《Cellular Immunology》：Next-generation CAR-NK therapies: molecular engineering strategies for solid tumors
编辑推荐：
•NK细胞中的CAR结构域激活了CAR-NK细胞的细胞毒性信号通路。•IL-15/IL-21的表达和基因编辑改变了CAR-NK细胞的代谢和功能。•已在CAR-NK模型中直接测试了CISH、CREM和TIGIT基因的编辑效果。•缺氧、营养缺乏和基质屏障会抑制CAR-NK的活性。•C
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NK细胞中的CAR结构域激活了CAR-NK细胞的细胞毒性信号通路。
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IL-15/IL-21的表达和基因编辑改变了CAR-NK细胞的代谢和功能。
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已在CAR-NK模型中直接测试了CISH、CREM和TIGIT基因的编辑效果。
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缺氧、营养缺乏和基质屏障会抑制CAR-NK的活性。
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CXCR1的表达和DRP1的缺失影响了固体肿瘤中的CAR-NK细胞迁移及缺氧状态。
引言
自然杀伤（NK）细胞是一类先天性的淋巴细胞，能够在无需预先抗原致敏的情况下，对病毒感染细胞和恶性细胞迅速发挥细胞毒性作用[1],[2]。NK细胞的活化依赖于能够识别目标细胞上应激相关配体及主要组织相容性复合体（MHC）I类分子的激活受体和抑制受体。活化的NK细胞通过 perforin和granzymes 杀死目标细胞，并产生干扰素-γ（IFN-γ）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）。与T细胞不同，NK细胞不需要通过MHC限制性的T细胞受体来识别抗原，并且即使目标细胞MHC I类分子表达减少，仍能保持对肿瘤细胞的细胞毒性[3],[4],[5]。
然而，传统的NK细胞在应对实体瘤时存在一些局限性。内源性激活受体无法针对特定的肿瘤抗原提供高度特异性；抑制受体在与配体结合后会抑制细胞毒性信号通路；输注后的NK细胞丢失、趋化因子引导的迁移能力不足、缺氧、营养缺乏、TGF-β信号通路的作用以及基质屏障都会降低NK细胞在实体瘤中的活性。CAR工程通过实现肿瘤抗原识别、增强NK细胞相关的细胞内信号通路、调节细胞因子表达以及删除抑制基因来克服这些难题。含有DAP10、DAP12、2B4、FcRγ或CD3ζ的CAR结构域能够激活NK细胞的细胞毒性信号通路，而IL-15或IL-21的表达则有助于维持细胞的存活和效应功能。趋化因子受体的表达可以增加CAR-NK细胞在肿瘤内的浸润，而对抑制分子的基因编辑则可以减少肿瘤内的抑制性信号传导。
章节片段
NK细胞活化及效应功能的分子信号传导和代谢调控
NK细胞约占循环外周血单核细胞（PBMCs）的5-15%[7],[8]。与T细胞和B细胞不同，NK细胞缺乏通过基因重排产生的抗原特异性受体。NK细胞的活化是通过识别正常细胞、病毒感染细胞或恶性目标细胞上的配体的种系编码激活受体和抑制受体来启动的[2],[9],[10],[11]。这种受体系统使得NK细胞能够在无需抗原的情况下立即发起细胞毒性反应。
CAR-NK细胞中的分子工程策略
CAR-NK工程包括对CAR结构的修改、优化细胞内信号通路、促进NK细胞存活的细胞因子表达以及促进肿瘤浸润的受体表达[42],[43]。经过改造的NK细胞相关信号通路能够通过减少下游信号介质的持续性磷酸化来抑制非配体诱导的活化。分子工程策略和细胞内信号传导机制的改进……
肿瘤微环境对CAR-NK细胞活性的调控
CAR-NK细胞在血液系统恶性肿瘤中显示出临床疗效；然而，在实体瘤中的抗肿瘤反应仍然有限，这主要是由于肿瘤微环境（TME）中的免疫抑制信号通路所致。缺氧、营养缺乏和细胞外酸性环境会降低CAR-NK细胞的代谢活性和细胞毒性。可溶性抑制介质及基质屏障也会抑制CAR-NK细胞的活化及其在肿瘤中的浸润。主要影响CAR-NK细胞活性的TME相关因素包括……
CAR-NK疗法的临床应用及当前挑战
早期临床研究表明，CAR-NK细胞相较于传统的CAR-T疗法具有较低的毒性，尤其在血液系统恶性肿瘤中表现不俗[77],[78]。CAR-NK疗法的临床评估主要集中在血液系统恶性肿瘤上，但早期研究也涵盖了胶质母细胞瘤、前列腺癌和肝细胞癌。由于不存在移植物抗宿主反应，这为冷冻保存的同种异体CAR-NK产品的开发提供了支持……
讨论
删除CISH基因后，IL-15表达的CAR-NK细胞的AKT-mTORC1活性、MYC基因表达、糖酵解能力和抗肿瘤活性均得到提升。删除CREM基因增强了CAR和IL-15诱导的效应功能。删除TIGIT基因在原代人类GD2 CAR-NK细胞中提高了连续杀伤能力和肿瘤控制效果，但在GD2-CAR NK-92细胞中并未增加细胞毒性。删除DRP1基因也能在缺氧条件下保持CAR-NK细胞的细胞毒性。这些结果表明……
作者贡献声明
Mi Eun Kim： 负责撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据验证、资源整理、定性分析及概念构建。Yeeun Lim： 负责初稿撰写、数据验证、资源整理、定性分析。Jun Sik Lee： 负责撰写、审稿与编辑、初稿撰写、结果可视化、资源整理、项目管理、资金筹集、数据分析及概念构建。
资金支持
本研究得到了韩国政府（MSIT）资助的韩国国家研究基金会（NRF）的资助。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究结果的已知利益冲突或个人关系。
Mi Eun Kim | Yeeun Lim | Jun Sik Lee
