NK细胞图鉴（二）
靶向CD8+T细胞的免疫检查点阻断疗法正在推动癌症临床治疗的一场革命，而越来越多的证据表明，NK细胞有望成为用于开发下一代癌症免疫疗法的“主力军”。
6月24日，来自澳大利亚莫纳什大学的3位科学家在Nature Reviews Cancer上最新发表了一篇题为“The cancer–natural killercell immunity cycle”的综述文章，讨论了有关“NK细胞是保护性抗肿瘤免疫反应中一种关键免疫组成”的近期临床证据，分析了癌症-NK细胞免疫循环（cancer–NK cell immunity cycle）的主要阶段，概述了25种肿瘤类型中NK细胞基因表达的预后价值。此外，研究者们还讨论了NK细胞的角色如何随着肿瘤进展而演变，为靶向NK细胞来增强癌症免疫治疗响应率提供了新的机会。
该综述中的几张图清晰概述了“肿瘤细胞与NK细胞的相互作用”、“癌症中NK细胞的预后价值”、“NK细胞介导肿瘤免疫编辑和逃逸”等方面的信息。
一、肿瘤细胞与NK细胞的相互作用
上图是已知的主要NK细胞受体及其对应的肿瘤细胞配体的示意图。成熟的人类NK细胞会表达一系列的种系编码的刺激性和抑制性受体。肿瘤配体和NK细胞受体的表达水平决定了NK细胞是否会杀伤肿瘤细胞。一些被研究的较为深入的受体-配体对包括NKG2D-MIC/ULBP、LFA1-ICAM1、NKp30-B7-H6、CD28H-B7-H7、NKp44-HLA-DP、CD2-CD58、2B4-CD48、DNAM1/TIGIT/CD96-CD155/CD112、KIR2DL1/KIR2DL2/KIR2DL3-HLA-C、NKG2A/NKG2C-HLA-E等。
NK细胞还会表达多种激活的细胞因子（如IL-15、IL-21、IL-18和IL-12）的受体，以及免疫抑制因子（如TGF-β、activin-A）的受体。这些受体的平衡也影响着NK细胞受体信号的整合，最终控制NK细胞的激活与肿瘤细胞裂解。
二、癌症中NK细胞的预后价值
上图显示，皮肤黑色素瘤（SKCM）、肺腺癌(LUAD)等癌症因编码多种NK细胞受体及其相关细胞因子和配体的基因，以及编码影响淋巴细胞活性的细胞因子的基因高表达，往往具有较好的预后。相反，一些癌症类型，如葡萄膜黑色素瘤（UVM）显示出了与这些基因高表达相关的较差的预后。
三、癌症-NK细胞免疫循环
NK细胞在癌症发生和发展过程中发挥多种免疫功能。
Sep 1：NK细胞负责识别处于应激或早期转化状态的细胞，能够直接杀伤敏感细胞（激活性配体/抑制性配体比率较高的细胞）。
Sep2和Sep3：由于NK细胞优先杀伤敏感细胞，因此肿瘤进化出了应对策略，减少对NK细胞敏感的肿瘤变体的数量（Sep2），增加对NK细胞耐药的肿瘤变体的数量（Sep3）。
Sep4：最终的结果是原发性肿瘤的形成，这种肿瘤可能通过调节肿瘤配体的表达或通过形成免疫抑制肿瘤微环境（这种微环境由骨髓来源的抑制性细胞浸润和/或产生驱动）来逃避NK细胞的免疫监视。
Sep5：如果肿瘤及其微环境的进化导致NK细胞配体或因子的重新表达(step 5a)， NK细胞还能够通过趋化因子(如XCL1和XCL2)的产生驱动肿瘤炎症，使肿瘤成为免疫学上的“热肿瘤”。如果这一步没有发生，那肿瘤依然是免疫学上的“冷肿瘤”(step 5b)。
Sep6：传统的1型树突状细胞(cDC1s)可被招募到“热肿瘤”中，然后将肿瘤新抗原(NeoAgs)呈递给淋巴结中的CD8+T细胞。
Sep7和Sep8：接着，新抗原特异性（neoantigen-specific）CD8+ T细胞会迁移到表达NK细胞来源的CC-趋化因子配体5(CCL5)的免疫学“热肿瘤”中，引发抗肿瘤免疫（Sep7），导致肿瘤消退（Sep8）。
