视角：IL-15细胞因子武装的NK细胞作为可立即使用的免疫疗法，用于治疗多种恶性肿瘤：治疗潜力与毒性风险

《Frontiers in Immunology》：Perspective: IL-15 cytokine-armored NK cells as ready-to-use immunotherapy for diverse malignancies: therapeutic potential and toxicity risks

CAR-NK细胞治疗实体瘤面临体内疗效低、持久性差及肿瘤微环境抑制等问题，IL-15胞外表达虽增强疗效但引发毒性，通过人源化小鼠模型可缓解毒性并优化疗效评估。

　　CAR-NK细胞疗法作为癌症免疫治疗的一种新方向，正在逐步吸引科学界和临床医学界的关注。与CAR-T细胞疗法相比，CAR-NK细胞具有独特的生物学特性和治疗潜力，尤其在避免移植物抗宿主病（GvHD）和提高治疗可及性方面表现突出。然而，尽管其在血液肿瘤治疗中取得了一定进展，但在实体瘤治疗中的应用仍面临诸多挑战。其中，CAR-NK细胞在体内的有效性和持久性受限，同时肿瘤微环境（TME）的抑制作用也阻碍了其治疗效果。为了克服这些障碍，科学家们尝试通过细胞工程手段，如添加细胞因子（如IL-15）来增强CAR-NK细胞的功能和存活能力，从而提升其在实体瘤中的治疗潜力。然而，这种策略在免疫缺陷小鼠模型中引发了显著的毒性反应，这使得评估其在实体瘤中的疗效变得复杂。因此，研究者们开始探索使用人类化小鼠模型来替代传统的免疫缺陷小鼠，以更真实地模拟人体免疫环境，从而更好地评估CAR-NK细胞疗法的安全性和有效性。

癌症作为全球范围内最严重的公共卫生问题之一，其发病率和死亡率持续上升。根据预测，2025年将有超过两百万新的癌症病例，并有约六十万例与癌症相关的死亡。尽管早期诊断和治疗技术取得了巨大进步，包括免疫疗法和靶向治疗，但仍然需要更为突破性的治疗手段，以应对多种癌症类型，尤其是实体瘤。实体瘤由于其复杂的微环境和组织结构，使得免疫细胞难以有效渗透和发挥作用，这在一定程度上限制了传统免疫疗法的应用。CAR-T细胞疗法虽然在血液肿瘤中表现出色，但其依赖于患者自体T细胞的获取和改造，导致治疗成本高、周期长，并且在实体瘤中的应用效果有限。此外，CAR-T细胞在体内的持久性和功能维持能力也受到挑战，这使得其在实体瘤治疗中的前景并不乐观。

在这样的背景下，CAR-NK细胞疗法逐渐成为一种有前景的替代方案。与CAR-T细胞相比，NK细胞不依赖于MHC抗原识别，因此在移植过程中不易引发GvHD，这使得其具有“现货”（off-the-shelf）治疗的潜力。NK细胞的天然杀伤能力使其能够识别并清除异常细胞，包括癌细胞和病毒感染细胞，而无需预先识别特定的抗原。这种特性为CAR-NK细胞疗法提供了广泛的应用前景。然而，NK细胞在体内的功能和存活时间相对较短，通常在2-3周内衰减，这限制了其在实体瘤治疗中的持久性。此外，NK细胞在实体瘤微环境中的功能受到抑制，如肿瘤细胞分泌的抑制性因子（如IL-4、TGF-β、腺苷、PGE2等）会削弱NK细胞的激活能力和代谢能力，从而降低其抗肿瘤效果。

为了增强CAR-NK细胞在体内的功能和存活能力，研究者们探索了多种细胞工程策略，包括增强其对肿瘤微环境的耐受性、提高其在体内的扩增能力以及优化其趋化因子受体表达，以更好地适应肿瘤的趋化因子环境。其中，IL-15作为一种重要的细胞因子，被认为能够显著增强NK细胞的存活、增殖和抗肿瘤活性。IL-15不仅能够促进NK细胞的发育和维持，还能够激活其关键的信号通路，如JAK/STAT和PI3K-AKT-mTOR通路，从而提升其在体内的功能表现。此外，IL-15还能够增强NK细胞的线粒体生物合成和糖酵解能力，使其在代谢受限的肿瘤微环境中保持较高的活性。

