腫瘤免疫治療新靶點——NK細胞

20世紀70年代開始，自然殺傷細胞（Natural Killer,NK）既開始進入人們的視線，然而，近40年來，利用NK細胞進行抗腫瘤的治療的研究卻一直沒有亮點突破，療效亦無定論。隨著免疫卡控點抑制劑和CAR-T技術等問世，NK細胞能否尋找到新的契機呢？近日《Nature Reviews》的文章介紹了NK細胞抗腫瘤治療的新希望。

NK細胞簡介

NK細胞是一群不同于T、B淋巴細胞的大顆粒淋巴細胞。其主要來源于骨髓CD34＋的淋巴細胞，具有1.識別與溶解腫瘤細胞和病毒感染細胞；2.産生免疫調節性細胞因子兩大主要功能，是人體抗感染和防止細胞惡性轉化的重要免疫調節細胞。一般將人體內CD3-CD56＋淋巴細胞認定爲NK細胞，根據細胞上CD56分子表達密度的差異，將NK細胞分爲CD56dim和CD56bright兩個亞群。CD56dim占NK細胞90％以上，主要爲細胞毒作用，表達中度親和力的IL-2受體（IL-2R），具有更強的殺傷活性；CD56bright可産生大量細胞因子，主要起免疫調節作用，高表達IL-2R。

NK細胞的活化機制

NK細胞的 “動態平衡”狀態受細胞表面多種受體蛋白的調控，簡言之，分爲2類：殺傷細胞活化受體（KAR）和殺傷細胞抑制受體（KIR）。正常情況下，KAR與自身細胞上多糖類抗原結合産生活化信號，同時KIR與MHCI類分子結合，産生抑制信號且占主導地位，以保證自身組織細胞不被破壞（圖1a）；當細胞表面MHC I類分子發生改變或減少缺失，影響與KIR結合，不能産生抑制性信號，NK則活化，産生殺傷效應（圖1b）；腫瘤細胞亦可通過過表達表面抗原與KAR結合，此時活化信號超過抑制信號，繼而激活NK細胞（圖1c）；此外，NK細胞還表達IgG1和IgG3的低親和力受體FcγRIII（CD16），可與腫瘤抗原特異性抗體Fc段結合，介導NK細胞識別並殺傷被抗體包被的腫瘤細胞，亦稱爲抗體依賴性細胞介導的細胞毒作用（ADCC, 圖1d）。

圖1. NK細胞功能示意圖 

NK細胞表面受體

NK細胞識別自我與非我並不需要體細胞基因重排産生識別不同抗原的克隆，而是表達多種受體執行功能。NK細胞受體主要包括免疫球蛋白超家族（如KIR），C型凝集素家族如NKG2受體，天然細胞毒性受體（NCR, 例如NKp46、NKp44和NKp30），下表例舉主要的受體及其調節功能：

NK細胞作用機制

目前認爲NK細胞主要通過以下途徑發揮殺傷作用：1.NK細胞直接通過胞吐作用釋放穿孔素和顆粒酶等細胞毒性顆粒，活化caspase途徑誘導靶細胞凋亡；2.活化NK細胞表達FasL和TRAIL分子，誘導CD95+靶細胞和TRAIL受體陽性的靶細胞通過內源酶的級聯反應發生凋亡；3.細胞因子介導的殺傷作用，NK細胞能合成和分泌多種細胞因子，如IFN-γ、TNF-α、IL-1、IL-5、IL-8、IL-10和G-CSF；4. ADCC效應。

腫瘤細胞如何逃逸NK細胞攻擊 

圖2. 腫瘤細胞逃逸NK細胞機制 

如圖2所示，腫瘤細胞主要通過以下途徑逃逸NK細胞攻擊：1.血小板包被腫瘤細胞，並釋放TGF-β等免疫抑制因子，表達GITR配體與KIR結合或下調KAR，抑制NK細胞激活；2.腫瘤細胞分泌免疫調節分子，如PGE2、IDO、TGF-β和IL-10等；3. 腫瘤細胞分泌可溶性NKG2DL，中和NK細胞表面受體；4.腫瘤微環境中基質細胞等分泌免疫抑制因子，表達NKG2DL，下調NK細胞表面受體。

NK細胞與免疫檢驗點抑制劑  

某些激活的NK細胞表達PD-1和CTLA-4。研究者在多發性骨髓瘤患者體內檢測到其NK細胞表達PD-1，應用PD-1單抗後能修複NK細胞介導的抗腫瘤效應；此外，應用PD-L1的單抗還可能激發NK細胞的ADCC。NK細胞表面KIR類的抑制性受體（如KIR2DL1, KIR2DL2 和KIR2DL3）可與MHC I類分子結合，抑制NK細胞活化。體外實驗表明，應用IPH2102單抗阻斷KIR2DL1-3，可以增加NK細胞的抗腫瘤活性（作用機制如圖3所示）。

圖3. 抗體封閉NK細胞抑制性受體，激活NK細胞

嵌合抗原受體（CAR）技術與NK細胞結合  

CRA-T大家都耳熟能詳，模仿CAR-T技術，已研發出CAR-NK技術（如圖4所示），其原理亦是通過在NK細胞表面嵌合腫瘤特異性抗原受體，靶向識別並摧毀腫瘤細胞。體外實驗提示，CAR-NK展示出較NK更強的細胞毒作用，可能與CAR與腫瘤表面抗原結合較IgG-CD16展示出更強的親和力,目前CAR-NK免疫治療還處于研發階段，期待其在體內試驗中的療效。

圖4. CAR-engineeredNK cell

如圖5所示，NK細胞表面CD16和NKG2D爲雙特異性分子，可以同時被NK細胞和腫瘤細胞識別，引領NK細胞殺傷腫瘤細胞。

圖5. 雙特異分子聯結NK活化受體和腫瘤細胞

以NK細胞爲基礎的腫瘤免疫治療

NK細胞在免疫監視中扮演著非常重要的角色，隨著對NK細胞的分子特征和功能的進一步探索，開發以NK細胞爲基礎的靶向免疫治療可能引發腫瘤免疫治療的新突破，圖6展示了以NK爲基礎的潛在免疫治療靶點。

圖6. 以NK細胞爲基礎的腫瘤免疫治療

結語

在多家巨頭紛紛投入CAR-T免疫療法的同時，以NK細胞爲核心的細胞治療技術公司亦已上市。在概念上，因CAR-NK細胞能敲除NK細胞內抑制性信號通路，似乎更優于CAR-T。是否真如理論所示，我們拭目以待。

參考文獻：Morvan MG, Lanier LL. NK cells and cancer: you can teachinnate cells new tricks. Nat Rev Cancer2015;16:7-19.