Sep9：活化的肿瘤特异性CD8+ T细胞会产生干扰素-γ (IFN-γ)，后者会诱导肿瘤细胞上抑制性配体（如PD-L1）的表达。CD8+T细胞调节性受体PD-1与PD-L1相互作用后会损害CD8+T细胞的抗肿瘤反应，导致肿瘤抵抗。
Sep10：不过，这种肿瘤抵抗可以通过免疫检查点阻断疗法（PD-1/PD-L1抗体）来克服，这些抗体可以恢复CD8+ T细胞的抗肿瘤免疫(step 10a)。然而，在许多病例中，肿瘤对免疫检查点阻断治疗没有反应(step10b)。
Step 11：在某些情况下，最初对免疫检查点阻断疗法有反应的肿瘤可通过使编码向CD8+ T细胞呈递新抗原所需蛋白（如JAK1、JAK2、β2-microglobulin）的基因发生突变来进化出耐药性。
Step 12：由于对免疫检查点阻断疗法耐药可能与主要组织相容性复合体I类(MHC-I)丢失有关，因此，对免疫检查点阻断疗法耐药的肿瘤可能对NK细胞免疫更加敏感，提示了一个新的治疗方向——靶向NK细胞。（补充知识：正常情况下，当T细胞将癌细胞表面呈现的一种肽片段（即抗原）识别为外来物时，就会触发免疫反应。而细胞毒性T细胞表面T细胞受体（TCR）对肿瘤抗原的这种识别依赖于癌细胞表面上MHC-I类分子对抗原的呈递。越来越的研究显示，MHC分子失去呈递肿瘤抗原的能力也是癌细胞逃避免疫系统攻击的一种解释。而由于MHC-I是NK细胞抑制性受体的一个配体，因此，靶细胞上MHC-I分子的减少或缺失可降低源于NK细胞的抑制性信号的强度，促进NK细胞的激活。）
由于“冷肿瘤“或不响应免疫检查点阻断疗法的肿瘤无法释放抗肿瘤免疫力，这些肿瘤类型可能会获益于基于NK细胞的治疗途径，这类治疗的目的是增加肿瘤炎症，重启step 5a中的癌症-NK细胞免疫循环。
四、NK细胞介导的肿瘤免疫编辑和逃逸
上图a显示，细胞转换的早期事件能够诱导激活性NK细胞受体（MICA、MICB、B7-H6、CD58、ICAM1）相应的配体的表达，并改变抑制性self-ligands（HLA-C和HLA-E）的表达。强烈的致癌事件可能导致大量对NK细胞具有不同免疫原性的肿瘤细胞，这种对NK细胞免疫原性的差异是基于激活性和抑制性配体的平衡，以及可溶性因子（诸如IL-15一样的刺激性细胞因子）或免疫抑制因子（NK细胞受体裂解的肿瘤配体或TGF-β）的产生。
NK细胞敏感性肿瘤变体（绿色肿瘤细胞，这些细胞中激活性配体或因子的表达强于抑制性配体或因子的表达）在遭遇成熟的NK细胞后会优先被杀死，从而形成经NK细胞“编辑“过的肿瘤细胞池（NK cell ‘edited’ pool of tumour cells）。图b显示，在NK细胞“编辑“过的肿瘤细胞池中，对NK细胞抵抗的肿瘤变体（紫色肿瘤细胞，这些细胞中激活性配体或因子的表达弱于抑制性配体或因子的表达）将会进化，并且随着时间的推移，如果NK细胞的抗肿瘤活性保持不变，它们就会成为主导性的肿瘤细胞克隆，导致NK细胞“逃逸”肿瘤细胞池的形成。
五、过继NK细胞疗法
CAR-T细胞疗法在治疗复发难治性白血病方面的成功，以及可用于制造复杂细胞治疗产品的新兴基因修饰技术的兴起导致了过继细胞治疗领域的爆发。不过，一些局限性阻碍了CAR-T细胞疗法的广泛应用，包括物流、交货周期、生产自体产品的成本、潜在的毒性（例如，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))、与管理这些毒性有关的间接成本、对实体肿瘤疗效有限。为了克服这些障碍，业界对同种异体CAR产品进行了快速投资，包括同种异体CAR-T细胞，CAR-巨噬细胞以及CAR-NK细胞。NK细胞产品的主要优势在于，在同种异体的情况下，NK细胞被认为是安全的，因为它们不会导致CRS、ICANS或移植物抗宿主病(GvHD)，因此可以作为完全“现货型”产品使用。这无疑将降低生产的直接成本（因为它可以批量生产，而不是针对每个患者进行个性化生产)，以及与物流和患者监控相关的间接成本。
