NK細胞抗腫瘤機制及腫瘤免疫治療的研究進展

史聰麗 沈涯 徐志國 華鋒 劉樂鋒 杜為

【關鍵詞】 自然殺傷（NK）細胞；抗腫瘤機制；NK細胞受體；NK細胞過繼免疫療法；免疫檢查點抑制劑；NK細胞銜接器

中圖分類號：R73；R730.5?? 文獻標志碼：A?? DOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2023.04.014

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

1 NK細胞殺傷靶細胞機制

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

2 NK細胞受體與功能

NK細胞在抗腫瘤以及免疫監視中發揮至關重要的作用。NK細胞固有免疫應答的啟動是由其表面抑制受體和活化受體的相互協調與平衡所調控。正常情況下，抑制受體與自身MHCⅠ類分子結合，抑制NK細胞活化；而腫瘤細胞表面MHCⅠ類分子表達降低或缺失，活化受體與配體結合激活NK細胞發揮ADCC作用及釋放細胞因子。抑制受體主要包括殺傷細胞免疫球蛋白樣受體（killer cell immunoglobulin-like recepter，KIR）、CD94/NKG2A等，胞內信號轉導是由其胞質區的免疫受體酪氨酸抑制基序（immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif，ITIM）所介導，與配體結合后使ITIM發生磷酸化并募集SHP-1/2磷酸酶，抑制NK細胞活性［5］。活化受體主要包括NKG2D和自然細胞毒受體（natural cytotoxicity receptors，NCRs）等，通過與對應銜接蛋白的免疫受體酪氨酸活化基序（immunoreceptor tyrosine-based activation motif，ITAM）相互作用來啟動胞內信號轉導，與配體結合后使ITAM發生磷酸化，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。

3 NK細胞過繼免疫治療

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

NK細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細胞對腫瘤細胞的識別精準度不足等。嵌合抗原受體（chimeric antigen receptor）NK細胞（CAR-NK）療法通過基因工程修飾以增強NK細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在克服當前NK細胞腫瘤免疫治療中一些缺陷的同時，還顯示出優于CAR-T細胞的諸多優勢：首先，NK細胞不受MHC限制和具備更多腫瘤殺傷途徑，使CAR-NK細胞具有更強的腫瘤殺傷毒性和更高的靶向特異性［10］；其次，異體NK細胞不引起GVHD，不引發細胞因子釋放綜合征（CRS），體內存活周期短，確保細胞治療的安全性［11］；再次，細胞來源廣泛，包括外周血、臍帶血、NK細胞系（NK-92）、人胚胎干細胞（hESC）及誘導多能干細胞（iPSC）等，可以彌補患者自身免疫細胞弱化的缺點，實現批量生產［12］。

LI等［13］用iPSC衍生的NK細胞制備表達NKG2D和2B4的CAR-NK細胞（NK-CAR-iPSC-NK cell），研究證實在小鼠體內其殺傷卵巢癌細胞的能力顯著優于未經修飾的外周血及iPSC來源NK細胞，相較表達T細胞受體結構的CAR-NK細胞也顯示出更強的殺傷能力。REZVANI教授團隊［14］利用臍血（CB）來源的NK細胞（CB-NK）制備表達CD19 CAR、IL-15和誘導型caspase 9安全開關的iC9/CAR.19/IL-15 CB-NK細胞，該細胞通過自分泌IL-15促進CAR-NK細胞自我增殖。在前期的細胞系和小鼠體內試驗中證實該細胞殺傷CD19陽性慢性淋巴細胞白血病細胞和Raji細胞的能力顯著優于未經轉染的臍血NK細胞。2020年該研究團隊［15］應用iC9/CAR.19/IL-15 CB-NK細胞對復發難治CD19陽性非霍奇金淋巴瘤或慢性淋巴細胞白血病患者進行Ⅰ/Ⅱ期臨床研究，結果顯示大多數患者產生了臨床響應，且未出現主要的毒性作用。CAR-NK細胞療法采用CAR-T療法研發思路的同時，又可以發揮NK細胞獨特的生物學特性，在血液腫瘤和實體瘤治療中表現出較大的潛力，雖然目前還處于臨床研究階段，但未來CAR-NK細胞療法將很大可能成為腫瘤免疫治療的一個有力策略。

4 NK細胞和免疫檢查點抑制劑聯合療法

2018年諾貝爾生理學或醫學獎授予TASUKU HONJO和JAMES P·ALLISON，兩人因在抑制消極免疫調節機制的研究中發現了新癌癥療法而獲獎。免疫檢查點抑制劑（immune checkpoint inhibitors，ICIs）抗體的臨床應用正在顛覆癌癥的治療觀念。免疫檢查點是機體內存在的免疫抑制信號分子，通過調節共刺激和共抑制信號來發揮免疫調節作用［16］。阻斷NK細胞表面的免疫檢查點是腫瘤免疫治療的關鍵。NK細胞抑制受體也被稱為檢查點受體，是腫瘤免疫療法中最具前景的治療靶標。目前靶向程序性死亡受體/配體1（PD-1/PD-L1）和細胞毒性T淋巴細胞相關抗原-4（CTLA-4）的單克隆抗體治療方法在臨床上應用較為廣泛［17-19］。有研究［20］表明活化的NK細胞表達PD-1，其阻斷后顯著增強NK細胞的殺瘤活性。針對NK細胞聯合PD-1臨床治療非小細胞肺癌（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細胞與ICIs聯合治療方法的可行性和安全性。設計合理的聯合治療方案，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細胞銜接器