基于IL-15的增强策略，科学家们开发了“细胞因子武装”（cytokine armoring）的CAR-NK细胞疗法。这种策略通过在CAR-NK细胞中内源性表达IL-15，使其能够通过自分泌方式持续获得细胞因子信号，从而避免依赖于外源性补充细胞因子所带来的副作用。然而，在多项预临床研究中，这种策略在免疫缺陷小鼠模型中引发了显著的毒性反应。例如，某些研究发现，当免疫缺陷小鼠接受表达IL-15的CAR-NK细胞治疗时，会出现早期死亡、体重下降、器官肿胀等现象。这种毒性可能与IL-15的过度释放和NK细胞的无节制扩增有关。在这些小鼠模型中，由于缺乏完整的免疫系统，CAR-NK细胞的扩增和功能激活不受限制，导致系统性炎症反应，从而引发毒性。

为了解决这一问题，研究者们开始考虑使用人类化小鼠模型来替代传统的免疫缺陷小鼠。人类化小鼠模型能够支持人源免疫细胞的移植和功能，使其更接近人体的免疫环境。这种模型可以提供更真实的免疫反应背景，有助于评估CAR-NK细胞疗法在体内的安全性。此外，人类化小鼠模型还可以模拟人体对治疗的反应，从而为未来的人体临床试验提供可靠的数据支持。研究者们推测，使用人类化小鼠进行实验，可能能够有效减少由于免疫缺陷小鼠缺乏免疫监控而导致的毒性反应，从而更准确地评估CAR-NK细胞疗法在实体瘤中的治疗效果。

在一些预临床研究中，科学家们已经尝试通过不同的方法来优化IL-15武装的CAR-NK细胞疗法。例如，有研究使用了来自脐带血的NK细胞，并通过基因工程手段使其表达IL-15，以增强其在体内的功能和扩增能力。然而，即使在这些优化策略下，仍出现了显著的毒性反应，尤其是在高剂量治疗时。这表明，尽管IL-15能够有效提升CAR-NK细胞的功能，但其释放的剂量和时机需要更加精确的调控，以避免过度激活和毒性反应。此外，一些研究还尝试通过其他细胞因子（如IL-21）或基因编辑技术（如敲除抑制性信号）来进一步优化CAR-NK细胞的功能，从而提高其在实体瘤中的治疗效果。

尽管IL-15武装的CAR-NK细胞疗法在某些情况下表现出良好的抗肿瘤活性，但其在体内的安全性问题仍然是一个关键挑战。例如，在一项研究中，使用IL-15武装的CAR-NK细胞治疗小鼠模型时，尽管观察到肿瘤体积显著减少，但部分小鼠在治疗早期因系统性毒性而死亡。这提示我们，IL-15的过度释放可能会引发宿主的炎症反应，从而导致严重的副作用。因此，如何在提升CAR-NK细胞功能的同时，避免其在体内的毒性反应，成为当前研究的重点之一。

为了应对这一问题，研究者们提出了多种可能的解决方案。首先，使用人类化小鼠模型可能能够有效减少IL-15引起的毒性反应，因为这些小鼠拥有功能性的人源免疫系统，可以对CAR-NK细胞的扩增和功能激活进行一定的监控和调节。其次，通过引入“药物诱导的杀伤开关”（drug-induced kill switches）等基因工程手段，可以实现对CAR-NK细胞的可控性，从而在治疗过程中防止其过度扩增和毒性反应的发生。此外，研究者们还探索了不同的细胞因子表达策略，例如通过调控IL-15的表达水平和释放时间，以减少其对宿主的毒性影响。这些策略的优化将有助于提高CAR-NK细胞疗法的安全性和有效性，从而为未来的临床应用奠定基础。

总的来说，CAR-NK细胞疗法在癌症治疗领域展现出了巨大的潜力，尤其是在实体瘤治疗方面。然而，其在体内的有效性和安全性仍需进一步优化。IL-15作为增强CAR-NK细胞功能的重要细胞因子，其在细胞因子武装策略中的应用虽然提升了治疗效果，但也带来了显著的毒性问题。这些问题在免疫缺陷小鼠模型中尤为明显，因此需要通过使用人类化小鼠模型来更真实地模拟人体免疫环境，从而更好地评估其治疗效果和安全性。此外，通过基因编辑和细胞因子调控等手段，可以进一步优化CAR-NK细胞的功能，使其在治疗过程中既能够有效清除肿瘤，又不会引发严重的副作用。这些研究进展不仅为CAR-NK细胞疗法的临床转化提供了理论依据，也为未来癌症免疫治疗的发展指明了方向。