Nature系列综述：利用NK细胞进行癌症免疫治疗

来源 | 药明康德

自然杀伤（NK）细胞是一种先天淋巴细胞，它们具有发现并且迅速杀死受到感染、癌变、外来或应激细胞的能力。

NK细胞近年来受到广泛关注，它不但可以直接杀死肿瘤细胞，而且可以迅速表达多种细胞因子和趋化因子，募集其它免疫细胞和促进T细胞和B细胞的适应性免疫反应。而且，NK细胞可以被IgG抗体激活，产生抗体依赖性细胞介导的细胞毒性（ADCC）。此外，它很少激发自身免疫反应，反而可以促进免疫平衡，对抗自身免疫性疾病。NK细胞的多种有益特征让它们成为免疫疗法的理想靶标。

近日，Nature Reviews Drug Discovery 期刊发表了一篇题为：Harnessing natural killer cells for cancer immunotherapy: dispatching the first responders 的综述论文，对利用NK细胞开发抗癌免疫疗法的多种策略进行了盘点。

人体NK细胞的生物学

NK细胞属于1型先天淋巴细胞，它的主要特征之一是生成1型细胞因子，包括IFNγ和肿瘤坏死因子（TNF）。NK细胞的活性受到细胞表面表达的多种激活性和抑制性受体的调控。大多数健康细胞表达I型主要组织相容性复合体（MHC-I），它们激发强力的抑制信号来抑制NK细胞的活性。而肿瘤细胞经常通过降低MHC-I的表达来逃避CD8阳性细胞毒性T细胞的识别，MHC-I配体的丢失和/或激活性受体的配体表达升高会改变NK细胞内的信号通路平衡，导致NK细胞激活并且攻击与它们接触的靶细胞。

NK细胞的作用机制

在外周血中，NK细胞能够很容易接触到血液肿瘤细胞，实体瘤相对来说更难触达和浸润，而且具有免疫抑制能力的肿瘤微环境可以驱动NK细胞进入耗竭状态。目前，研发人员正在使用多种手段增强NK细胞的功能。

增强NK细胞功能的策略

刺激NK细胞的细胞因子

多种激活性细胞因子或者抑制性细胞因子的拮抗剂目前在临床试验中接受评估。比如，IL-2可以直接刺激T细胞和NK细胞的增生和激活。IL-2经常被用于在体外激活NK细胞，然而它在体内的使用受到毒副作用和激活免疫抑制性调节性T细胞（Treg）的限制。多家公司正在开发选择性激活T细胞和NK细胞的IL-2类似物。比如赛诺菲公司的SAR444245，Alkermes公司开发的nemvaleukin alfa（ALKS 4230），Anaveon公司开发的选择性IL-2R激动剂ANV419等等。

IL-15是有望替代IL-2功能的细胞因子之一，它可以刺激NK和CD8阳性T细胞，但是不会激活Treg细胞。目前，多款IL-15重组蛋白正在临床试验中接受检验。其中，ImmunityBio公司的IL-15超级激动剂Anktiva（N-803）已经在治疗膀胱癌、惰性非霍奇金淋巴瘤等疾病的临床试验中获得积极结果。

Anktiva的作用机制（图片来源：ImmunityBio公司官网）

其它激活NK细胞的细胞因子包括IL-12、IL-18、IL-21，以及TGFβ抑制剂。

激发ADCC反应的抗体

NK细胞的一个典型效应功能是通过CD16受体介导的ADCC，杀死IgG1或IgG3抗体靶向的细胞。NK细胞表面CD16的不同形态会影响CD16与抗体Fc端的亲和力。具体来说，CD16蛋白第158位的氨基酸为苯丙氨酸（158F）时，与Fc的亲和力低，而这一位置上的氨基酸为缬氨酸（158V）时，与Fc的亲和力高。新一代单克隆抗体疗法很多对Fc端进行了修饰，改善了它们与CD16的结合，促进了ADCC的产生。同时很多抗体在合成时使用了预防抗体Fc端岩藻糖基化的哺乳动物培养系统，增强了它们与CD16的结合。

