NK細(xì)胞抗腫瘤機(jī)制及相關(guān)免疫療法的研究進(jìn)展

楊春媚,張婷婷,錢 程,鄒 偉,陳文星,2,王愛云,2,陸 茵,2

(南京中醫(yī)藥大學(xué)1.藥學(xué)院，江蘇省中藥藥效與安全性評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2.江蘇省中醫(yī)藥防治腫瘤協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京 210023)

固有淋巴細(xì)胞(innate lymphoid cells，ILCs)是一類異質(zhì)細(xì)胞群，自然殺傷(natural killer，NK)細(xì)胞是ILCs中的重要組成部分。NK細(xì)胞通過分泌γ-干擾素(interferon γ，IFN-γ)，表達(dá)T-bet和EOMES(Eomesodermin)等，介導(dǎo)細(xì)胞毒性作用。自20世紀(jì)70年代以來，多項(xiàng)研究表明，NK細(xì)胞可以發(fā)揮抗腫瘤細(xì)胞毒性作用，這一過程依賴于NK細(xì)胞表面某些功能受體，如NKG2和自然殺傷細(xì)胞抑制性受體(killer cell inhibitory receptor，KIR)家族等。此外，NK細(xì)胞還會(huì)產(chǎn)生一系列細(xì)胞因子和趨化因子來調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)。通過釋放CCL5、XCL1和XCL2，NK細(xì)胞能促進(jìn)樹突狀細(xì)胞(dendritic cells，DCs)向?qū)嶓w瘤聚集，促進(jìn)CD8+T細(xì)胞抗腫瘤免疫作用，延長(zhǎng)病人的生存期[1]。另外，在炎癥反應(yīng)中，NK細(xì)胞會(huì)進(jìn)入腫瘤引流淋巴結(jié)，影響T細(xì)胞應(yīng)答或通過調(diào)節(jié)DCs以間接的方式調(diào)控T細(xì)胞免疫。在“DCs編輯”的過程中，活化的NK細(xì)胞能殺滅未成熟的DCs(immature dendritic cells，iDCs)，并保留成熟的DCs，以形成質(zhì)量監(jiān)控機(jī)制，保證T細(xì)胞免疫環(huán)節(jié)順利啟動(dòng)[2]。因此，在腫瘤微環(huán)境中，NK細(xì)胞旨在啟動(dòng)多重免疫應(yīng)答作用，最終達(dá)到保護(hù)性及持久性抗腫瘤免疫。本文對(duì)NK細(xì)胞在腫瘤中的最新研究進(jìn)展進(jìn)行概述，并列舉近年來旨在增強(qiáng)和恢復(fù)NK細(xì)胞抗腫瘤活性的新興策略與方法。

1 NK細(xì)胞在腫瘤中發(fā)揮殺傷作用

與T細(xì)胞和B細(xì)胞不同，NK細(xì)胞不需要特異性的抗原致敏刺激就可識(shí)別并殺傷靶細(xì)胞。NK細(xì)胞對(duì)腫瘤的識(shí)別主要依賴于其表達(dá)的多種激活受體和抑制受體，兩者間的平衡決定著NK細(xì)胞的殺傷作用。腫瘤微環(huán)境中的趨化因子和黏附因子等，通過募集NK細(xì)胞，促使腫瘤組織中NK浸潤(rùn)程度增加，繼而使得NK細(xì)胞表面活化受體識(shí)別腫瘤細(xì)胞表面相應(yīng)配體，釋放穿孔素等殺傷介質(zhì)，發(fā)揮抗腫瘤的細(xì)胞毒性作用。

