行业大咖纷纷布局， NK细胞疗法实现首个白血病患者给药
撰文：SUE
来源：STEMCELL
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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]。
CAR-NK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
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]。
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
外周血来源的NK细胞
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。
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。
参考文献
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.
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.
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