行业大咖纷纷布局, NK细胞疗法实现首个白血病患者给药

2020
10/16

+
分享
评论
干细胞者说
A-
A+

NK细胞具有广谱的抗肿瘤作用,不显示肿瘤杀伤的特异性和MHC限制性。目前,基于NK细胞的肿瘤免疫疗法逐渐被挖掘出来。


正文

撰文:SUE

来源:STEMCELL


●     ●     

随着科学界对免疫细胞更深入的探索,免疫细胞疗法不再仅仅局限于 T 细胞疗法,NK 细胞在肿瘤治疗中的应用也在逐渐被挖掘。近日,临床阶段生物制药公司Kiadis Pharma宣布了NK细胞首次在白血病上的应用,首位复发/难治性急性髓细胞性白血病(r/r AML)患者已成功进行NK细胞给药[1]  
除此之外包括Fate Therapeutics、Dragonfly Therapeutics、Nkarta Therapeutics以及国内博生吉医药科技、科济生物、和珀医药等多家企业早已开始投入CAR-NK的研发中。  



1
 
NK细胞的基本功能  

NK细胞,全称自然杀伤细胞(Natural killer),在人外周血淋巴细胞中占比5%-15%,通常通过细胞表面 CD56 的表达来鉴定。根据CD56和CD16的表达情况,人源NK细胞可被分为两个亚型:1. CD56dimCD16high占到外周血NK细胞的85%-95%,是发育成熟的细胞,主要起介导细胞毒性的作用;2. CD56bright CD16low/−占比较少,被认为是不成熟的细胞,介导细胞毒性的作用较低,但可产生大量的细胞因子[2]

不同于T细胞,NK细胞无需进行基因重排产生多态性的抗原受体且无需致敏,可直接非特异性的杀伤肿瘤细胞。NK细胞的细胞毒性是由一系列激活和抑制受体整合的信号所介导的(图1)。因此,使用免疫治疗药物增加激活信号且减少抑制信号,有可能产生具有增强肿瘤淋巴能力的NK细胞[3]

图1. 作为潜在免疫治疗靶点的主要NK细胞受体  
NK细胞从静止到激活的转变是由激活受体和抑制受体网络介导的。  


2
令人期待的CAR-NK细胞疗法
 

 

CAR-NK的优势


 
迄今为止,已有两款CAR-T产品获得FDA批准可用于临床治疗,全球大约有400多项正在开展的CAR-T细胞疗法临床试验。然而,CAR-T疗法目前只对血液肿瘤疗效显著,对于实体瘤效果不甚理想;此外,其副作用,细胞因子风暴 (CRS) 及免疫效应细胞相关的神经毒性综合症   (ICANS)   也是该领域的一大难题  (图2)  [4]  。而NK细胞由于其自身的特点,在CAR-NK疗法上具有很大的优势:
  • 同种异体NK细胞回输时可降低移植物抗宿主病(GvHD)的风险;
  • NK细胞来源广泛;
  • CAR-T细胞产生的IF-γ、TNF-α、IL-1和IL-6等容易诱导细胞因子风暴CRS,而NK细胞分泌IL-3和GM-CSF,不太可能引起CRS;
  • 由于实体瘤的肿瘤微环境TME中PD-1的表达,CAR-T细胞很难发挥作用,而NK细胞分泌的PD-1水平较低,引起的免疫抑制有限。因此CAR-NK能更有效地应用于实体瘤。

图2. CAR-T细胞和CAR-NK细胞产品生产时间线


CAR-NK的应用


目前全球仅有14项涉及到CAR-NK的临床实验,其中有6个项目正在招募中  (表1  )。其中大部分试验集中在淋巴瘤和白血病,其它一些则针对实体瘤,包括卵巢癌、前列腺癌、脑癌、肝癌、肺癌和胰腺癌。
今年2月,德克萨斯大学M.D.安德森癌症中心的研究人员公布了美国首个CAR-NK细胞临床试验结果:用脐带血来源的 CAR-NK 疗法治疗非霍奇金淋巴瘤  (NHL)  和慢性淋巴细胞白血病  (CLL)  后,大多数患者产生了临床响应且未出现严重的副作用  [19]  

表1. 目前CAR-NK细胞相关的临床试验

数据来源于clinicaltrials.gov. 