1.1 NK細(xì)胞的細(xì)胞毒性是抗腫瘤的關(guān)鍵因素Smyth等[3]發(fā)現(xiàn)，在由甲基膽蒽誘導(dǎo)的纖維肉瘤動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，小鼠缺失NK細(xì)胞后腫瘤生長(zhǎng)明顯加快，這是第一個(gè)證明NK細(xì)胞具有抗腫瘤防御功能的研究。另外，Street等[4]發(fā)現(xiàn)，穿孔素缺陷小鼠體內(nèi)的腫瘤生長(zhǎng)迅速，提示由免疫殺傷介質(zhì)穿孔素所介導(dǎo)的細(xì)胞毒性作用是NK細(xì)胞抗腫瘤免疫反應(yīng)的關(guān)鍵因素。Imai等[5]通過評(píng)估腫瘤患者外周血中NK細(xì)胞的細(xì)胞毒性，證明了腫瘤轉(zhuǎn)移與NK細(xì)胞功能缺陷存在正相關(guān)性，NK細(xì)胞毒性減弱會(huì)降低患者的治療預(yù)后?；谝陨涎芯浚琋K細(xì)胞的細(xì)胞毒性作用是抑制腫瘤生長(zhǎng)和改善患者預(yù)后的關(guān)鍵因素。

1.2 NK細(xì)胞的抗腫瘤作用依賴于其對(duì)腫瘤部位浸潤(rùn)NK細(xì)胞對(duì)腫瘤組織的浸潤(rùn)是由趨化因子及其相關(guān)受體和黏附分子調(diào)控的重要環(huán)節(jié)。Eckl等[6]的研究表明，腎透明細(xì)胞癌(clear cell renal cell cancer，RCC)腫瘤組織內(nèi)NK細(xì)胞的浸潤(rùn)程度與患者的預(yù)后具有明顯的正相關(guān)性。Carrega等[7]對(duì)非小細(xì)胞肺癌患者體內(nèi)浸潤(rùn)腫瘤組織的NK細(xì)胞進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，骨髓基質(zhì)細(xì)胞分泌的趨化因子促進(jìn)腫瘤組織NK細(xì)胞浸潤(rùn)，如趨化因子受體CCR5介導(dǎo)黏附信號(hào)，促進(jìn)大量NK細(xì)胞蓄積在腫瘤組織中，從而產(chǎn)生抗腫瘤免疫應(yīng)答。類似的，Putz等[8]在肝素酶調(diào)控NK細(xì)胞對(duì)腫瘤的侵襲和免疫監(jiān)視的研究中發(fā)現(xiàn)，CXCL10與其受體CXCR10以及其他黏附分子如CD62L，能引起NK細(xì)胞在腫瘤組織中廣泛分布，從而加強(qiáng)NK細(xì)胞抗癌作用。

NK細(xì)胞在腫瘤部位的浸潤(rùn)程度關(guān)系免疫治療的效果，靶向NK細(xì)胞向腫瘤內(nèi)部募集可有效改善抗腫瘤免疫應(yīng)答。

1.3 TIR8和CIS分子調(diào)控NK細(xì)胞抗腫瘤功能最近的研究表明，NK細(xì)胞表達(dá)的其它免疫檢查點(diǎn)分子也參與調(diào)控NK的抗腫瘤功能，這些分子包括白細(xì)胞介素-1(interleukin-1，IL-1)家族的抑制性受體Toll/IL-1受體8(Toll/interleukin-1 receptor 8，TIR8)和IL-15的抑制性蛋白細(xì)胞因子可誘導(dǎo)含SH2域蛋白(cytokine-inducible SH2-containing protein，CIS)等。Molgora等[9]發(fā)現(xiàn)，TIR8通過阻滯IL-1受體和Toll樣受體下游信號(hào)通路和炎癥反應(yīng)，來抑制NK細(xì)胞的分化和功能，因此，利用TIR8抑制劑可以促進(jìn)NK細(xì)胞的增殖并恢復(fù)殺傷腫瘤的作用。此外，Delconte等[10]通過對(duì)小鼠原發(fā)瘤和轉(zhuǎn)移瘤研究發(fā)現(xiàn)，抑制CIS表達(dá)能增強(qiáng)NK細(xì)胞對(duì)IL-15的敏感性，從而促進(jìn)NK細(xì)胞的發(fā)展、穩(wěn)定和激活，增強(qiáng)其細(xì)胞毒性作用。