双特异性或特异性抗体

双特异性或三特异性抗体可以同时与激活NK细胞的受体和肿瘤抗原相结合，促进更有效和持久的NK介导细胞毒性。与普通单抗不同，这些融合蛋白可以被设计成与多种不同的肿瘤抗原和NK受体相结合，并且可以利用抗体可变区片段（Fv）与CD16结合，保证它们可以与158V C16和158F C16有效结合。类似的蛋白设计已经在双特异性T细胞衔接器（BiTE）中得到应用。

目前，临床进展最快的CD16双特异性抗体之一是Affimed公司开发的AFM13。这是一款靶向CD30的双特异性抗体。在治疗霍奇金和非霍奇金淋巴瘤患者的1期临床试验中，它与源于脐带血的NK细胞联用，在接受推荐剂量治疗的12名患者中，达到100%的客观缓解率。

三特异性NK细胞衔接器不但可以与肿瘤抗原和CD16受体结合，还可以包含IL-15，从而通过与NK细胞表面的IL-15受体相结合，增强NK细胞的活性。三特异性抗体由于具有同时与不同NK细胞受体结合的潜力，因此正在成为NK细胞免疫疗法的一个令人兴奋的前沿。不过，哪些激活性受体组合能够最大程度增强NK细胞的抗癌活性仍然需要更多研究。

增强NK细胞功能的双特异性和三特异性抗体

过继性NK细胞疗法

大多数过继性NK细胞疗法通过不同渠道收集NK细胞，在体外增强它们的功能，然后将它们输注到癌症患者体内。自体和同种异体NK细胞都可以作为过继性NK细胞疗法的来源。目前同种异体的NK细胞来源多种多样，包括外周血NK细胞、来自脐带血或胎盘的NK细胞，以及从诱导多能干细胞（iPSC）分化生成的NK细胞。有些研究显示，脐带血来源的NK细胞更容易培养并且激活，不过从成人外周血中获得的NK细胞更具有天然的细胞裂解能力。NK细胞系（比如NK92）和iPSC细胞系可能提供可以重复再生的NK细胞来源。

NK细胞的不同来源

在增强NK细胞功能方面，一种直截了当的方法是在体外使用细胞因子进行刺激，历史上常用的细胞因子是IL-2。近年来，IL-12，IL-15， IL-18，IL-21等其它刺激因子也被用于体外刺激NK细胞，并且能够产生长期生存，具有记忆能力的NK细胞。

Affimed公司开发的靶向CD16/CD30双特异性抗体AFM13也可以用于在体外预先与NK细胞结合，促进NK细胞对CD30阳性淋巴瘤的反应。

在NK细胞表面表达靶向肿瘤抗原的嵌合抗原受体（CAR）可以赋予NK细胞靶向特定肿瘤的能力。CAR-NK细胞与CAR-T细胞相比可以提供多种优势，包括细胞因子释放综合征风险更小。而且即使CAR-NK细胞失去了CAR，仍然可以通过内在表达的激活性受体识别和杀伤肿瘤细胞。

在引入CAR以外，研发人员正在探索使用其它基因工程改造，增强NK细胞功能的策略。其中包括通过表达趋化因子受体，促进肿瘤浸润。基于ADCC的疗法可以在NK细胞上表达高亲和力的138V CD16受体，与激发ADCC的抗体联用构成组合疗法。最后，使用CRISPR-Cas9基因编辑系统可以从NK细胞中敲除副调节因子。这些手段为构建更好的NK细胞疗法提供了多种可能性。

部分处于临床开发阶段的过继NK细胞疗法

总结和未来方向

综述作者指出，虽然开发NK细胞作为抗癌免疫疗法近年来获得了迅猛的发展，这一领域仍然处于起始阶段，开发新方法进一步增强NK细胞免疫疗法平台的未来充满光明。有待解决的重要目标包括改善NK细胞对实体瘤的靶向特异性，以及当NK细胞达到免疫抑制性肿瘤微环境后，如何增强它们的激活、细胞裂解能力以及生存。

CARs，先进抗体工程学，以及多元受体结合技术，为优化NK细胞的激活提供了广泛的机会。聚焦于NK细胞的组合疗法将提供下一波临床进展。

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