免疫疗法：NK细胞疗法

NK细胞具有广谱的抗肿瘤作用，不显示肿瘤杀伤的特异性和MHC限制性。目前，基于NK细胞的肿瘤免疫疗法逐渐被挖掘出来。

撰文：执笔小黑

来源：上海细胞治疗工程技术研究中心

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NK细胞全称自然杀伤细胞（Natural Killer Cell），具有细胞毒性和免疫调节双重功能。NK细胞源自骨髓造血干细胞，通过识别自体MHC I分子的训练后获得区分“敌我”的能力。

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NK细胞的基本功能

自上世纪初威廉·科利教授第一次尝试使用免疫疗法（利用病毒来激活免疫系统治疗肿瘤）来对抗癌症，到如今获批上市的CAR-T细胞疗法和PD-1/PD-L1抑制剂，免疫治疗正越来越多的得到人们的认可。

在这个过程中，特异性的免疫细胞治疗得到了广泛的研究，包括DC细胞疗法、T细胞疗法、CAR-T细胞疗法、免疫检查点抑制剂疗法等等，都深度影响到临床治疗的格局。除了特异性免疫之外，非特异性免疫也成为人们关注的重点，两相结合，或许才可以更好地发挥免疫治疗的作用。

于是，人们渐将目光转移到更大的免疫系统中，其中脱颖而出的细胞，就是NK细胞。NK细胞是人体抗癌的第一道防线。因为NK细胞可以在早期找到并杀灭癌细胞，这得益于NK细胞独特的识别机制。

图1.Natural Killer cell—NK 细胞

众所周知，变异的癌细胞会产生对应的蛋白，而这些蛋白大部分情况下是正常细胞没有的。这些蛋白质就成了癌细胞的标志，当他们被MHC-I 类分子呈现在细胞表面，人体的DC细胞、巨噬细胞、T细胞都可以进行识别，这样就可以杀死癌细胞。

癌细胞在生长发展的早期，大部分情况下都会选择降低MHC-I 类分子的表达，从而避开免疫系统的监视，然而，这种调节会激活NK细胞——让NK细胞在早期就能发现和消灭癌细胞。

图2.MHC-1对NK细胞的抑制作用

对于正常的细胞而言，他们表达足够量的MHC-I 类分子，就会降低NK细胞的活性，从而避免自己被误杀。但是癌细胞选择降低，无法抑制NK细胞就会被杀灭。

所以，NK细胞的基本功能就是——消灭具有主要组织相容性复合物（MHC;也称为人白细胞抗原（HLA））的 I 类分子的表达减少或缺失的细胞，这就是抗癌第一道防线的真面目。

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NK细胞如何发挥作用

NK细胞需要发挥作用，则要经过2个阶段。第一个阶段，NK细胞获得自己的功能——拿到自己的上岗证（第一阶段称之为“许可”）。没有上岗证的NK细胞是不能工作的。

当MHC-I 类分子下调的时候，NK细胞就会开启杀灭作用，这就和NK细胞内的抑制因素相关，这个抑制NK细胞功能的物质名称的缩写是KIR（抑制性杀伤细胞免疫球蛋白样受体）。

NK细胞的上岗证很简单，他需要熟悉一个操作：MHC-I 类分子正常，KIR表达正常，NK细胞就不工作；MHC-I 类分子下调，KIR表达降低，NK细胞可以杀伤。当NK细胞熟悉了这一阶段之后，就会过渡到第二个阶段：上岗工作（第二阶段称之为“激活”）。

拿到上岗证后，还需要经历一个过程：找工作。人体的NK细胞可以在体内存活大约2周时间，如果2周时间他们还没有找到工作，就会黯然死去（这也是为什么我们把人体的细胞称之为工作细胞，因为他们失去工作之后，就会自动的凋亡）。

NK细胞不断地在人体内巡逻，寻找自己对口的工作——寻找该被消灭的变异的细胞，包括癌细胞。当他遇到癌细胞的时候，就会发现自己的KIR开始降低，自己被激活啦！这个时候，NK细胞工作，他会迅速地增殖，最多可以扩增16倍。NK细胞工作的时候，可以很快消灭在萌芽状态的癌细胞。

正是因为这种特殊的机制，使得NK细胞成为抗癌的第一道防线，也使得其成为免疫细胞治疗中一颗冉冉升起的新星。

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NK细胞临床试验

作为抗癌的第一道防线，NK细胞已经成为免疫治疗临床试验中重要的一环，早在2000年，研究就已经证实小鼠癌症的发生和NK细胞自身的缺陷有关。这为后续的研究奠定了基础。

此后在2013年，对超过3500名癌症患者长达11年的随访中，确定NK细胞的活性越好和更好的癌症治疗效果以及更低的癌症复发风险相关。不论是在胃癌、神经母细胞瘤还是结直肠癌患者群体中，都有相同的观察结果。

因此，随着NK细胞在抗肿瘤方面的探索愈发深入，越来越多的临床研究者希望了解NK细胞是如何对抗肿瘤的。当然，由于NK细胞抗癌的普遍性，所以近年来NK细胞用于治疗癌症的种类也愈发多样化。这也使得NK细胞疗法很可能会像PD-1/PD-L1抑制剂一样，在未来成为广谱抗癌药的一种。

下表是正在进行的NK细胞临床试验：

图3.目前正在进行的NK细胞临床试验

在最新的研究中，NK细胞疗法被广泛用于各种癌症的治疗，包括：血液系统肿瘤、神经母细胞瘤、卵巢肿瘤、横纹肌肉瘤、乳腺癌、胃癌等等，在这些研究中，都取得了不错的治疗效果，包括在19例的AML患者接受输注后有5名癌症患者获得缓解。

图3.NK细胞和其他免疫细胞的联系（图片来源：NK cells for cancer immunotherapy）

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CAR-NK细胞疗法

但是单纯来看的话，NK细胞的治疗效果并没有达到特别理想的程度。因此在原始的NK细胞回输的情况下，研究人员制造了一种更加强大的治疗手段，这就是CAR-NK细胞疗法。就像CAR-T细胞疗法，CAR-NK细胞同样是给NK细胞加装了对应的癌细胞靶向的嵌合抗原受体（CAR），帮助NK细胞更精准的找到肿瘤细胞。

由于，CAR-NK细胞是在CAR-T细胞疗法相对成熟之后，逐渐发展起来的，所以，CAR-NK细胞的CAR的构造，相对来说也更加成熟——同样在基础的基础上加强NK细胞的活性，另一方面则是降低NK细胞受到的抑制。

图4.增强NK细胞活性的方法（图片来源：NK cells for cancer immunotherapy）

除此之外，和CAR-T细胞一样，NK细胞也可以分为自体的NK细胞和异体的NK细胞。那么NK细胞是否可以使用异体细胞回输呢？这也同样面临免疫排斥的风险。虽然我们知道，免疫排斥主要是有T细胞来进行识别，但是NK细胞可能会加剧免疫细胞排斥（对于癌症患者来说，如果需要输注异体的NK细胞，则需要清除掉体内原有的T细胞）。

已经有实验证明：将NK细胞和T细胞一同输注到实体肿瘤部位，可以引起广泛有效的免疫反应，NK 细胞分泌的物质（主要为 IFNγ） 会增加肿瘤细胞中MHC-I 类分子的表达，并且这种作用可以和免疫检查点抑制剂相结合，更好地发挥抗肿瘤作用。

从目前来看，NK细胞疗法包括CAR-NK细胞疗法都将占据未来癌症免疫治疗的重要一角，其将成为未来免疫治疗联合治疗的重要一环。

参考文献：略