1.4 NK細(xì)胞表面受體調(diào)控NK細(xì)胞的殺傷活性NK細(xì)胞發(fā)揮其功能主要依靠其表達(dá)的各類功能受體和相應(yīng)配體之間的相互作用。NK細(xì)胞通過細(xì)胞表面抑制型受體提供的負(fù)向信號(hào)，或通過激活型受體遞送的正向信號(hào)，調(diào)節(jié)兩者的平衡可以決定NK細(xì)胞活性。

1.4.1抑制性受體 正常細(xì)胞表面的主要組織相容性復(fù)合體I可以結(jié)合NK細(xì)胞表面的抑制性受體，從而控制NK細(xì)胞的殺傷功能。Stringaris等[11]通過檢測(cè)32名急性髓細(xì)胞白血病(acute myeloid leukemia，AML)患者體內(nèi)的NK細(xì)胞表型和功能發(fā)現(xiàn)，NKG2A表達(dá)的上調(diào)常伴隨著NK細(xì)胞的功能受損和細(xì)胞毒性減弱，影響化療對(duì)疾病的緩解。張清等[12]利用NK細(xì)胞特異性缺失T細(xì)胞免疫球蛋白ITIM結(jié)構(gòu)域受體(T cell immunoreceptor with immunoglobulin and ITIM domains，TIGIT)的小鼠進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，TIGIT缺失促使腫瘤生長(zhǎng)速度明顯減緩，并且使得浸潤(rùn)腫瘤組織的NK細(xì)胞功能得到恢復(fù)，證明TIGIT高表達(dá)會(huì)導(dǎo)致NK細(xì)胞耗竭，從而加速腫瘤發(fā)展。此外，程序性細(xì)胞死亡蛋白1(programmed death 1，PD1)是一種眾所周知的抑制性受體，Benson等[13]在多發(fā)性骨髓瘤(multiple myeloma，MM)患者體內(nèi)觀察到，PD1能抑制NK細(xì)胞的免疫應(yīng)答，減弱NK細(xì)胞識(shí)別和殺傷腫瘤的能力，有利于MM進(jìn)展。

1.4.2激活性受體 在正常生理狀態(tài)下，NK細(xì)胞表面的抑制性受體通常發(fā)揮主導(dǎo)作用。但當(dāng)體內(nèi)出現(xiàn)腫瘤時(shí)，激活型受體發(fā)出的活化信號(hào)強(qiáng)于抑制性受體發(fā)出的抑制信號(hào)，促使NK細(xì)胞發(fā)揮細(xì)胞毒性作用。

NKp30和NKp46是NK細(xì)胞上重要的自然細(xì)胞毒性受體(natural cytotoxicity receptors，NCRs)。Chretien等[14-15]對(duì)AML患者的無進(jìn)展生存期、總體生存期和條件免疫反應(yīng)進(jìn)行評(píng)估，證明了AML患者的生存期和NKp30以及NKp46的表達(dá)呈正相關(guān)。除NCRs外，NKG2D也是NK細(xì)胞關(guān)鍵的激活型受體。Epling-burnette等[16]對(duì)髓性白血病細(xì)胞K562和MDS1的相關(guān)研究顯示，NKG2D低表達(dá)會(huì)導(dǎo)致NK細(xì)胞功能受損，促使腫瘤細(xì)胞逃避NK細(xì)胞的免疫監(jiān)視。而Augugliaro等[17]的研究表明，NK細(xì)胞介導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞溶解作用并不只依賴于單一的激活信號(hào)通路，NCRs和NKG2D往往協(xié)同互補(bǔ)，共同觸發(fā)NK細(xì)胞發(fā)揮抗腫瘤作用。

1.5 腫瘤細(xì)胞上的配體參與NK細(xì)胞的功能調(diào)控NK細(xì)胞表面激活性受體和抑制性受體的綜合狀態(tài)決定了NK細(xì)胞的效應(yīng)功能，而腫瘤細(xì)胞表面相應(yīng)配體的表達(dá)變化也會(huì)影響兩種受體信號(hào)的平衡以及NK細(xì)胞的活化。

