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为解决 CAR-NK 细胞治疗实体瘤的难题,研究人员开展相关研究,发现 Neo-2/15 增强其疗效,意义重大。
在癌症治疗的战场上,免疫疗法就像一位潜力无限的 “超级战士”,为攻克癌症带来了新的曙光。其中,嵌合抗原受体(CAR)工程免疫细胞的过继转移,更是备受瞩目,成为众多科研人员竞相探索的前沿领域。CAR 就像是给免疫细胞装上了一个精准的 “导航仪”,它由能够特异性识别肿瘤抗原的细胞外结构域,以及激活免疫反应的细胞内结构域串联组成,能引导免疫细胞精准地找到并攻击癌细胞。
在这场抗癌战斗中,自然杀伤(NK)细胞凭借着独特的优势崭露头角。NK 细胞具有和 CD8? T 细胞相似的细胞毒性功能,但其细胞因子释放综合征(CRS)的风险却低很多,这使得它成为 CAR 工程化的理想候选细胞。目前,CAR-NK 细胞疗法在治疗血液恶性肿瘤方面已经取得了显著成效,成功挽救了许多患者的生命。然而,当面对实体瘤时,CAR-NK 细胞却遭遇了重重困境。
实体瘤的肿瘤微环境(TME)就像一个充满陷阱的 “黑暗迷宫”,这里免疫细胞难以生存和发挥作用。胰腺导管腺癌(PDAC)就是一个典型的例子,其 TME 免疫反应迟钝,富含大量的基质细胞和细胞外基质,血管化程度却很低,营养物质难以输送进来。在这种恶劣的环境下,癌细胞却展现出强大的代谢适应性,它们通过高表达营养转运体和利用微胞饮途径获取养分,而免疫细胞却因营养匮乏而逐渐衰老、功能耗尽。同时,TME 中的免疫抑制特性,如免疫刺激细胞因子的缺乏,使得实体瘤细胞能够轻松逃避 CAR-NK 细胞的攻击,导致 CAR-NK 细胞即便能够进入肿瘤组织,也会变得功能失调、精疲力竭,难以发挥抗癌作用。
为了突破这些困境,海军军医大学等研究机构的研究人员展开了一项极具意义的研究,相关成果发表在《Signal Transduction and Targeted Therapy》上。研究人员旨在探索一种能够增强 CAR-NK 细胞在实体瘤治疗中疗效的方法,他们把目光聚焦在了新白细胞介素 - 2/15(Neo-2/15)上。
研究人员采用了多种关键技术方法来开展这项研究。在细胞实验方面,他们对多种细胞系进行培养和处理,如培养 NK-92、K562、Caov-3、AsPC-1 等细胞系 ,并通过慢病毒转导技术构建表达特定蛋白的细胞。同时,利用蛋白质免疫印迹(Western blot)、酶联免疫吸附测定(ELISA)、流式细胞术等技术检测细胞内蛋白表达、细胞因子分泌以及细胞表面标志物等情况。在动物实验方面,构建了 AsPC-1 皮下肿瘤模型、Caov-3 卵巢癌异种移植模型和改良的原位胰腺癌(PDAC)模型,通过观察肿瘤生长、动物生存情况等指标来评估治疗效果。此外,还运用了 RNA 测序、代谢组学分析等技术探究细胞内基因表达和代谢变化。研究样本来源于海军军医大学附属相关医院的患者,包括肿瘤组织和外周血等。
下面让我们一起来看看具体的研究结果:
- Neo-2/15 增强 NK 细胞活性并防止其耗竭:研究人员对多种细胞因子和超细胞因子进行筛选,发现 Neo-2/15 在促进 NK 细胞增殖方面表现最为突出。无论是来自健康年轻人、老年人,还是癌症患者和器官移植受者的 NK 细胞,Neo-2/15 都能显著促进其扩增。同时,Neo-2/15 还能增强 NK 细胞系 NK-92 的增殖能力,且在肿瘤细胞上清液存在的情况下,依然能稳定维持 STAT5 磷酸化,有效提升 NK 细胞的细胞毒性,降低抑制性受体表达,防止 NK 细胞耗竭。
