《科学转化医学》：增强型自然杀伤细胞可抑制小鼠体内的实体瘤

斯坦福大学医学院的研究人员及其同事找到了一种增强自然杀伤细胞抗癌能力的方法。在小鼠实验中，增强后的细胞能够穿透实体瘤并抑制其生长。

　　

科学家在利用人体自身免疫细胞治疗所谓的血液肿瘤（即血液和淋巴系统癌症）方面取得了巨大进展。然而，这些强大的细胞疗法对实体瘤却束手无策，因为实体瘤难以接近，而且会分泌抑制免疫细胞的信号，阻碍其攻击。

斯坦福大学医学院的研究人员及其合作者在一项新研究中报告称，他们在一种新型细胞疗法方面取得了进展，这种疗法能够更容易地渗透到实体瘤中并克服其防御机制。他们发现了一种方法，可以增强自然杀伤细胞（我们免疫细胞中最形象的细胞）的活性，使其转化为一种特殊形式，这种形式可以驻留在组织内部并杀死肿瘤细胞。

“我们发现，这些组织驻留的自然杀伤细胞比传统的自然杀伤细胞更容易浸润到实体瘤中。这一结果具有很强的可重复性，非常显著，也非常清晰。”John Sunwoo博士说道。他是医学院爱德华·C·和艾米·H·塞沃尔讲席教授，也是上个月发表在《科学转化医学》杂志上的这项研究的资深作者。

该研究的共同第一作者是：耳鼻喉科前博士生 Nina Horowitz 博士；Sunwoo 实验室的博士后研究员 Imran Mohammad 博士；以及 Sunwoo 实验室的高级科学家 June Ho Shin 博士。

研究人员在小鼠身上测试了这种疗法，发现这些特殊的自然杀伤细胞能够减缓多种实体瘤的生长。当与一种能够帮助自然杀伤细胞靶向癌细胞的抗体疗法联合使用时，这种疗法能够更有效地抑制肿瘤生长。

自然杀伤细胞的另一个优点是，当从一个人转移到另一个人时，不会引起免疫反应——这意味着，与大多数免疫疗法（由每个患者自身的细胞制成的个性化产品）不同，基于这些超强自然杀伤细胞的疗法可以批量生产、冷冻并提供给任何需要的患者。 

“这几乎就是一种现成的药物了，”John Sunwoo说。“它可以让更多类型的患者更容易获得细胞疗法。”

相互矛盾的证据

自然杀伤细胞最早于20世纪70年代被发现，并因其能够立即识别和摧毁异常细胞（例如癌细胞和病毒感染细胞）而得名。与其他白细胞（包括B细胞和T细胞）不同，自然杀伤细胞无需事先接触目标即可发挥作用，因此它们是极具价值的快速反应细胞。

免疫学研究大多集中于循环免疫细胞——包括B细胞、T细胞、自然杀伤细胞等在内的游牧细胞群，它们通过血液循环到达感染和疾病部位。但其中一些细胞最终会定居在组织内，并发展出适应新环境的功能。

“长期以来，人类免疫学和疾病的研究主要集中在血液免疫细胞上，随着工具和生物信息学的进步，我们现在开始更多地关注组织中发生的事情。对于大多数免疫细胞来说，组织才是发挥作用的地方。”

例如，组织驻留自然杀伤细胞存在于皮肤、黏膜、肺和肝脏中。但关于它们在这些组织中的作用，存在相互矛盾的证据。一些研究发现，组织驻留自然杀伤细胞杀伤力较弱，甚至具有免疫抑制作用；而另一些研究则发现它们是高效的杀伤者。

“它们可能会根据微环境和组织中的某些线索采取不同的功能，并分化成某种亚群”。

免疫抑制性组织驻留自然杀伤细胞在某些情况下是有益的，例如在妊娠早期子宫内膜中，它们有助于防止免疫系统攻击胎儿细胞，并促进胎盘生长。而对抗癌症则需要另一种类型的细胞。 