Hilpert等[18]對(duì)白血病患者腫瘤細(xì)胞NKG2D配體，如MICA以及ULBP進(jìn)行研究，證實(shí)NKG2D配體表達(dá)的減少和其可溶形式數(shù)量的增多會(huì)導(dǎo)致NK細(xì)胞識(shí)別能力和毒性作用受損，從而促進(jìn)了腫瘤的免疫逃避。Ferrari de等[19]的研究表明，靶向MICA α3結(jié)構(gòu)域的抗體既能增加腫瘤表面的MICA/B密度，又能減少血清中MICA數(shù)量，因此，從兩方面加強(qiáng)了NK細(xì)胞的抗腫瘤功能。

另外，Reiners[20]通過對(duì)86例慢性淋巴細(xì)胞白血病(chronic lymphocytic leukemia，CLL)患者樣本進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，BAG作為NKp30活化受體的新配體，依賴于p53介導(dǎo)的DNA損傷，經(jīng)外泌體途徑分泌，觸發(fā)NK細(xì)胞的細(xì)胞毒性，誘導(dǎo)NK細(xì)胞分泌促炎因子，成為殺傷腫瘤的關(guān)鍵之一，但其可溶形式卻有抑制NK細(xì)胞活性，并協(xié)助腫瘤逃避免疫監(jiān)視的作用。

2 基于NK細(xì)胞的免疫療法

目前，旨在提高和恢復(fù)NK細(xì)胞抗腫瘤活性的策略與方法正在如火如荼地開展，包括針對(duì)NK細(xì)胞抑制型或激活型受體的單克隆抗體(monoclonal antibody，mAb)、基于免疫因子相關(guān)療法以及NK細(xì)胞過繼性免疫療法。

2.1 靶向NK細(xì)胞的mAbs

2.1.1靶向KIR的mAbs KIR是NK細(xì)胞抗腫瘤免疫療法的一個(gè)治療靶標(biāo)，阻斷KIR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)可抑制NK細(xì)胞的抗腫瘤活性。Lirilumab和IPH2101是靶向阻斷KIR的完全人源IgG4抗體，能降低KIR2D+NK細(xì)胞的免疫應(yīng)答，并抑制細(xì)胞表面KIR2D表達(dá)。在B細(xì)胞淋巴瘤中，Lirilumab與利妥昔單抗聯(lián)用可以增強(qiáng)NK細(xì)胞活性，刺激利妥昔單抗的抗淋巴瘤免疫反應(yīng)的潛在療效[21]。在MM中，IPH2101聯(lián)合來那度胺能有效增強(qiáng)NK細(xì)胞的抗白血病效果，并介導(dǎo)機(jī)體對(duì)來那度胺耐藥腫瘤的排斥反應(yīng)[22]。

2.1.2靶向NKG2A的mAbs NKG2A是一種由NK細(xì)胞和能識(shí)別人類白細(xì)胞抗原E(human leukocyte antigen E，HLA-E)的T細(xì)胞共同表達(dá)的抑制性受體。Monalizumab是一種可以阻斷NKG2A的IgG4的mAbs，與PD1/PDL1抑制劑聯(lián)合可以促進(jìn)效應(yīng)T細(xì)胞的免疫應(yīng)答，并增強(qiáng)NK細(xì)胞的抗體依賴的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性作用(antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity，ADCC)。Monalizumab是第1個(gè)可以同時(shí)靶向T細(xì)胞和NK細(xì)胞的免疫檢查點(diǎn)抑制劑，能在實(shí)體瘤中與PD1/PDL1抗體度伐單抗聯(lián)合，或與表皮生長(zhǎng)因子受體(epidermal growth factor receptor，EGFR)抗體西妥昔單抗聯(lián)用來治療頭頸癌。

