CAR-NK细胞——攻克实体瘤的新星

免疫疗法已经在临床上大放异彩，改变了传统的治疗方法，颠覆了人们的认知，是继手术、放疗、化疗之后出现的又一肿瘤治疗手段。免疫疗法通俗来讲就是用自己或他人的体内的细胞，经过体外修饰后，再返回体内对付肿瘤，从而消灭肿瘤，达到根治的目的。提到免疫疗法，不得不提到NK细胞，其在肿瘤预防与治疗中功不可没。

NK细胞是第三类淋巴细胞，其表面缺少T细胞和B细胞的特异性标志如TCR和Smlg，曾称为裸细胞。作为人体免疫系统的第一道防线，时时刻刻坚守着他的岗位，在人外周血中占淋巴细胞的5%-10%，是固有免疫系统（非特异性免疫）的重要组成部分。

NK细胞识别靶细胞无MHC限制性可以在无预先致敏的情况下杀伤肿瘤细胞。不仅与抗肿瘤、抗病毒感染和免疫调节有关，而且帮助清除衰老细胞，在某些情况下参与超敏反应和自身免疫性疾病的发生，能够识别靶细胞、杀伤介质。

1、抗体依赖性细胞介导的细胞毒性作用（ADCC）

NK细胞低亲和力的CD16分子与靶细胞IgG抗体复合物结合后，活化PTK，使PLCγ的酪氨酸磷酸化，裂解膜磷脂肌醇三磷酸肌醇（IP3）和二锡安甘油，IP3增加细胞内游离的钙浓度，促进释放穿孔素和颗粒酶等细胞毒性物质，杀死靶细胞。

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2、自然杀伤

不需经过抗体介导，也不须预先致敏，通过胞吐作用释放穿孔素、NK细胞毒因子和TNF细胞毒性颗粒杀伤靶细胞。

3、产生细胞因子

NK细胞可以合成和分泌多种细胞因子，发挥调节免疫和造血作用以及直接杀伤靶细胞的作用。

随着NK细胞在固有免疫系统中的作用越来越清晰，NK细胞独特的识别靶细胞及杀伤机制使其成为肿瘤免疫的一位重量级选手。因此，开发出了同种异体的NK细胞、记忆样NK细胞、CAR-NK细胞疗法，以治疗肿瘤为目的，成为研究热点。

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，NK细胞系、以及从胚胎干细胞或诱导多能干细胞（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细胞的免疫记忆主要表现出两种模式：第一种模式为抗原特异性记忆，与T细胞和B细胞相似，再次遇到相同抗原，产生强而优于先前的应答；第二种非抗原特异性记忆，记住炎症细胞因子的环境，再次相同炎症环境就产生更强烈的效应者杀伤功能。

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记忆样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，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。这些“细胞因子诱导类似记忆”的NK细胞被应用于患者时，它们就会更好的攻击癌症，仿佛是被“加速”了一般。

提及CAR-NK之前，不得不介绍下其鼻祖CAR-T，CAR-T细胞疗法作为一种“活性药物”清除肿瘤时，可以规避组织相容性复合体（MHC）的限制，利用患者自身的免疫细胞治疗对其他疗法产生抗性的恶性肿瘤。CAR包含胞外的识别结构域（如scFv）识别肿瘤特异性抗原；一个跨膜结构域，和一个胞内信号结构域（CD3ζ 链），其本质是一种膜蛋白，是由不同蛋白功能结构域串联形成的重组受体，具有灵活性和特异性识别抗原的特点。

它的基本流程是从患者外周血中分离T细胞，在体外进行基因改造，大大增强T细胞识别肿瘤细胞的能力及自身的生存力。最后，CAR-T细胞被回输给患者，杀死肿瘤细胞。目前，全球获批上市的CAR-T产品共8个，在研的产品数量超过400个。

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全球已获批上市的8个CAR-T产品

CAR-T对血液系统的肿瘤治疗效果显著，但是也存在诸多问题：成本高，一对一生产、治疗，容易引起细胞因子风暴，无法异体使用，期货产品，同时对肿瘤细胞杀灭没有持续性，容易复发，工艺时间长，放行时间长，生产失败率高，对实体瘤治疗效果差，主要与实体肿瘤复杂的肿瘤微环境有关。

随着技术的持续改进，为了解决个性化定制问题，通用型CAR-T也应运而生，能够解决绝大部分生产问题，比如回输细胞数不够，时间紧迫等等。但是通用型CAR-T最最基础也是最难的问题异体型T细胞上的抗原受体TCR可能会识别接受者体内的异体抗原，从而引发移植物抗宿主病（GVHD）；此外，异体T细胞上的HLA表达也会迅速地引起宿主免疫细胞排斥反应。

 CAR-NK的思路类似与CAR-T，也是结合了CAR蛋白，结合CAR后，特异性杀死肿瘤细胞的嵌合抗体。嵌合抗原受体能显著提高NK细胞疗效特异性。

（一）具有更多肿瘤杀伤途径，如执行细胞脱粒、激活凋亡途径和介导抗体依赖性细胞毒性作用（ADCC）。

（二）NK细胞通过另外两个共刺激分子，即NKG2D和CD244（2B4）增加其细胞毒性能力和细胞因子的产生。因此，比CAR-T细胞具有更强的肿瘤特异性靶向性和细胞毒性。

（三）不分泌IL-1、IL-6等炎症因子，不会诱发细胞因子风暴效应，并且没有神经毒性，也更少导致脱靶效应，对细菌、真菌及其他病原体也具有防御作用，有助于防治并发和继发感染。

（四）对适应性免疫具有调节作用，如通过高表达的CD16等膜受体和分泌细胞因子（如IL-15），调节B细胞、NKT和CD8+T的功能。

（五）对实体瘤治疗具有明显优势，目前血液肿瘤患者不是癌症患者里最大的群体，实体瘤是癌症患者的最大群体。由于CAR-T进入实体瘤内部十分困难，加之实体瘤抗原异质性和局部肿瘤免疫抑制微环境等因素，CAR-T对实体瘤的治疗尚未取得突破，而实体瘤对抗原依赖型CAR-NK较敏感，展现了作为一种具有广泛临床应用前景的现成产品的潜力。

（六）异体不会产生移植物抗宿主反应。

（七）在成本方面，由于NK细胞来源广，并不需要依赖患者自身特异性免疫细胞，使规模化生产成为可能，成为“现货产品”。

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CAR-NK疗法的研究目前处于起步阶段，临床研究的数量逐年增加。此外，在研究的靶标方面，CD19抗原在血液肿瘤中最常见。在实体瘤中进展最为广泛的CAR-NK疗法包括肿瘤相关抗原HER2、MUC1和PMSA等靶点。目前，一些正在进行的临床试验正在调查CAR-NK细胞治疗血液学肿瘤和实体瘤的安全性和有效性，这些试验在下表列出。

总的来说，NK细胞已不再仅仅局限于最初的固有免疫范畴，随着新技术和新方法的不断出现，将会成为攻克实体肿瘤的新星。CAR-NK细胞疗法是一个很有前途的临床研究领域，但仍面临着一些挑战。这些挑战包括细胞数量扩增不足、必须完全清除T细胞、细胞的持久性，克服免疫抑制微环境，以及转导效率等。相信解决好这些问题，基于NK细胞优秀的抗肿瘤血统，极有可能在CAR修饰的武装下为肿瘤治疗带来新的突破。