综述：嵌合抗原受体NK细胞免疫疗法的现状与前景

《Frontiers in Immunology》：Immunotherapy of chimeric antigen receptor NK cells: status and its promising future

本综述系统阐述了嵌合抗原受体自然杀伤细胞（CAR-NK）疗法的最新进展，重点对比了其与CAR-T疗法在细胞来源、毒性反应（如CRS/ICANS）及多重杀伤机制（如穿孔素/颗粒酶B通路、ADCC效应）等方面的优势，同时深入分析了当前面临的技术挑战（如体内存活期短、肿瘤浸润难题）及解决方案（如IL-15基因修饰、趋化因子受体工程化改造），为肿瘤免疫治疗领域提供了重要参考。

　　

1 引言

细胞免疫疗法作为肿瘤治疗领域的创新策略，其中嵌合抗原受体（CAR）技术通过基因工程改造免疫细胞，使其能够特异性识别并攻击恶性肿瘤细胞。尽管CAR-T疗法在血液肿瘤治疗中取得显著成效（截至当前全球已有超1000项临床试验，美国FDA自2017年起批准了6款产品），但其在实体瘤应用、生产成本、肿瘤特异性抗原稀缺以及细胞归巢/浸润能力不足等方面仍存在局限。自然杀伤（NK）细胞作为先天免疫系统的关键效应细胞，凭借其MHC非限制性识别机制、多重细胞毒性通路以及良好的临床安全性，逐渐成为CAR工程化改造的理想平台，尤其为实体瘤治疗提供了新思路。

2 CAR结构

CAR的基本结构包含四个核心组件：单链可变片段（scFv）、铰链区、跨膜结构域（TM）以及细胞内信号域。scFv由免疫球蛋白重链（V_H）和轻链（V_L）可变区通过肽接头连接而成，决定抗原结合特异性；铰链区（常来源于CD8、CD28或IgG）作为空间间隔基，优化CAR与抗原的结合构象；跨膜结构域（如CD8α、CD28）锚定CAR于细胞膜，其选择影响CAR二聚化及细胞活化强度。CAR的演进核心在于细胞内信号域的优化：第一代仅含CD3ζ激活域；第二代加入共刺激分子（如CD28、4-1BB），第三代则整合多共刺激域。近期研究聚焦NK细胞特异性信号域（如DAP10、DAP12、2B4），以最大化其细胞毒性潜能。

3 NK细胞特异性结构

为提升CAR-NK细胞的疗效，研究者正探索适配NK细胞生物学特性的共刺激域。例如，DAP10和DAP12作为含免疫受体酪氨酸激活基序（ITAM）的衔接蛋白，分别介导NKG2D和NKp44/NKG2C的激活信号；2B4属于SLAM家族，通过结合CD48增强NK细胞活化和IFN-γ分泌。研究表明，将DAP12或2B4纳入CAR构建可显著提升抗PSCA或CD19靶向的细胞毒性。第四代CAR-NK细胞进一步整合转基因“载荷”（如IL-15），以延长体内存活时间并增强对抗原阴性肿瘤的杀伤。

4 NK细胞毒性机制

NK细胞通过四重机制杀伤靶细胞：（1）穿孔素/颗粒酶B通路：释放穿孔素在靶细胞膜形成孔道，颗粒酶B诱导凋亡；（2）死亡配体通路：通过FasL、TRAIL等配体结合死亡受体（如Fas）触发 caspase 级联反应；（3）细胞因子分泌：如IFN-γ抑制肿瘤增殖、TNF-α诱导DNA降解、IL-2促进NK细胞增殖；（4）抗体依赖性细胞介导的细胞毒性（ADCC）：通过CD16识别IgG Fc段，激活杀伤效应。此外，NK细胞凭借“丢失自我”识别模式（即靶细胞MHC-I下调时解除KIR抑制信号）实现对癌细胞的精准攻击。