金发姑娘食谱

证据表明存在两种不同类型的组织驻留自然杀伤细胞，但它们的身份以及它们是如何发育的，在很大程度上仍然是个谜。

在这项新研究中，John Sunwoo团队从人类献血者体内分离出循环自然杀伤细胞，并将它们暴露于不同的信号组合中——就像细胞信号的配方一样。

他们知道，关键成分是TGF-β，即转化生长因子β，它是一种多功能信号蛋白，由包括肿瘤细胞在内的多种细胞类型释放，并参与多种细胞类型的分化。但只需少量即可发挥很大作用。

“这就像童话故事里的金发姑娘一样，如果给予适量的TGF-β信号，自然杀伤细胞就会驻留在组织中，对恶性细胞产生强大的毒性。如果TGF-β过多，它们虽然仍然会驻留在组织中，但功能会受到抑制，失去杀伤作用，你需要以恰到好处的剂量和方式将TGF-β传递给自然杀伤细胞。”

通过比较不同的配方，他们发现TGF-β是使自然杀伤细胞驻留于组织所必需的，但持续供应TGF-β会导致杀伤细胞活性降低。相反，将自然杀伤细胞暴露于寿命短暂的人类上皮肿瘤细胞（这些细胞会短暂释放活性TGF-β）中，则能产生高效的杀伤细胞。值得注意的是，他们发现，自然杀伤细胞需要与上皮肿瘤细胞直接接触，而不仅仅是邻近，这表明其他激活信号也必不可少。

“这两种组织驻留的自然杀伤细胞群体看起来非常相似，它们有一些相同的特征和需求，但其功能似乎处于光谱的两端，”孙武说。

研究人员对这两种组织驻留细胞类型之间的相似性和差异进行了梳理。例如，两者均表达表面蛋白CD49a和CD103，但只有高效杀伤型细胞才表达CD39。这些细胞在诱导细胞死亡方面也具备更完善的工具，包括穿孔蛋白（perforin），它能穿透靶细胞形成孔洞，以及通过这些孔洞释放的杀伤因子颗粒酶A（granzyme A）。

控制肿瘤生长

凭借一种可靠的配方，可产生超强的天然杀伤细胞，Sunwoo团队证明这些细胞能够侵入在培养皿中生长的肿瘤类器官。当注射到小鼠体内后，这些细胞可在数天至数周内减缓多种实体瘤的生长，包括源自人类黑色素瘤和头颈部鳞状细胞癌的肿瘤。

当研究人员将超强活性的自然杀伤细胞与西妥昔单抗（一种可标记特定肿瘤细胞以促进其被摧毁的单克隆抗体治疗药物）联合使用时，效果最为显著。Sunwoo表示，西妥昔单抗已获批用于转移性结直肠癌和晚期头颈部鳞状细胞癌，但作为单一疗法效果并不理想。

一个月后，单次联合治疗的剂量对小鼠肿瘤的抑制效果远超单独使用任一疗法，且未表现出不良反应。“即使在第30天，当其他小鼠出现疾病时，接受联合治疗的小鼠看起来非常健康，”孙武表示，但他警告不要过度从动物实验推断到人类，并补充道：“这仅仅是一种概念验证。”

他和同事们目前正在计划对晚期鳞状细胞癌患者进行联合治疗的I期临床试验，该试验可能在年底前启动，前提是获得美国食品药品监督管理局的批准。

他已研发并申请专利，将一种技术用于大规模转化和扩增超活性天然杀伤细胞（即细胞毒性组织驻留型天然杀伤细胞）。仅需一名捐赠者的天然杀伤细胞，便可在约两周内生成大约20剂的细胞治疗药物。

“它们会被冷冻保存，这样我们就可以制作出大量剂量并分发给不同的患者，”孙武说，“不会出现延误。”