NK细胞：我杀死癌症的时候，连我自己都害怕！

NK细胞又称自然杀伤细胞(natural killer cell，NK细胞)，是机体内重要的免疫细胞，NK细胞形态上属于大颗粒淋巴细胞，来源于骨髓，是除T细胞、B细胞之外的第三大类淋巴细胞，约占血液中所有免疫细胞（白细胞数量）的15%，属于天然免疫系统的核心细胞，主要分布于外周血、肝脏和脾脏，在人体内NK细胞主要特征为CD3-CD56+淋巴细胞群，其中血液中主要为CD16+CD56dim亚型（根据细胞上CD56分子表达密度的差异，将NK细胞分为CD56dim和CD56bright两个亚群；CD56dim占NK细胞90％以上，主要为细胞毒作用，表达中度亲和力的IL-2受体（IL-2R），具有更强的杀伤活性；CD56bright可产生大量细胞因子，主要起免疫调节作用，高表达IL-2R）。

NK细胞是体内负责杀伤老化、受病毒感染、肿瘤等异常细胞的最主要“战士”。NK细胞与人体其他150多种白细胞都不同，它不需要接受免疫系统的特殊指令，也不需要其他细胞的配合，自己单独就能识别和攻击外来细胞、癌细胞和病毒。循环的NK细胞通常处于休眠状态，一旦被激活，它们会渗透到组织中，分泌穿孔素及肿瘤坏死因子，攻击肿瘤细胞和病毒感染细胞

NK细胞是人体抵抗癌细胞和病毒感染的第一道防线，可非特异性直接杀伤肿瘤细胞，这种天然杀伤活性既不需要抗原致敏，也不需要抗体参与，且无MHC限制。除了具有强大的杀伤功能外，还具有很强的免疫调节功能，与机体其他多种免疫细胞相互作用，调节机体的免疫状态和免疫功能。临床研究发现NK细胞过继免疫治疗恶性肿瘤具有良好的应用前景，对多种实体瘤和血液系统恶性肿瘤均有一定效果。

相关词汇：

过继免疫疗法（adoptive immunotherapy）是取对肿瘤有免疫力的供者淋巴细胞转输给肿瘤者，或取患者自身的免疫细胞在体外活化、增殖后，再转输入患者体内，使其在患者体内发挥肿瘤作用。

T细胞受体（TCR）在识别APC细胞或者靶细胞上的MHC分子所提呈的抗原肽时，不仅识别抗原肽，还要识别与抗原肽结合的MHC分子类型，此现象即MHC限制性（MHC restriction）。

注：APC细胞是抗原提呈细胞指T细胞在识别Ag递呈细胞传递的抗原信息时，必须先识别递呈细胞上的MHC抗原类型，如TH细胞识别MHC-Ⅱ类抗原，而TC细胞只识别MHC-Ⅰ类抗原，之后才获取抗原信息的现象。

NK细胞识别自我与非我并不需要体细胞基因重排产生识别不同抗原的克隆，而是表达多种受体执行功能。

NK细胞受体主要包括免疫球蛋白超家族（如KIR），C型凝集素家族如NKG2受体，天然细胞毒性受体（NCR）：NKp46、NKp44和NKp30，下表例举主要的受体及其调节功能：

NK可释放穿孔素、颗粒酶，穿孔素在靶细胞表面穿孔，使颗粒酶b进入靶细胞诱导靶细胞凋亡。同时分泌大量的细胞因子，如ifn-v、tnf-x、gm-csf、il-3、m-csf等，直接作用于靶细胞，或通过进一步激活其他种类免疫细胞攻击靶细胞。并可表达可以诱导细胞凋亡的蛋白（fasl）和肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体（trail），使靶细胞进入程序性凋亡状态。

NK细胞治疗流程

NK细胞的“动态平衡”状态受细胞表面多种受体蛋白的调控，简言之，分为2类：杀伤细胞活化受体（KAR）和杀伤细胞抑制受体（KIR）。

图a. 正常情况下，KAR与自身细胞上多糖类抗原结合产生活化信号，同时KIR与MHC I类分子结合，产生抑制信号且占主导地位，以保证自身组织细胞不被破坏，阻止NK对自身健康细胞的杀伤。

图b. 当细胞表面MHC I类分子发生改变或减少缺失（肿瘤细胞或其他损伤的细胞为逃逸获得性免疫追杀而下调MHC消除抑制信号），影响与KIR结合，不能产生抑制性信号，NK则活化，释放溶解性颗粒产生杀伤效应(MHC I丢失自我) 。

图c. 即使存在抑制信号，肿瘤细胞亦可通过过表达表面抗原与KAR结合，肿瘤细胞可以通过激活NK细胞受体来表达被诱导的应激配体，此时活化信号超过抑制信号，继而激活NK细胞杀伤靶细胞。