2.1.3靶向SLAMF7的mAbs 人信號(hào)淋巴細(xì)胞激活分子家族成員7(signaling lymphocytic activation molecule family 7，SLAMF7)是CD2受體家族的I型膜糖蛋白，也是NK細(xì)胞的活化受體之一。作為針對(duì)SLAMF7的人源化mAbs，埃羅妥珠單抗通過兩種方式發(fā)揮作用：一種是在MM細(xì)胞上結(jié)合SLAMF7或在NK細(xì)胞上結(jié)合CD16，以誘導(dǎo)ADCC介導(dǎo)的MM細(xì)胞的裂解；另一種是結(jié)合NK細(xì)胞上的SLAMF7受體，以增強(qiáng)NK細(xì)胞的活化。埃羅妥珠單抗可以與PD1/PDL1抑制劑聯(lián)用，促進(jìn)活化的NK細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞浸潤(rùn)腫瘤，同時(shí)增加腫瘤內(nèi)細(xì)胞因子和趨化因子的釋放，以達(dá)到抗腫瘤的效果[23]。

2.2 基于細(xì)胞因子的免疫療法

2.2.1IL-2療法 眾所周知，IL-2可以誘導(dǎo)NK細(xì)胞的增殖，提高其溶細(xì)胞活性，基于IL-2的免疫療法已被批準(zhǔn)用于治療一小部分轉(zhuǎn)移性RCC、黑色素瘤以及AML患者。阿地白介素是第1個(gè)用于腫瘤免疫療法的重組人源IL-2，適量給藥可以提高轉(zhuǎn)移性黑色素瘤患者和腎癌患者的疾病完全緩解率。Juliá等[24]在對(duì)免疫檢查點(diǎn)抑制劑阿維魯單抗治療三陰性乳腺癌的研究中發(fā)現(xiàn)，IL-2刺激能增強(qiáng)阿維魯單抗觸發(fā)的NK細(xì)胞溶解腫瘤的毒性作用，以及其它細(xì)胞因子的產(chǎn)生。

2.2.2IL-15療法 在靶向NK細(xì)胞方面，IL-15可能比IL-2更具優(yōu)勢(shì)。IL-15可以擴(kuò)增NK細(xì)胞群并增加NK細(xì)胞活化受體的表達(dá)，而不誘導(dǎo)Treg細(xì)胞群的擴(kuò)增。Wagner等[25]發(fā)現(xiàn)，IL-15或IL-15超激動(dòng)劑ALT803和AML患者的NK細(xì)胞共培養(yǎng)，可以增強(qiáng)NK細(xì)胞對(duì)自體胚細(xì)胞的細(xì)胞毒性。用IL-15持續(xù)刺激NK細(xì)胞可以抑制NK細(xì)胞的增殖、細(xì)胞毒性作用，以及IFN-γ、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)的產(chǎn)生。

2.2.3TGF-β抑制劑 轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(transforming growth factor-β，TGF-β)是機(jī)體內(nèi)一個(gè)能調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)和分化等多種生物學(xué)效應(yīng)的重要家族，其Ι型和Ⅱ型受體是一類絲氨酸/蘇氨酸激酶糖蛋白。Vactosertib是Ι型TGF-β受體的口服生物有效抑制劑。目前，該藥物已經(jīng)用于晚期實(shí)體瘤和骨髓增生異常綜合征(myelodysplastic syndromes，MDS)的治療，其與MM的免疫調(diào)節(jié)藥物泊馬度胺聯(lián)用已進(jìn)入I期臨床試驗(yàn)。Otegbeye等[26]發(fā)現(xiàn)，另一種Ι型TGF-β受體抑制劑Galunisertib對(duì)AML和結(jié)腸癌均有效，其能促進(jìn)NK細(xì)胞上NKG2D表達(dá)的恢復(fù)，以及TNF、IFN-γ的釋放。目前，Galunisertib正在進(jìn)行MDS II/III期臨床研究，同時(shí)聯(lián)合酪氨酸激酶抑制劑、抗雄激素、化療、放療或PD1/PDL1抑制劑，進(jìn)行I/II期臨床試驗(yàn)。

2.3 NK細(xì)胞過繼性免疫療法NK細(xì)胞過繼性免疫療法是細(xì)胞生物治療方法之一，通過向腫瘤患者回輸經(jīng)體外誘導(dǎo)培養(yǎng)的NK細(xì)胞，使其在機(jī)體中發(fā)揮直接或間接殺傷腫瘤細(xì)胞的作用，從而達(dá)到治療腫瘤的目的。

