KCa3.1通道调控NK细胞肿瘤浸润：头颈癌免疫治疗新靶点

《Scientific Reports》：KCa3.1 channels regulate the tumor infiltration of functionally competent NK cells in head and neck cancer

本研究针对头颈鳞癌（HNSCC）中NK细胞浸润不足的难题，通过药理调控KCa3.1钾离子通道活性，发现其激活剂SKA-31可显著增强NK细胞趋化性、细胞毒性及肿瘤浸润能力（提升23倍颗粒酶B+ NK细胞），为靶向离子通道的癌症免疫治疗提供新策略。

　　

头颈鳞状细胞癌（HNSCC）作为全球第六大常见癌症，其肿瘤微环境（TME）具有高度免疫抑制特性，导致自然杀伤细胞（NK细胞）和细胞毒性T细胞等效应细胞功能受损。尽管NK细胞在肿瘤免疫监视中发挥关键作用，但其在HNSCC中的浸润能力和细胞毒性常因微环境中的腺苷（ADO）、前列腺素E₂（PGE₂）等免疫抑制因子而显著下降。离子通道作为免疫细胞功能的重要调节者，尤其是钙激活钾通道KCa3.1（又称IKCa1或KCNN4）在T细胞中已被证实调控趋化、细胞因子释放及免疫应答，但在NK细胞中的作用机制尚不明确。

为探究KCa3.1通道在NK细胞功能中的作用，研究团队通过全细胞膜片钳技术发现，健康人（HD）及HNSCC患者来源的NK细胞在激活后KCa3.1电导显著升高，但患者细胞中通道活性明显低于健康对照。通过三维趋化实验，团队证实KCa3.1特异性阻断剂TRAM-34可抑制NK细胞对趋化因子CXCL10的定向迁移，而激活剂NS309和1-EBIO则增强其趋化能力。进一步研究发现，肿瘤微环境中高浓度的腺苷可通过抑制KCa3.1通道削弱NK细胞迁移，而NS309预处理可逆转该抑制效应。

在细胞功能层面，多因子检测显示KCa3.1激活显著提升NK细胞干扰素-γ（IFN-γ）、颗粒酶A（Granzyme A）、颗粒酶B（Granzyme B）及穿孔素（Perforin）的释放，增强对Cal27肿瘤细胞的杀伤能力。尤为重要的是，研究利用人源化HNSCC小鼠模型（免疫缺陷NSG小鼠移植Cal27细胞及健康供体PBMCs）证明，体内给予KCa3.1激活剂SKA-31可促使NK细胞肿瘤浸润增加7倍，颗粒酶B阳性细胞提升23倍，并显著降低肿瘤负荷。

本研究首次系统阐明KCa3.1通道在调控人NK细胞抗肿瘤功能中的关键作用，为靶向离子通道的HNSCC免疫治疗提供了临床前依据。

关键技术方法

研究采用健康供体和HNSCC患者外周血分离NK细胞，通过三维胶原基质趋化实验分析细胞迁移；使用全细胞膜片钳记录KCa3.1电流；多因子液相芯片检测细胞因子与细胞毒性分子；Cal27肿瘤球体共培养模型评估细胞杀伤；人源化NSG小鼠移植模型（Cal27细胞+人PBMCs）进行体内药效评价。

研究结果

1. 1.
   NK细胞趋化依赖胞外Ca²⁺浓度
   在无Ca²⁺环境中，NK细胞向CXCL10的迁移距离、运动速度和移动细胞比例均显著下降，表明Ca²⁺内流是趋化必要的条件。
2. 2.
   KCa3.1通道调控NK细胞趋化与细胞因子释放
   TRAM-34抑制KCa3.1后，NK细胞趋化参数Y-COM和FMI_Y下降180%；相反，NS309处理增强趋化性。同时，KCa3.1激活显著提升TNF-α、sFasL及细胞毒性分子分泌。
3. 3.
   HNSCC患者NK细胞KCa3.1功能受损
   患者来源的NK细胞虽可被激活，但KCa3.1电导显著低于健康对照，趋化能力降低27%，提示肿瘤微环境导致通道功能缺陷。
4. 4.
   KCa3.1激活逆转腺苷介导的免疫抑制
   腺苷处理抑制NK细胞迁移，而NS309预处理完全恢复其趋化能力，证明KCa3.1靶向干预可克服TME免疫抑制。
5. 5.
   KCa3.1激活剂增强体内抗肿瘤免疫
   SKA-31处理的小鼠肿瘤中CD161⁺ NK细胞浸润增加7倍，颗粒酶B⁺细胞比例上升，肿瘤体积显著减小。

结论与意义

本研究揭示KCa3.1通道作为正向调控人NK细胞趋化、细胞因子释放和细胞毒性的关键分子，其功能受损与HNSCC免疫逃逸密切相关。通过药理激活KCa3.1可显著增强NK细胞肿瘤浸润能力和杀伤活性，逆转腺介导的免疫抑制。该发现不仅深化了对离子通道在免疫调节中作用的理解，也为开发基于KCa3.1激活剂的HNSCC免疫治疗策略提供了直接证据。研究结果发表于《Scientific Reports》，为肿瘤免疫治疗领域开辟了新的靶点研究方向。