CAR-NK的制备


与 T 细胞相比,NK 细胞对基因工程有一定的抗性,且比较难扩增到输注所需的细胞数量。因此,许多早期的 CAR-NK 研究都是用NK细胞系代替从脐带或外周血中获得的原代 NK 细胞进行的(图3)[5,6]

图3. CAR-NK生产过程总览

NK细胞系(NK92)

目前大部分有关 CAR-NK 的临床应用使用的是 NK92 细胞系。NK92 能在体外无限扩增,在功能上具有高度的细胞毒性[7-9]。然而 NK92 细胞表面缺乏CD16 的表达,从而不能通过ADCC进行杀伤;且其来自NK淋巴瘤,需要在输注前进行辐照[10],导致NK92细胞在体内无法扩增。因此并不是CAR-NK细胞的理想来源[11]

脐带血来源的NK细胞

脐带血淋巴细胞中有15%~30%是 NK细胞,细胞毒性低;但具有较高的增值能力,且容易被细胞因子激活。然而其最大的缺陷在于,由于脐带血获得的体积较小,导致需要分离得到大量高质量的NK细胞才能达到输注所需的细胞数量 [12]

外周血来源的NK细胞

外周血NK细胞中约90%为细胞毒性CD56dim NK细胞,表达大量的抑制性和激活性受体。与CB NK细胞相比,PB NK细胞更加成熟,细胞毒性增加,但增殖能力降低 [13]

iPSC衍生的NK细胞

除此之外,iPSC衍生的NK细胞(iNK)也是目前CAR-NK的一个重要来源[14],他们具有无限增殖的潜力[15]。iPSC产生的iNK细胞具有不成熟的表型,CD16表达低,NKG2A表达高,KIR表达低[14,16,17]。但与分化的NK细胞相比,iPSC可以更稳定的表达CAR,且仅需一个带有CAR修饰的iPSC就足够分化成大量同质化的CAR-NK细胞。


3
 
CAR-NK的挑战  

作为抗癌的第一道防线,NK细胞已经成为免疫治疗临床试验中重要的一环。

  • 目前的CAR是为构建CAR-T细胞而设计的[18],因此设计针对CAR-NK的CAR结构以达到激活NK细胞和细胞毒性的目的也是目前该领域的一个研究热点。

  • 其次,逆转录病毒转染可能会诱发插入突变,慢病毒转导PB-NK细胞的效率较低。目前研究者正在探索一种使用非病毒载体的方法[18]。此外,在NK细胞中,使用CRISPR/Cas9系统靶向CAR插入结合基因敲除为改进原代CAR-NK细胞产品提供了新的可能性。

  • 使用细胞因子,如IL-2、IL-12、IL-15等对NK细胞进行体外扩增的能力有限,并且可能会导致扩增细胞对细胞因子的依赖性[4]。目前研究者正在探索使用基于饲养层与细胞因子相结合的扩增方案。

  • 由于NK细胞寿命有限,因此在输注后CAR-NK的持久性也是目前亟待解决的一个问题。

作为一种相对安全且即用型的产品,CAR-NK为肿瘤免疫疗法带来了新的希望。但其还需经过进一步的优化,无论是通过基因工程构建更适合NK细胞的结构,或者与其他疗法相结合等,如果能解决CAR-NK目前面对的挑战,CAR-NK疗法将成为癌症治疗一大强有力的工具!  