自体CAR-T细胞的生产和使用与新兴的同种异体CAR-NK细胞产品的比较如下图所示。对于自体CAR-T细胞疗法，患者在医院接受治疗，并在那里进行数周的毒性监测和处理(见图a部分)。对于同种异体CAR-NK细胞疗法，产品可以以多种剂量进行冷冻和存储，用于不同的患者，并在需要时使用“现成”的产品。由于迄今为止未观察到CRS和/或ICANS，因此接受同种异体CAR-NK细胞治疗可能无需住院(见图b部分)。
近期，美国首个CAR-NK细胞临床试验（NCT03056339）结果揭晓，数据积极。11例患者(5例CLL、6例NHL)中有8例可响应脐带血来源的CD19 CAR-NK细胞治疗，且没有出现主要的毒性作用（CRS、ICANS等），其中，有7例患者在给药30天内表现出癌症完全消失的迹象。此外，靶向mesothelin (NCT03692637)、CD22(NCT03692767)、rOBO1(NCT03940820)、PSMA (NCT03692663)、NKG2D(NCT03415100)、CD7(NCT02742727)、BCMA (NCT03940833)的CAR-NK细胞疗法的I期和II期临床试验也正在进行中。
同种异体CAR-NK疗法的一个挑战是，注射到体内后会受到患者T细胞的排斥，因此必须优化宿主环境以及T细胞消耗来减少排斥反应。另一个需要注意的点是，CAR-NK在识别肿瘤抗原后不会发生细胞增殖，而细胞因子驱动的CAR-NK细胞增殖取决于患者的适应程度。为了改善CAR-NK的持久性，有团队使CAR-NK也同时表达IL-15来支持CAR-NK在体内的存活，也有团队通过删除CISH（cytokine-inducible sH2-containing）来增强NK细胞产品对IL-15的响应。
六、小结
NK细胞已成为癌症免疫治疗的主要靶点。基于NK细胞的免疫疗法在诱发肿瘤杀伤和肿瘤炎症以及随后的抗肿瘤CD8+T细胞反应方面的潜力值得进一步探索。NK靶向疗法与免疫检查点阻断疗法的联合有望形成协调的抗肿瘤免疫力，克服肿瘤免疫抑制以及对免疫检查点阻断疗法的耐药性。尽管目前科学家们对NK细胞相关调节通路的基础理解不如CD8+T细胞透彻，但由于NK细胞展现出了增强免疫检查点阻断疗法疗效的潜能，相关的研究投入会随之增加，因此，在不久的将来，有望鉴定出新的NK细胞特异性免疫治疗靶点，用于新型癌症免疫疗法的开发。
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相关论文：
[1] Nicholas D. Huntington et al. The cancer–natural killer cell immunity cycle. Nature Reviews Cancer (2020).
新靶点
NKG2A | GARP | CD22 | LIF | CDK2 | WWP1 | VCAM1 | Flower | CD24 | Gingipains | DES1 | GPR139 | DHX37 | CXCL10-CXCR3轴 | 628个靶点 | CA19-9 | PTPN2
新疗法
双特异性抗体 | PROTACs技术 | 第四代EGFR抑制剂 | RNAi药物 | GCGR抗体 | AMPK激动剂 | 神奇胶囊| CAR-T疗法 | 降胆固醇新药 | 光照+声音 | 调节代谢 | 基因治疗 | 先天免疫 | 细胞治疗 | 智能i-胰岛素 | 胎盘干细胞 | 河豚毒素 | 感冒病毒 | 肠道细菌 | 肿瘤疫苗 | 溶瘤病毒 | 艾滋病毒疫苗 | IL-12 | 纳米颗粒 | 口服胰岛素 | PARP抑制剂 | ADC药物 | KRAS抑制剂
新机制
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