前沿：NK细胞疗法进展

作者：张馨予

随着近年来对生命机制探索的深入，大量新兴生物技术纷纷涌现，在道阻且长的癌症“攻坚战”中为我们增添了几分底气。如今治疗癌症的临床手段已拥有“组合招式”，包括“外力干预拳法”—手术、化疗、放疗、靶向治疗、蛋白降解疗法等，以及“内力增强心法”—免疫疗法（Immunotherapy）、细胞疗法（Cell Therapy）、基因疗法（Gene Therapy）等。细胞疗法是近年来研发和临床转化的热门方向，其中嵌合抗原受体（Chimeric Antigen Receptor, CAR）修饰的T细胞（CAR-T）创新疗法已率先获批作为药品用于临床治疗。受此启发，研究者们沿袭相似的工程化改造技术以探索其他免疫细胞的临床转化可能性，代表性的包括肿瘤浸润淋巴细胞（Tumor Infiltrating Lymphocyte, TIL）、自然杀伤细胞（Natural Killer Cell, NK Cell）、恒定自然杀伤T细胞（Invariant Natural Killer T Cell, iNKT Cell）、调节性T细胞（Regulatory T Cell, Treg）、γδ T细胞、巨噬细胞（Macrophage）、树突状细胞（Dendritic Cell, DC）等。

NK细胞作为一类无需抗原预先致敏即可非特异性杀伤肿瘤细胞的先天淋巴细胞，不少研究者和创业团队已躬身入局推进基于NK细胞的创新疗法，特别是CAR-NK细胞疗法；据Market Research Guru咨询机构的调研，全球NK细胞疗法市场规模2021年达到3.40亿美元，预计2028年将增长至10.09亿美元，年均复合增长率（Compound Annual Growth Rate, CAGR）将达16.8%。当下NK细胞疗法多数仍处于临床前及临床研究阶段，虽然挑战多多但却充满希望，本文以NK细胞疗法为主题，观今朝以望未来，以享诸君。

一

NK细胞及其生物学特征、功能和调控

（一）NK细胞概述

NK细胞是一种固有淋巴样细胞（Innate Lymphoid Cell, ILP），是紧随T细胞、B细胞之后的第三大类淋巴细胞；其形体较大，含有胞浆颗粒，通常采用“麻子脸”呈现NK细胞这种特征形态（图1）。NK细胞是一个与生俱来的杀手，无需抗原预先致敏即可快速反应并非特异性产生杀伤效果，由此冠名“自然杀伤”。

前沿：NK细胞疗法进展

图1 NK细胞与其他免疫细胞

图片来源： Nat. Rev. Cancer , doi: 10.1038/nrc1252; 康橙投资

NK细胞源自CD34+造血祖细胞（Hematopoietic Progenitor cells, HPCs），发育为淋巴样祖细胞（Common Lymphoid Progenitor, CLP）后，逐渐下调CD34、上调CD56，进而发育为NK细胞（图2）。NK细胞主要存在于淋巴结、骨髓、外周血、肺、脾脏、肝脏等器官内；根据CD56在细胞表面表达密度的多少，NK细胞包括CD56 bright和CD56 dim两个亚群，其中CD56 dimNK细胞占体内NK细胞数量的90%以上（图3）。

图2 NK细胞的发育

图片来源： Cell , doi: 10.1016/j.cell.2020.02.029; 康橙投资

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图3 NK细胞及亚群在体内的分布

图片来源： Cell , doi: 10.1016/j.cell.2020.02.029; 康橙投资

（二）NK细胞的表型及特征

基于细胞表面蛋白表达对细胞进行免疫分型是生物医学研究中的常用方法，实践中多采用流式细胞技术（Flow Cytometry），分型依据是免疫荧光检测信号的有无（采用“+/-”或“positive/negative”表示）以及相对强度（采用“+/++/+++”或“bright/moderate/dim/variable”表示）。对于NK细胞一般采用CD56（有的研究会同时采用CD56和CD16）进行免疫分型，根据荧光亮度差异，将其分为CD56 bright和CD56 dim两个亚群；进一步的研究表明，CD56 bright亚群的细胞表面CD56高表达、CD16和杀伤细胞抑制受体（Killer-Cell Immunoglobulin-Like Receptors, KIRs）低表达，而CD56 dim亚群则反之，呈现CD56低表达、CD16和KIRs高表达的特征（图4）。由于表型不同，NK细胞的CD56 bright和CD56 dim亚群具有不同的生物学功能。

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图4 NK细胞的表型及功能

CD56 brightNK细胞是未成熟的NK细胞，其生物学功能有两方面，不仅是CD56 dimNK细胞的祖细胞，同时也是效应细胞。CD56 brightNK细胞的细胞毒作用较弱，主要依靠分泌细胞因子（Cytokines）、生长因子（Growth Factor）、趋化因子（Chemokine）等发挥其免疫调节作用，例如干扰素γ（Interferon-γ, IFN-γ）、肿瘤坏死因子α（Tumor Necrosis Factor-α, TNF-α）、TNF-β、白细胞介素10（Interleukin-10, IL-10）和粒细胞巨噬细胞刺激因子（Granulocyte-Macrophage Colony-Stimulating Factor, GM-CSF）。CD56 dimNK细胞的细胞因子分泌能力较弱，但是具备天然细胞毒作用和抗体依赖细胞介导的细胞毒作用（Antibody Dependent Cellular Cytotoxicity, ADCC），具有更强的杀伤力。

（三）NK细胞的功能及调控

作为人体抗击癌症的第一道防线，NK细胞在防线中的作用主要包括（图5）：

（1）NK细胞分泌穿孔素（Perforin）、颗粒酶（Granzyme）、颗粒溶素（Granulysin）等具有细胞毒性的溶解性颗粒，诱导靶细胞凋亡。