體NK細胞輸注 作為免疫系統中主要的效應細胞之一，NK細胞也可以與自體造血干細胞移植術結合，以減少移植期間的感染和腫瘤的復發。患者經馬法蘭和環磷酰胺等藥物預處理后，采集其外周血，分離出NK細胞進行體外擴增，NK細胞檢測達標后給患者輸注。Klas[27]對NK細胞在造血干細胞移植(hematopoietic stem cell transplantation，HSCT)和移植物抗白血病(graft versus leukemia,GVL)中的效應進行研究評估，證實了NK細胞的促HSCT和抗GVL作用。

2.3.2同種異體NK細胞輸注 在同種異體造血干細胞移植(allogeneic hematopoietic stem cell transplantation，allo-HSCT)中，供者NK細胞上的KIR和受者腫瘤細胞上的HLA發生錯配，促使NK細胞發揮殺傷作用。同種異體NK細胞主要來自供者的CD34+臍帶血祖細胞，被輸注前，需用細胞因子如IL-2或飼養細胞系來調節其存活、成熟、增殖和效應功能。Ruggeri等[28]的實驗研究證明NK細胞在allo-HSCT中具有降低移植物抗宿主病發生率的作用。

2.3.3CAR-NK細胞療法 在免疫細胞基因工程方面，T細胞已經得到了很多的關注。但是鑒于NK細胞不需要腫瘤特異性受體就可以發揮殺傷作用這一優勢，一些研究也開始著眼于以與CAR-T細胞類似的方式修飾NK細胞。CAR-NK療法能靶向各種腫瘤抗原，包括EGFR、神經節苷脂GD2、上皮細胞黏附分子、Wilms腫瘤蛋白和無活性的酪氨酸蛋白激酶跨膜受體ROR1，因此在治療實體瘤方面取得了良好的臨床效果。另外，Kl?等[29]通過體外研究，驗證了CAR-NK細胞的抗AML療效。在B細胞淋巴瘤的臨床前模型中，CAR-NK細胞也具有高水平的抗腫瘤活性。此外，還有一種基于CAR-NK細胞的非抗原特異性替代療法也在研究中，該方法與表達NKG2D的CAR-NK細胞有關。

3 小結

近年來興起的腫瘤免疫療法較傳統腫瘤治療手段能明顯提高患者的生存質量[30]，同時基于NK細胞的免疫療法研究也正如火如荼地展開。NK細胞作為固有免疫中重要的效應細胞，具有強大的抗腫瘤功能。雖然NK細胞在癌癥的研究和治療中還存在著很多問題，比如NK細胞的激活途徑需進一步明確，某些藥物產生耐藥性以及機體自身易受損等，但從靶向NK細胞的單克隆抗體到基于細胞因子的免疫療法，再到通過多種手段實現NK細胞的過繼移植，這些進展讓我們有理由相信，NK細胞在腫瘤免疫治療上的突破將不斷更新，同時也會為越來越多的癌癥患者帶去希望和福音。