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本文综述 CAR-NK 细胞在血液系统恶性肿瘤中的应用。CAR-NK 相比 CAR-T,具制备简单、可 “现货型” 使用、细胞因子释放综合征(CRS)和免疫效应细胞相关神经毒性综合征(ICANS)风险低等优势,探讨其机制、来源、工程化及研究进展与方向。
嵌合抗原受体自然杀伤细胞(CAR-NK 细胞)治疗血液系统恶性肿瘤研究进展
引言
细胞治疗发展迅速,嵌合抗原受体 T(CAR-T)细胞疗法革新了白血病、淋巴瘤和浆细胞骨髓瘤(PCM)等 B 细胞恶性肿瘤的治疗。但 CAR-T 面临制备流程复杂(延迟应用且成本高)、安全性问题(如细胞因子释放综合征(CRS)、免疫效应细胞相关神经毒性综合征(ICANS)及 CAR-T 细胞相关淋巴瘤)等挑战,且许多经大量治疗的晚期癌症患者无法提供足够 T 细胞用于制备 CAR-T 细胞。这些限制推动了替代细胞疗法的发展,自然杀伤(NK)细胞疗法成为研究焦点。
NK 细胞是固有免疫系统的一部分,可靶向清除癌细胞,多种血液系统恶性肿瘤存在 NK 细胞功能下降。CAR-NK 细胞疗法因可 “现货型” 使用、CRS 和 ICANS 风险较低、制备成本较低且尚未有 CAR-NK 细胞相关癌症报道等优势,在血液系统恶性肿瘤治疗中展现出令人鼓舞的早期结果。本文将探讨 CAR-NK 细胞的生物学特性、来源及工程化,综述其在 B 细胞和 T 细胞白血病、淋巴瘤、急性髓系白血病(AML)和 PCM 等血液系统恶性肿瘤中的临床前及临床研究,并分析未来挑战与研究方向。
自然杀伤细胞(NK 细胞)
NK 细胞是参与病毒感染和癌症固有免疫反应的淋巴细胞亚群,正常存在于血液、骨髓、脾脏和肝脏中,约占血液淋巴细胞的 10%。与需要抗原呈递的 B 细胞或 T 细胞不同,NK 细胞无需抗原识别即可识别并响应异常细胞,其活性主要通过 “缺失自我” 识别机制介导,即 NK 细胞检测靶细胞表面主要组织相容性复合体(MHC)Ⅰ 类分子的缺失或减少,从而启动杀伤程序。
嵌合抗原受体(CAR)
CAR 可导入不同类型的免疫细胞以重新定向其特异性。早期基于 CAR 的疗法使用 CD3ζ 信号结构域和 T 细胞共刺激分子在 T 细胞中开发,随后被应用于 NK 细胞。近年来,已开发出专门针对 NK 细胞生物学优化的 CAR,通过设计不同的抗原结合结构域和信号传导模块,增强 NK 细胞对特定肿瘤抗原的识别和杀伤能力。
CAR-NK 细胞与 CAR-T 细胞的比较
尽管 CAR-T 细胞疗法在 B 细胞恶性肿瘤治疗中取得巨大进展,但仍存在挑战。CAR-T 与 CAR-NK 细胞在安全性、靶向性和制备工艺上的差异凸显了 CAR-NK 细胞在临床应用中的独特优势(见表 1)。
在安全性方面,CAR-NK 细胞引发 CRS 和 ICANS 的风险显著低于 CAR-T 细胞,可能与 NK 细胞释放细胞因子的模式和强度不同有关。此外,尚未有 CAR-NK 细胞相关淋巴瘤的报道。
在制备工艺上,CAR-NK 细胞可通过同种异体来源制备,实现 “现货型” 供应,无需依赖患者自身 T 细胞,解决了 CAR-T 细胞治疗中患者无法提供足够自体 T 细胞的难题,且制备流程相对简单,成本更低,有利于扩大治疗可及性。