5 CAR-NK细胞的优势

5.1 广泛的细胞来源

与传统CAR-T需自体来源不同，CAR-NK细胞因低移植物抗宿主病（GVHD）风险可使用异体来源，包括NK92细胞系、外周血（PB）、脐带血（UCB）及诱导多能干细胞（iPSC）。NK92细胞易扩增但需辐照处理且缺失CD16；PB-NK细胞毒性强但异质性高；UCB-NK细胞增殖力强但表型较幼稚；iPSC-NK可实现“现货型”生产，但需优化其成熟度。

5.2 低治疗相关性毒性

CAR-T疗法常引发细胞因子释放综合征（CRS）和神经毒性（ICANS），例如Ciltacabtagene autoleucel临床试验中CRS发生率超90%。而CAR-NK细胞临床试验（如CD19靶向疗法）仅偶发轻度CRS（≤6%），且未见神经毒性报告，安全性显著优于CAR-T。

5.3 多重杀伤效能

除CAR介导的特异性杀伤外，NK细胞保留天然细胞毒性机制，可克服肿瘤抗原逃逸。在B细胞淋巴瘤临床试验中，CD19 CAR-NK细胞客观缓解率（ORR）达73%，且对CAR-T治疗失败病例仍显示疗效。

5.4 有限存活期

NK细胞体内存活期约2周，虽降低长期毒性风险，但需多次输注以维持疗效。

6 CAR-NK细胞的挑战与改进

6.1 制备技术优化

病毒载体（如慢病毒、逆转录病毒）转导效率受NK细胞抗病毒机制限制。新型策略包括使用BaEV伪型慢病毒、抑制剂（如BX-795）阻断抗病毒信号通路，可将转导效率提升至80%以上。非病毒载体（如电转mRNA）虽操作简便但表达时效短（3–5天），转座子系统有望改善基因整合稳定性。

6.2 延长体内存活

通过导入IL-15基因或构建细胞因子诱导记忆样（CIML）NK细胞（预激活IL-12/IL-15/IL-18），可显著增强CAR-NK细胞扩增与持久性。

6.3 提升肿瘤浸润

工程化表达趋化因子受体（如CXCR4、CCR7）或修饰黏附分子（如sLe^X）可促进CAR-NK细胞向肿瘤部位归巢。例如，CXCR4修饰的CAR-NK细胞在胶质母细胞瘤模型中显示增强的肿瘤聚集能力。

6.4 克服肿瘤微环境（TME）抑制

TME中缺氧、TGF-β信号及检查点分子（如TIGIT）可抑制NK细胞功能。基因编辑技术（如敲除TGFBR2、过表达抗氧化蛋白PRDX1）或联合免疫检查点抑制剂能恢复CAR-NK细胞活性。

6.5 安全性管控

尽管不良反应率低，仍可引入安全开关（如iC9自杀基因）以应对潜在风险。

7 CAR-NK疗法研发现状

7.1 血液肿瘤 preclinical 应用

靶点拓展至NKG2D、CD70等新抗原。例如，CD70 CAR-NK细胞在淋巴瘤模型中显示长效抗肿瘤活性，且能杀伤CD19^-逃逸克隆。

7.2 血液肿瘤临床进展

现有140项临床试验中，CD19 CAR-NK疗法针对B细胞肿瘤的ORR达48.6%-73%，且安全性良好（无GVHD或严重神经毒性）。

7.3 实体瘤 preclinical 探索

靶向CLDN6（卵巢癌）、Mesothelin（结直肠癌）、CD44v6（三阴性乳腺癌）的CAR-NK细胞在三维模型或动物实验中显示显著抑瘤效果。

7.4 实体瘤临床尝试

首项胶质母细胞瘤HER2 CAR-NK细胞Ⅰ期试验证实局部注射安全性，部分患者出现疾病稳定或假性进展提示免疫激活。

8 结论

CAR-NK细胞疗法凭借其独特优势成为肿瘤免疫治疗的新兴力量，但其在制备工艺、体内持久性、TME抵抗等挑战仍需突破。结合基因编辑技术、优化信号域设计及联合策略，有望推动其向临床转化，为更多患者提供治疗选择。