原创 MIE 梅斯学术 2023-02-07 20:10 发表于辽宁 在过去的十年里，肿瘤免疫疗法的蓬勃发展已经彻底改变了癌症治疗格局，为广大癌症患者带来了新的希望。其中，基于自然杀伤（NK）细胞的免疫疗法是目前免疫治疗研究的前沿；但基于NK细胞免疫治疗的疗效在大多数试验中仍然有限，“如何提高NK细胞杀伤效果”成为了当前的研究重点。近日，美国丹娜-法伯癌症研究所相关研究者在Cell杂志上发表题为：Augmenting NK cell-based immunotherapy by targeting mitochondrial apoptosis研究成果，发现：线粒体凋亡途径（mtApoptosis）是提高NK细胞杀伤效果的关键——NK细胞可以启动肿瘤细胞的线粒体凋亡；此外，线粒体凋亡启动的肿瘤细胞，对NK细胞介导的杀伤作用更加敏感。有趣的是，预激活NK细胞赋予它们对BH3模拟物（BCL-2、MCL1、BCL-XL 的特异性抑制剂）的抵抗力，而NK细胞联合BH3模拟物可协同杀死肿瘤细胞并抑制体内肿瘤生长。临床前证据和早期临床试验数据证明NK细胞治疗是一种安全、有效的治疗策略。但在大多数试验中，NK细胞治疗的疗效有限，无法令人满意。因此，可以考虑换一种研究思路——如何使肿瘤细胞更容易被NK细胞杀死。首先，作者研究了原代NK细胞以哪种方式诱导的肿瘤细胞死亡，结果发现：激活过的NK细胞诱导肿瘤细胞线粒体外膜电位丧失，使得肿瘤细胞线粒体释放细胞色素c，这意味着发生了线粒体凋亡。此外，NK细胞激活了caspase-3，引起磷脂酰丝氨酸外翻，以及BID、caspase-9、caspase-8、caspase-3和PARP-1的剪切，导致靶细胞产生小泡，形成凋亡小体。这些特征共同表明，原代NK细胞诱导肿瘤细胞线粒体凋亡。另外，研究者还发现，抑制程序性坏死、焦亡或铁死亡这几种细胞死亡类型与NK细胞杀伤无相关性。接着，研究者还探究了细胞-细胞接触对于NK介导的杀伤的作用，发现NK杀伤需要细胞-细胞接触。最终发现，NK细胞依赖于细胞接触、颗粒酶的产生和肿瘤细胞的BID来启动肿瘤细胞线粒体凋亡。研究套路：为研究NK细胞对于肿瘤细胞的作用，第一步当然是构建NK细胞与肿瘤细胞的联系，因此作者研究了“NK细胞怎么杀死肿瘤细胞”，在发现其诱导肿瘤细胞线粒体凋亡后，又横向拓展并证明另外几种常见的细胞死亡类型不参与这一环节。之后，深入挖掘NK细胞如何诱导肿瘤细胞线粒体凋亡。2、在低E:T比率下，肿瘤细胞线粒体凋亡机制对NK细胞杀伤作用至关重要建立在“BAX和BAK是肿瘤细胞线粒体凋亡所必需”的基础上，研究者接下来采用BAX和BAK双敲除的HeLa肿瘤细胞继续深入研究，结果发现：NK细胞不能诱导这种肿瘤细胞凋亡，但当NK:肿瘤细胞共培养比例（E:T比例）达到2:1或4:1时，NK细胞可以诱导肿瘤细胞凋亡，类似的结果也在淋巴瘤DKO细胞中出现。另外，将E:T比例控制在较低水平（1:2或1:4），NK细胞可以很好地诱导WT细胞凋亡，而无法诱导DKO细胞凋亡。这表明在低E:T比率下，肿瘤细胞线粒体凋亡机制对于NK杀伤至关重要，而在高E:T比率下，肿瘤细胞线粒体凋亡机制对于NK杀伤所发挥的作用则可有可无。研究套路：发掘到NK细胞诱导肿瘤细胞线粒体凋亡，接下来反向证明“线粒体凋亡机制是否对于NK细胞是不可或缺的”，并进一步挖掘其发挥作用的条件。选择性BH3肽决定了细胞存活所依赖的抗凋亡蛋白，采用BH3分析研究，从而得到细胞的生存更依赖哪些抗凋亡蛋白。结果发现，在与NK细胞共培养后，肿瘤细胞的生存更依赖抗凋亡蛋白，从而证实了研究者猜想。研究套路：之前研究表明，效应器-靶细胞接触大多是亚致死性而不是“活/死”二元事件，而亚致死损伤可积累，最终达到杀死癌症的目的。因此，研究者推断，亚致死接触可能会将癌细胞推向凋亡阈值（即mt细胞凋亡的主要癌细胞），并被随后的接触杀死。4、线粒体启动减少使得肿瘤细胞不易受到NK细胞介导的杀伤作者进一步研究了抗凋亡蛋白BCL-2，BCL-XL和MCL-1的过表达如何影响癌细胞启动状态及对NK细胞的敏感性。结果显示，过表达BCL-2、BCL-XL或MCL-1可一定程度降低线粒体激活水平，降低使肿瘤细胞对NK细胞介导的杀伤作用的敏感性；且在过表达BCL-2或BCL-XL后，采用BCL-2抑制剂或BCL-XL抑制剂可以诱导细胞凋亡，但抑制MCL-1无法诱导细胞凋亡。研究套路：上述研究已经从细胞层面较为全面地证实了NK细胞诱导肿瘤细胞线粒体凋亡，接下来就可以进入分子层面，探究抗凋亡蛋白对这一作用的影响。BH3模拟物是启动癌细胞进行肿瘤细胞线粒体凋亡的最直接和最有效的化合物。建立在之前研究基础上，研究者发现，在体外实验跟体内实验中，BH3模拟物能够在启动和杀死癌细胞中与NK细胞协同作用。研究套路：BH3模拟物是BCL-2、MCL1、BCL-XL 的特异性抑制剂。已经明确这三种抗凋亡蛋白可以影响NK细胞诱导肿瘤细胞线粒体凋亡，那么，将抑制剂与NK细胞联合，会得到什么结果？站在前人肩膀上，众多研究发现NK细胞对于肿瘤细胞的治疗效果有效，但是大多数研究者都是致力于改造NK细胞，使得其疗效更显著。而作者反其道行之，研究肿瘤细胞如何更容易被NK细胞杀死，发掘了NK细胞通过线粒体凋亡来杀死肿瘤细胞，将肿瘤免疫、线粒体凋亡两大热点巧妙结合，创新度高，研究内容新颖，且研究套路全面，从正面、反面都进行了论证，实验完善，值得借鉴。参考文献： [1] Pan R, Ryan J, Pan D, Wucherpfennig KW, Letai A. Augmenting NK cell-based immunotherapy by targeting mitochondrial apoptosis. Cell. 2022;185(9):1521-1538.e18. doi:10.1016/j.cell.2022.03.030 编辑：小饼干 授权转载等事宜请联系梅斯学术管理员 梅斯学术管理员微信：Wsp15190409831，备注学术转载
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