- Neo-2/15 增强 CAR-NK 细胞的抗肿瘤功效:研究人员构建了间皮素(MSLN)特异性的 CAR-NK 细胞,并使其分泌 Neo-2/15(BBζNeo)。体外实验表明,BBζNeo 对 MSLN 阳性肿瘤细胞的细胞毒性明显强于未转染的 NK-92 细胞和不分泌 Neo-2/15 的 CAR-NK 细胞(BBζ),其分泌的细胞因子水平更高,对患者来源的类器官(PDO)也有更强的杀伤作用。体内实验中,在多种肿瘤模型里,接受 BBζNeo 治疗的小鼠肿瘤负担最低,存活时间最长,且肿瘤内 NK 细胞浸润增加,激活标志物表达升高,耗竭标志物表达降低。
- Neo-2/15 通过 STAT5/Akt/c-Myc 通路增强 CAR-NK 细胞毒性:研究发现,Neo-2/15 和 IL-2 都能激活 JAK1/3 - STAT1/3/5 和 Akt - mTOR 信号通路,但在模拟 TME 的环境下,Neo-2/15 刺激的 BBζ 中 c-Myc 表达和 IL-2R 下游信号衰减更慢。抑制 STAT5 和 Akt 或 STAT5 和 mTOR,会显著降低 c-Myc 表达,几乎消除 Neo-2/15 刺激的 BBζ 的细胞溶解活性。进一步研究表明,c-Myc 在维持 Neo-2/15 刺激的 BBζ 的 OXPHOS 和 ATP 生成中起着关键作用,它还能促进营养转运体的表达,增强细胞对葡萄糖和谷氨酰胺的摄取,为细胞提供充足的能量。
- Neo-2/15 通过 c-Myc 维持 CAR-NK 细胞线粒体健康:在模拟 TME 的条件下,研究人员发现 Neo-2/15 能够维持 CAR-NK 细胞的线粒体质量、膜电位和形态完整性。与 IL-2 刺激的细胞相比,Neo-2/15 刺激的 BBζ 在与肿瘤细胞共培养时,线粒体质量没有明显下降,膜电位保持稳定,线粒体形态完整,而抑制 c-Myc 则会破坏线粒体的这些功能,降低细胞毒性。
- Neo-2/15 通过 c-Myc 抵抗内质网应激诱导的凋亡,促进 CAR-NK 细胞在肿瘤内的持久性:在体内实验中,Neo-2/15 刺激的 BBζ 在肿瘤组织、外周血和腹水内的数量均高于 IL-2 刺激的细胞,表明它能促进 CAR-NK 细胞在 TME 中的持久性。机制研究发现,Neo-2/15 通过降低促凋亡蛋白 Bax 和 Bak 的水平,增加抗凋亡分子 Bcl-2 和 Bcl-xl 的水平,保护 CAR-NK 细胞免受内质网(ER)应激诱导的凋亡,而这一过程依赖于 c-Myc。
- Neo-2/15 通过 c-Myc/NRF1 增强 CAR-NK 细胞的 ATP 生成和抗肿瘤疗效:研究人员发现,XBP1s 在 Neo-2/15 刺激的 BBζ 中与 NRF1 结合,促进 NRF1 表达。过表达 NRF1 能增强 IL-2 刺激的 BBζ 的抗肿瘤疗效和 ATP 生成,而抑制 NRF1 则会削弱 BBζNeo 的细胞毒性和 ATP 生成,增加肿瘤负担,降低小鼠存活率。这表明 Neo-2/15 通过 c-Myc/NRF1 维持 ATP 生成,增强 CAR-NK 细胞的功能,提高实体瘤治疗效果。
综合来看,这项研究意义重大。它揭示了 Neo-2/15 武装的 CAR-NK 细胞在实体瘤治疗中的巨大潜力,为优化治疗策略提供了新的方向。通过增强 CAR-NK 细胞的营养竞争力、能量生成能力,提高其在 TME 中的存活和持久性,有望为胰腺癌、卵巢癌等实体瘤患者带来新的希望。同时,研究还强调了线粒体功能和代谢调节在免疫治疗中的关键作用,为进一步深入理解免疫细胞与肿瘤细胞的相互作用机制提供了重要依据,为未来开发更有效的癌症免疫治疗方法奠定了坚实基础。