图d. NK细胞还表达IgG1和IgG3的低亲和力受体FcγRIII（CD16），可与肿瘤抗原特异性抗体Fc段结合，介导NK细胞识别并杀伤被抗体包被的肿瘤细胞，亦称为抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用（antibody dependentcell-mediated cytotoxicity, ADCC），ADCC也是NK细胞杀伤靶细胞的主要方式。

目前认为NK细胞主要通过以下途径发挥杀伤作用：

1.NK细胞直接通过胞吐作用释放穿孔素和颗粒酶等细胞毒性颗粒，活化半胱天冬酶（caspase）途径诱导靶细胞凋亡；

2.活化NK细胞表达Fas（CD95）配体和TRAIL（TNF related apoptosis inducing ligand，肿瘤坏死因子相关诱导凋亡配体）分子，诱导CD95+靶细胞和TRAIL受体阳性的靶细胞通过内源酶的级联反应发生凋亡；

3.细胞因子介导的杀伤作用，NK细胞能合成和分泌多种细胞因子，如IFNγ、TNFα、IL1、IL5、IL8、IL10和GCSF；

4. ADCC作用。

鉴于NK细胞自身的作用机制，在肿瘤免疫治疗中，主要通过以下策略来促使NK细胞发挥最大的作用：

1，免疫检查点抑制剂，解除NK细胞的抑制信号；

2，使用NK细胞进行癌症治疗；

3，嵌合抗原受体（CAR）技术与NK细胞结合；

4，双特异性分子联结NK细胞活化受体和肿瘤细胞。

图a. 某些激活的NK细胞表达PD1和CTLA4。研究者在多发性骨髓瘤患者体内检测到其NK细胞表达PD1，应用PD1单抗（CT-011）后能修复NK细胞介导的抗肿瘤效应；此外，应用PDL1的IgG1单抗还可能激发NK细胞的ADCC。NK细胞表面KIR类的抑制性受体（KIR2DL1, KIR2DL2 和KIR2DL3）可与MHC I类分子结合，抑制NK细胞活化，体外实验表明，应用IPH2102单抗阻断KIR2DL1-3，可以增加NK细胞的抗肿瘤活性（作用机制图a所示）。在AML和MM的临床I－II期研究已证实anti-KIR的安全性，虽然目前anti-KIR单独应用没有展示出显著的抗肿瘤效应，然而其与CTLA4或PD1抑制剂联用值得期待。

图b. 在杀伤细胞免疫球蛋白样受体(KIRs)和主要组织相容性复合体(MHC)的出现供体与受体之间不匹配情况下，通过抑制NK细胞的KIRs对不识别MHC类I分子表达的转移的同种异体肿瘤细胞，进而杀伤肿瘤细胞。

图c. CRA-T大家都耳熟能详，模仿CAR-T的CAR技术，已研发出CAR-engineered NK cell（如图c所示），其原理亦是通过在NK细胞表面嵌合肿瘤特异性抗原受体，靶向识别并摧毁肿瘤细胞。体外实验提示，其CAR-engineered NK cell展示出较ADCC更强的细胞毒作用，可能与CAR与肿瘤表面抗原结合较IgG-CD16展示出更强的亲和力,目前CAR-engineered NK cell还处于研发阶段，期待其在体内试验中的疗效。

图d. 以NK细胞表面活化受体CD16和NKG2D为靶点的双特异性分子，可以靶向NK细胞识别并杀伤肿瘤细胞。（双特异性分子被设计用来识别激活NK细胞受体结合另一端的肿瘤抗原，以使NK细胞杀灭过度表达这些抗原的肿瘤细胞）

利用NK细胞潜能的治疗方法示意图

NK细胞在免疫监视中扮演着非常重要的角色，随着对NK细胞的分子特征和功能的进一步探索，开发以NK细胞为基础的靶向免疫治疗可能引发肿瘤免疫治疗的新突破，以NK为基础的潜在免疫治疗靶点。

如图所示，肿瘤细胞主要通过以下途径逃逸NK细胞攻击：

a.血小板包被肿瘤细胞，并释放TGF-β等免疫抑制因子，表达GITR配体与KIR结合或下调KAR，抑制NK细胞激活；

b.肿瘤细胞分泌免疫调节分子，如PGE2、IDO、TGF-β和IL-10等；

c. 肿瘤细胞分泌可溶性NKG2DL，中和NK细胞表面受体；

d.肿瘤微环境中基质细胞等分泌免疫抑制因子，表达NKG2DL，下调NK细胞表面受体。

肿瘤细胞逃逸NK细胞机制

NantKwest，成立于2002年，总部在美国加州，原名Conkwest，上市前改为现名NantKwest，目前该公司在NK细胞治疗方面拥有三大技术平台： aNK、haNK和taNK。