在靶向性方面,CAR-NK 细胞除通过 CAR 特异性识别肿瘤抗原外,还可利用自身固有免疫受体识别肿瘤细胞,形成双重杀伤机制,可能减少肿瘤因抗原丢失导致的逃逸。
血液系统恶性肿瘤中的 CAR-NK 细胞治疗
CAR-NK 细胞产品是对抗血液系统恶性肿瘤的有前景的新武器。与 CAR-T 细胞类似,CAR-NK 细胞在靶向多种血液系统恶性肿瘤方面具有显著疗效。2018 年,一项 Ⅰ 期临床试验证实了 CAR-NK 治疗的安全性。近年来,针对血液系统恶性肿瘤的方法学和靶向策略取得了广泛进展,多项临床试验正在进行中。
在 B 细胞白血病和淋巴瘤中,靶向 CD19 等抗原的 CAR-NK 细胞在临床前研究中显示出对肿瘤细胞的高效杀伤作用,部分临床试验已进入早期阶段,初步结果显示客观缓解率较高,且安全性良好。
在急性髓系白血病(AML)中,靶向 CD33、CD123 等髓系抗原的 CAR-NK 细胞在体外和动物模型中表现出对 AML 细胞的特异性识别和杀伤能力,临床试验正在评估其疗效和安全性。
在浆细胞骨髓瘤(PCM)中,靶向 BCMA 等抗原的 CAR-NK 细胞已在临床前研究中显示出显著的抗肿瘤活性,部分临床试验正在招募患者,探索其在复发 / 难治性 PCM 中的应用。
细胞因子武装的 CAR
CAR-NK 细胞要发挥有效作用,必须具备增殖能力、稳定性和活化状态,细胞因子可增强这些特性。以往,细胞因子用于体外扩增 NK 细胞,而新方法是整合白细胞介素基因以增强 NK 细胞功能并降低毒性。提供 IL-2、IL-15、IL-18、IL-21 和 IL-24 等细胞因子对刺激和改善 NK 细胞活性至关重要。
IL-2 可强烈刺激 NK 细胞和 CD8+T 细胞,但高剂量使用可能引发严重的毒性反应。通过基因工程将 IL-2 基因整合到 CAR-NK 细胞中,可实现细胞因子的局部释放,在增强 NK 细胞功能的同时减少全身毒性。
IL-15 在维持 NK 细胞存活和活化中起关键作用,与 IL-2 相比,其诱导 NK 细胞增殖的同时较少引起 T 细胞过度活化,是 CAR-NK 细胞工程中常用的细胞因子之一。
IL-18 可增强 NK 细胞的细胞毒性和 γ- 干扰素(IFN-γ)分泌,与其他细胞因子联合使用可协同增强 CAR-NK 细胞的抗肿瘤效应。
结论与未来展望
随着 CAR-NK 细胞治疗的不断发展,其在血液系统恶性肿瘤及其他领域的应用潜力巨大。CAR 工程的进步,尤其是多靶点 CAR 的开发,拓宽了治疗选择范围,可应对抗原异质性和耐药机制。此外,细胞因子支持、联合治疗和基因编辑技术的整合为增强 CAR-NK 细胞疗效提供了有前景的途径,同时有望进一步提高治疗的安全性和特异性。
未来研究需要解决以下挑战:进一步优化 CAR-NK 细胞的制备工艺,提高生产效率和一致性;深入研究 CAR-NK 细胞在体内的持久性和归巢机制,以延长其抗肿瘤作用;探索与其他疗法(如化疗、免疫检查点抑制剂)的联合应用策略,以协同增强疗效;解决肿瘤微环境对 CAR-NK 细胞功能的抑制作用,通过基因编辑技术敲除抑制性受体或过表达共刺激分子,改善 CAR-NK 细胞在免疫抑制性微环境中的活性。
总之,CAR-NK 细胞疗法为血液系统恶性肿瘤患者提供了一种安全、可及且有效的治疗选择,随着技术的不断创新和研究的深入,其有望在未来癌症治疗中发挥更重要的作用。