参考文献

1. https://ir.kiadis.com/news-releases/news-release-details/kiadis-announces-first-patient-enrolled-clinical-study-conducted
2. Caligiuri MA. Human natural killer cells. Blood. 2008; 112: 461-469.
3. Chester C., Fristch K. & Kohrt HE. Natural Killer Cell Immunomodulation: Targeting Activating, Inhibitory, and Co-stimulatory Receptor Signaling for Cancer Immunotherapy. Front. Immunol. 2015.  
4. Pfefferle A. & Huntington ND. You Have Got a Fast CAR:   Chimeric Antigen Receptor NK Cells in Cancer Therapy. Cancers (Basel). 2020; 12(3): 706.
5. Mehta R.S., Rezvani K. Chimeric Antigen Receptor Expressing Natural Killer Cells for the Immunotherapy of Cancer. Front. Immunol. 2018; 9: 283.   
6. Zhang C., et al. Chimeric Antigen Receptor-Engineered NK-92 Cells: An off-the-Shelf Cellular Therapeutic for Targeted Elimination of Cancer Cells and Induction of Protective Antitumor Immunity. Front. Immunol. 2017; 8: 533.
7. Gong J., Maki G. & Klingemann H. Characterization of a Human Cell Line (NK-92) with Phenotypical and Functional Characteristics of Activated Natural Killer Cells Title. Leukemia. 1994; 8: 652–658.
8. Tonn T., et al. Cellular Immunotherapy of Malignancies Using the Clonal Natural Killer Cell Line NK-92. J. Hematother. Stem Cell Res. 2001; 10: 535–544. 
9. Maki G., et al. Factors Regulating the Cytotoxic Activity of the Human Natural Killer Cell Line, NK-92. J. Hematother. Stem Cell Res. 2001; 10:3 69–383.   
10. MacLeod R.A.F., et al. Multicolor-FISH Analysis of a Natural Killer Cell Line (NK-92) Leuk. Res. 2002; 26: 1027–1033. 

11. Zhang C., et al. ErbB2/HER2-Specific NK Cells for Targeted Therapy of Glioblastoma. J. Natl. Cancer Inst. 2016; 108: djv375. 

12. Luevano M., Daryouzeh M., Alnabhan R., Querol S., Khakoo S., Madrigal A., Saudemont A. The Unique Profile of Cord Blood Natural Killer Cells Balances Incomplete Maturation and Effective Killing Function upon Activation. Hum. Immunol. 2012;73:248–257. 

13. Björkström N.K., et al. Expression Patterns of NKG2A, KIR, and CD57 Define a Process of CD56dim NK Cell Differentiation Uncoupled from NK-Cell Education. Blood. 2010; 116: 3853–3864. 

14. Knorr D.A., et al. Clinical-Scale Derivation of Natural Killer Cells From Human Pluripotent Stem Cells for Cancer Therapy. Stem Cells Transl. Med. 2013; 2: 274–283. 

15. Valamehr B., et al. Platform for Induction and Maintenance of Transgene-Free HiPSCs Resembling Ground State Pluripotent Stem Cells. Stem Cell Rep. 2014; 2: 366–381.

16. Hermanson D.L., et al. Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Natural Killer Cells for Treatment of Ovarian Cancer. Stem Cells. 2016; 34: 93–101. 

17. Saetersmoen M.L., et al. Off-the-Shelf Cell Therapy with Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Natural Killer Cells. Semin. Immunopathol. 2019; 41: 59–68. 

18. Wang WX., Jiang JT. & Wu CP. CAR-NK for tumor immunotherapy: Clinical transformation and future prospects. Cancer Letters. 2020; 472: 175-180.

19. Enli Liu et al. Use of CAR-Transduced Natural Killer Cells in CD19-Positive Lymphoid Tumors. NEJM. 2020; 382: 545-553.

本文由作者自行上传,并且作者对本文图文涉及知识产权负全部责任。如有侵权请及时联系(邮箱:guikequan@hmkx.cn
关键词:
NK细胞,白血病,干细胞,疗法,布局

人点赞

收藏

人收藏

打赏

打赏

我有话说

0条评论

0/500

评论字数超出限制

表情
评论

为你推荐

推荐课程


社群

精彩视频

您的申请提交成功

确定 取消
剩余5
×

打赏金额

认可我就打赏我~

1元 5元 10元 20元 50元 其它

打赏

打赏作者

认可我就打赏我~

×

扫描二维码

立即打赏给Ta吧!

温馨提示:仅支持微信支付!