自然杀伤(NK)细胞是先天免疫的效应细胞,与T细胞一样具有识别并杀死癌细胞的能力
。
ClinicalTrials.gov网站显示,NK及CAR-T相关的研究达到免疫细胞疗法的60%。CAR-T细胞疗法是第一个进入临床转化和商业化的疗法。然而,
CAR-T要求患者以自体细胞为原材料并延长了“静脉到静脉的时间”,因此对于疾病快速进展、迫切需要治疗的患者来说是一个障碍。此外,在临床上,CAR-T引起的细胞因子释放综合征(cytokine release syndrome, CRS)和神经毒性更是不可忽视的问题
。
鉴于这些限制,科学家们将目光放在了能克服CAR-T疗法局限性的CAR-NK细胞上面。
图1. 免疫细胞疗法及CAR-NK相关临床实验统计图
A. 截止 2022年11月11日,ClinicalTrials.gov 网站上显示与免疫细胞疗法相关的研究 B. CAR-NK相关临床实验全球分布统计图
CAR-NK细胞疗法越来越多地被用于评估和治疗多种恶性肿瘤,NK细胞具有显著的肿瘤清除和招募其他免疫亚群的能力,且无需像T细胞或B细胞那样预先呈递抗原
。
循环中CAR-NK细胞的寿命有限,靶向非肿瘤或正常组织的风险相对较低。同种异体CAR-NK细胞输注可降低移植物抗宿主病(graft versus host disease, GVHD)的风险,CRS和神经毒性也极少发生。
由于这些潜在的优势,
脐带血、外周血细胞、NK-92细胞系和诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs) 来源的NK细胞都极具临床价值,以便用于CAR工程
。
由iPSC产生的NK细胞已成为一种极具潜力的策略,可以生产具有抗肿瘤活性的标准化现货型NK细胞。
图2. CAR-NK细胞的来源
[1]
目前大多数CAR-NK细胞的临床试验都使用NK-92细胞系,因其在体外具有无限的增殖能力、对重复冻融的敏感性较低并能根据GMP规范扩增大量临床用细胞。这些特性在制造临床的“现货”CAR-NK产品时,占据了明显的优势。然而,NK-92细胞作为肿瘤细胞系具有潜在的致瘤性风险,且输注前的辐照会导致体内扩增潜力丧失。
iPSC-NK为
CAR-NK细胞治疗提供了另一种途径, 它为“现货”的CAR-NK细胞产品提供了可再生资源
。
此外,来源于血液的具有自然异质性,使得过继转移前NK细胞功能和扩增潜力的验证更加复杂。
与PB-NK或UB-NK相比,iPSC-NK细胞具有克隆生长、高扩增及体外分化的能力,能生产出大量均质NK细胞。iPSC-NK细胞结合了原代NK细胞和NK-92细胞系最具吸引力的优势,即高细胞毒性且冷冻保存后也能在体内持续扩增
。
图3. iPSC-NK细胞疗法制造示意图
[1]
尽管iPSC-NK还没有获得FDA批准临床转化的疗法,但临床研究的数量逐年增加。一些正在进行的临床实验显示,iPSC-NK细胞疗法有强烈的抗肿瘤反应。例如,iPSC-NK细胞在体外对多种血液和实体瘤细胞系(包括卵巢癌、髓系白血病和黑色素瘤)表现出效应细胞毒性反应(表1)。
表1. 研究iPSC-NK细胞治疗产品的临床研究
[2, 3]
在原代NK细胞中,病毒整合是一个效率低下的工程,其中涉及许多细胞的死亡。然而,
iPSC细胞非常适合这些病毒整合方法,允许直接敲入或敲除基因,iPSC-NK细胞更容易以可靠和有效的方式进行基因工程改造。iPSC-NK细胞经过基因工程改造,可克服与NK疗法相关的各种限制。
可尝试的iPSC-NK修饰包括:1)CD16受体的突变版本以抑制ADAM17蛋白酶的切割,从而增强ADCC和抗肿瘤能力;2) IL15/IL15r融合受体以改善体内持久性;3) CARs用于改善抗肿瘤细胞毒性;4) CD38受体敲除以防止组合抗体治疗的相互干扰;5) 重组CD4/CD3 ζ受体增加NK细胞毒性;6) 删除CISH基因来靶向检查点抑制剂。
iPSC经过基因修饰大大提高了抗肿瘤活性及持久性。寻找一种方法使CAR-NK细胞更安全有效,这对于下一代细胞疗法至关重要。iPSC-CAR-NK技术可能是未来更加优于CAR-T的免疫细胞疗法。
图4. 基因修饰iPSC-NK疗法
[1]
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