雙特異性或三特異性抗體是指以單克隆抗體結構為骨架，經過工程化改造得到靶向兩個或三個腫瘤抗原或效應細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計成與多種不同的腫瘤抗原和NK受體相結合，在直接靶向腫瘤細胞的同時可有效激活NK細胞并增強其細胞毒性和細胞因子產生，賦予NK細胞治療不同腫瘤類型的能力。CD16是目前應用最多的用于識別NK細胞的雙特異或三特異性抗體的靶點［23］。美國MD安德森癌癥中心的研究［24］顯示，CB-NK結合靶向CD16a和CD30的先天細胞銜接蛋白（innate cell engager，ICE）AFM13，對于CD30+淋巴瘤細胞具有強大的抗腫瘤活性。近期，該中心在AACR會議上公布了使用CB-NK聯合AFM13（CD16/CD30）治療淋巴瘤的初步臨床試驗結果，患者接受AFM13聯合CB-NK細胞治療后達到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細胞聯合多特異性NK細胞銜接抗體CYT-303治療肝細胞癌的臨床前結果，CYT-303與iNK的聯用在肝細胞癌模型中表現出比iNK單藥療法更積極的體外和體內抗癌活性，為治療肝細胞癌的臨床開發提供了有力支持。

6 調節因子和創新生物標志物

ZHOU等［25］發現microRNA （miRNA）是NK細胞介導的免疫監控過程中的重要調節因子。信號傳導與轉錄激活因子3（signal transducers and activators of transcription 3，STAT3）是miR-130a的靶點，miR-130a高表達增強了NK細胞對A549細胞的殺傷能力，STAT3高表達使miR-130a誘導的NK細胞對NSCLC細胞殺傷活性失效。體外研究IL-2激活的NK-92細胞中miR-130a顯著高表達，STAT3低表達，因此IL-2為進一步研究miR-130a在NK細胞免疫治療多種癌癥的作用和分子機制奠定基礎。

NI等［26］發現抑制缺氧誘導因子-1α（hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α）能增強NK細胞活性，HIF-1α的條件性缺失導致腫瘤生長減慢，激活標志物、效應分子表達增加，細胞核因子κB（nuclear factor κB，NF-κB）途徑富集；且HIF-1α低表達與人腫瘤浸潤性NK細胞IFN-γ（IFNG）的高表達相關，實體瘤中豐富的NK-IL18-IFNG信號與患者總體生存率上升相關。抑制轉錄因子HIF-1α的靶向治療方法有望改善NK細胞敏感性實體腫瘤的治療策略。

YOUN等［27］研究顯示，NSCLC患者外周血中NK細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反應的預測生物標志物，第一輪Nivolumab治療后應答者中NMR明顯高于無應答者。通過生物信息學、計算機分析等新方法建立綜合的生物標志物篩查體系可以更加全面地預測免疫檢查點抑制劑療效，選擇更有可能從免疫檢查點抑制劑治療中受益的患者，從而推動腫瘤精準醫學的發展。

7 智能化NK細胞療法

展望未來，NK細胞療法將逐漸走向“通用型+貨架式+定制式”的供應模式［28］，實現NK細胞療法的人工智能化。NK細胞來源廣泛，可成為“通用型”的底盤細胞；然后經過體外基因工程修飾改造，進行大規模擴增，實現NK細胞的“貨架式”供應模式；當有患者需要進行治療時，結合生物標志物的篩查結果，在數據庫中匹配最有可能產生應答的免疫細胞產品，“定制”最合適患者的治療方案，快速地將產品復蘇并提供給患者進行臨床使用。可以預期，NK細胞“通用型+貨架式+定制式”的供應模式正在探索免疫治療在未來更多的可能性。

8 結語

NK細胞免疫療法毒副作用小、抗腫瘤持久、啟動多重免疫應答、顯著提高患者生存質量。隨著CAR-NK技術、免疫檢查點抑制劑和NK細胞銜接器等藥物的開發應用，NK細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和合理的聯合免疫治療方案是NK細胞腫瘤免疫治療成功的關鍵所在。未來仍需大量的努力和臨床試驗研究為設計聯合治療方案提供支持，更大限度提高腫瘤治療的效益。

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（收稿日期：2022-08-12 修回日期：2022-09-06）

（編輯：潘明志）