2.3.1自體NK細(xì)胞輸注 作為免疫系統(tǒng)中主要的效應(yīng)細(xì)胞之一，NK細(xì)胞也可以與自體造血干細(xì)胞移植術(shù)結(jié)合，以減少移植期間的感染和腫瘤的復(fù)發(fā)?；颊呓?jīng)馬法蘭和環(huán)磷酰胺等藥物預(yù)處理后，采集其外周血，分離出NK細(xì)胞進(jìn)行體外擴(kuò)增，NK細(xì)胞檢測(cè)達(dá)標(biāo)后給患者輸注。Klas[27]對(duì)NK細(xì)胞在造血干細(xì)胞移植(hematopoietic stem cell transplantation，HSCT)和移植物抗白血病(graft versus leukemia,GVL)中的效應(yīng)進(jìn)行研究評(píng)估，證實(shí)了NK細(xì)胞的促HSCT和抗GVL作用。

2.3.2同種異體NK細(xì)胞輸注 在同種異體造血干細(xì)胞移植(allogeneic hematopoietic stem cell transplantation，allo-HSCT)中，供者NK細(xì)胞上的KIR和受者腫瘤細(xì)胞上的HLA發(fā)生錯(cuò)配，促使NK細(xì)胞發(fā)揮殺傷作用。同種異體NK細(xì)胞主要來自供者的CD34+臍帶血祖細(xì)胞，被輸注前，需用細(xì)胞因子如IL-2或飼養(yǎng)細(xì)胞系來調(diào)節(jié)其存活、成熟、增殖和效應(yīng)功能。Ruggeri等[28]的實(shí)驗(yàn)研究證明NK細(xì)胞在allo-HSCT中具有降低移植物抗宿主病發(fā)生率的作用。

2.3.3CAR-NK細(xì)胞療法 在免疫細(xì)胞基因工程方面，T細(xì)胞已經(jīng)得到了很多的關(guān)注。但是鑒于NK細(xì)胞不需要腫瘤特異性受體就可以發(fā)揮殺傷作用這一優(yōu)勢(shì)，一些研究也開始著眼于以與CAR-T細(xì)胞類似的方式修飾NK細(xì)胞。CAR-NK療法能靶向各種腫瘤抗原，包括EGFR、神經(jīng)節(jié)苷脂GD2、上皮細(xì)胞黏附分子、Wilms腫瘤蛋白和無活性的酪氨酸蛋白激酶跨膜受體ROR1，因此在治療實(shí)體瘤方面取得了良好的臨床效果。另外，Kl?等[29]通過體外研究，驗(yàn)證了CAR-NK細(xì)胞的抗AML療效。在B細(xì)胞淋巴瘤的臨床前模型中，CAR-NK細(xì)胞也具有高水平的抗腫瘤活性。此外，還有一種基于CAR-NK細(xì)胞的非抗原特異性替代療法也在研究中，該方法與表達(dá)NKG2D的CAR-NK細(xì)胞有關(guān)。

3 小結(jié)

近年來興起的腫瘤免疫療法較傳統(tǒng)腫瘤治療手段能明顯提高患者的生存質(zhì)量[30]，同時(shí)基于NK細(xì)胞的免疫療法研究也正如火如荼地展開。NK細(xì)胞作為固有免疫中重要的效應(yīng)細(xì)胞，具有強(qiáng)大的抗腫瘤功能。雖然NK細(xì)胞在癌癥的研究和治療中還存在著很多問題，比如NK細(xì)胞的激活途徑需進(jìn)一步明確，某些藥物產(chǎn)生耐藥性以及機(jī)體自身易受損等，但從靶向NK細(xì)胞的單克隆抗體到基于細(xì)胞因子的免疫療法，再到通過多種手段實(shí)現(xiàn)NK細(xì)胞的過繼移植，這些進(jìn)展讓我們有理由相信，NK細(xì)胞在腫瘤免疫治療上的突破將不斷更新，同時(shí)也會(huì)為越來越多的癌癥患者帶去希望和福音。