NantKwest 是一家临床阶段的免疫治疗产品开发公司，成立于2002 年，总部在美国加州，前身是Conkwest，2015.7更名为NanKwest。公司业务集中于通过使用自然杀伤性细胞（natural killer cell，NK）来治疗癌症、感染性疾病、炎症及先天免疫系统疾病。

公司还持有一系列针对杀死癌细胞和病毒感染细胞的基因修饰衍生物的的商业化专利。此外，公司重点启动针对急性髓性白血病和血液瘤的I/II期临床。　　

自然杀伤（NK）细胞是人体防御的第一道线，鉴于其天生的防御能力，可以快速寻找和杀灭异常细胞，如：癌细胞、病毒细胞以及其他受感染的细胞，而无需激活获得性免疫所需的其他支持分子（T细胞等）。　　

NantKwest的免疫肿瘤NK 平台具有多种模式来诱导和杀灭潜在的抗肿瘤或感染的细胞：

aNK（活化的NK细胞）：直接进入肿瘤细胞表达的配体，释放有毒颗粒，将其杀死；　　

haNK （抗体介导）：通过结合抗体组合增强所施用抗体的癌细胞杀伤作用，从而靶向的杀死癌细胞；　　

taNK （靶激活杀灭）：通过结合到肿瘤细胞的表面上的已知的或新发现的肿瘤特异性抗原来直接进入肿瘤细胞，释放有毒颗粒诱导细胞死亡。　　

NantKwest公司技术平台相对传统NK及T细胞治疗的优势：

传统的非特异性免疫治疗（NK、DC、CIK、DC-CIK）没有足够的临床数据证明其在延长癌症患者五年生存率方面有显著的改善，而且，全球的研发情况来看，基本也抛弃了这项起源于1990s的技术，转而侧重特异性免疫治疗（以T 细胞为核心，包括了ACT、CART\TCR 等）。　　

那么，首先第一个问题就是NantKwest 的NK 细胞三大技术平台相对传统的NK 有哪些优势呢？　　

aNK 细胞平台：off-and-shelf 治疗。不同于一般的NK 细胞，其独特的NK 细胞不表达杀伤抑制受体（KIR）。而KIR恰恰是癌细胞经常利用用以逃避NK 细胞杀伤的受体；同时，aNK细胞还携带颗粒酶和含有穿孔颗粒的较大有效负载，从而使其能针对多靶点提供致死酶有效负荷。另外，公司的生产专利、递药系统保证了aNK细胞可以按需要商业化生长，就像“在袋子里的活药”。aNK细胞的安全性已经在几十个I期临床（针对恶黑和实体瘤）中得到验证，其安全性、活性和对生存期的延长已经证实。　　

haNK (抗体介导)：提升重磅单抗治疗效果。我们熟悉的重磅单抗赫赛汀、美罗华均是利用ADCC（抗体依赖性细胞介导的细胞毒性）杀伤肿瘤细胞，但是因为主要的效应细胞NK细胞的受体CD16 的不均匀或低亲和性，大约只有20%的人使用这些单抗有作用，而公司的haNK 平台已经修饰过，显示CD16 的高亲和性。目前针对haNK 的I期临床预计2016 年开始。　　

taNK：站在“车（CAR）”上好风光。嵌合抗原受体（CAR）技术是目前肿瘤治疗最新技术，CAR是一种蛋白，可以使效应细胞对靶细胞（癌细胞）显示特异性的表面抗原。公司的将aNK 修饰加工成1 个或多个CAR 链接，相比自体T细胞，在可扩展性、质量控制、一致性等方面具有多重优势。目前最靠前的是，公司对HER2 的taNK 表达系，HER2广发分布在乳腺癌、胃癌、膀胱癌和髓母细胞瘤等癌症蛋白中。其他的在研。　　

由上分析，我们可以发现NantKwest 独有的aNK 细胞技术相对传统NK 细胞的优势主要体现在：激活的NK、介导提升抗体普适性、宽谱CAR 提升靶向延展性。
　　第一个问题明白了，那么相对现在的热点 T 细胞治疗有哪些优势？　　

解决了大规模生产的问题：T 细胞治疗需要获得活化的T细胞，对于自体细胞治疗来说复杂性和成本较高。　　

减少对自身免疫系统的依赖：公司同种异体的“off-and-shelf”技术不依赖于自身免疫系统，这一点非常重要，因为对于多数患者的自身免疫系统较弱。　　

对实体瘤有效。