CAR-NK细胞治疗
站在巨人的肩膀上，做一名知识的搬运工诊断世界     临床试验是创新药物研发过程中不可或缺的重要一环，推动创新药物从基础研究走向成熟。首例基因编辑的猪心脏移植走向临床治疗，异种器官移植向临床研究迈出了关键性一步，未来有望解决人体器官供体不足的问题。借鉴CAR-T成功的技术和经验，CAR-NK细胞治疗成为冉冉升起的肿瘤细胞治疗新星，目前多个研究项目已进入临床试验阶段。噬菌体疗法已经通过医疗技术服务的方式临床治愈多例超级细菌感染的患者，未来期待研发出标准化的噬菌体疗法，解决耐药菌感染的世界性难题。CAR-NK细胞治疗自然杀伤细胞(Natural Killer Cell)，也被称作NK细胞，是机体重要的免疫细胞，是一类无需预先致敏就能直接识别细胞表面配体，从而非特异性杀伤肿瘤细胞和病毒感染细胞的淋巴细胞，被誉为人体抗癌的第一道防线。NK细胞具有细胞毒性效应，能自发杀伤肿瘤细胞和病原体，并参与机体的抗肿瘤免疫监视和免疫应答。自从20世纪70年代人们第一次观察到NK细胞的存在，就对这种免疫细胞的杀伤作用产生了极大的兴趣。近些年，随着多款CAR-T细胞疗法获批上市，并在临床上取得了很好的效果，工程化的免疫细胞治疗越来越受到重视。，例如自体T细胞来源有限，异体T细胞可能导致移植物抗宿主病，CAR-T细胞治疗可能会产生细胞因子释放综合征以及神经毒性等严重的副作用。而NK细胞具有更强的肿瘤细胞毒性，来源丰富，异体NK细胞通常不会引发宿主抗移植反应，仅分泌少量的细胞因子等优点，人们将工程化技术开始转移到NK细胞上。CAR-NK细胞治疗是通过基因工程修饰，在NK细胞表面表达能够和肿瘤特定抗原结合的嵌合抗原受体(CAR)，通过基因工程改造后形成CAR-NK细胞。将细胞回输人体后，CAR-NK能够特异性识别带有特定抗原的肿瘤细胞，引发免疫反应从而达到清除肿瘤细胞的目的。功能性CAR分子由胞外细胞域、跨膜结构域和胞内信号结构域三个结构域组成。胞外细胞域包含单链可变片段(scFv)，通常来源于抗体，能够特异性识别癌细胞上表达的肿瘤抗原。跨膜结构域将CAR结构锚定在NK细胞膜上。一旦CAR识别并被其特异性抗原触发，CAR的细胞内活化结构域就会发出信号，从而产生促进靶细胞杀伤的下游过程。CAR结构的设计对于CAR-NK细胞的免疫治疗效果发挥着关键作用，因而有别于CAR-T细胞的设计，有着其特有的设计方法。胞外细胞域由短信号肽、scFv和铰链区组成。短信号肽将CAR结构引导至NK细胞膜上，常用的短信号肽为CD8a短信号肽。scFv是CAR的肿瘤抗原结合结构域，由拟治疗的肿瘤特异性抗原所决定。铰链区将scFv连接到跨膜结构域上，最常采用的为CD8α铰链区，其它的还有CD28、IgG Fc结构域和DAP12等。CAR-NK最常用的跨膜结构域改造于CD3ζ、CD8和CD28，另外，基于NKG2D、2B4和DNAM1的改造目前处于研究阶段。胞内信号结构域的数量和组合方式决定着CAR-NK细胞未来的研究设计方向。胞内信号结构域是CAR结构设计的重点，激活信号的多少决定了CAR的代次。第一代CAR-NK细胞与CAR-T细胞一样，只含有CD3ζ信号。第二代和第三代CAR分别携带2个和3个激活信号。第二代CAR中， CD3ζ被普遍用作主要的激活域，另外一个激活信号常被设计为CD28、CD137、2B4等。第三代CAR常见的胞内信号结构域为CD28-CD137-CD3ζ、CD137-2B4-CD3ζ。第四代CAR在第三代的基础上引入细胞因子，从而增强细胞的持久性和抗肿瘤活性。由于同种异体NK细胞具有低GVHD风险的特性，决定了NK细胞来源多样化，可以从外周血(PB)、脐带血(UCB)、人类胚胎干细胞(HESC)、诱导多能干细胞(iPSC)甚至NK-92细胞系中产生。目前CAR-NK细胞临床试验多采用NK-92细胞系，因为该细胞系是一个均匀的细胞群，并且具有无限体外增殖能力。但是由于其来源于肿瘤细胞系，具有潜在的致瘤风险，在人体输注前必须进行辐射处理。PB-NK表达大部分激活受体，细胞毒性强，是NK细胞的重要来源。由于具有无限增殖能力，HESC和iPSC也是CAR-NK细胞的重要来源。与分化的NK细胞相比，HESC和iPSC可以更稳定表达CAR。同时，需要关注HESC和iPSC来源的NK细胞成熟和伦理问题。随着基因编辑技术的进步，多种基因编辑技术被用于改造NK细胞来生产CAR-NK细胞。慢病毒或逆转录病毒转导、裸质粒DNA转染、转座子介导的DNA整合、mRNA电穿孔以及CRISPR-Cas9基因敲入策略等基因编辑技术被用于CAR结构的导入。慢病毒和逆转录病毒转导是最常用的系统，但是如何在保持NK细胞良好活力的同时获得较高的病毒转导效率是CAR-NK细胞治疗的一个挑战。目前，解决该问题的思路是通过改变细胞的电荷或上调靶细胞受体的表达，从而提高病毒转导效率。多个CAR-NK进入临床试验，新一代细胞免疫治疗新星在冉冉升起。据Patsnap新药情报库数据显示，目前有34项CAR-NK药物进入临床试验阶段，最快的已经进展到2期临床试验。另外还有77项CAR-NK处于临床前研究，为CAR-NK药物发展积蓄力量。从靶点看，研究处于前10的靶点分别是CD19、BCMA、CD33、GPC3、CD70、CD38、CD22、HER2、MSLN和KLRK1等。CAR-NK已经被用于治疗血液恶性肿瘤和多种实体瘤。目前根据已公布的临床数据看，CAR-NK细胞治疗显现出较好的临床疗效和安全性，没有出现细胞因子释放综合征和神经毒性。尽管最近取得了进展，CAR-NK仍然面临着一些挑战。这些挑战包括如何提高细胞增殖效率，更有效地激活细胞毒性；寻找最佳的CAR构建改造方法；CAR-NK细胞冻存解冻后细胞的存活率和细胞毒性可能降低的问题；抑制性的肿瘤微环境，包括肿瘤微环境中的免疫抑制分子、免疫抑制细胞和妨碍免疫细胞功能的不利环境等对CAR-NK的抑制作用等。对于CAR-NK细胞治疗的研究目前还处于临床前和临床阶段，相信未来随着研究的不断深入，基于NK细胞良好的抗肿瘤效果，CAR-NK细胞疗法也会展现出显著的临床效果，期待着CAR-NK这颗细胞治疗的新星冉冉升起。-End-点赞、  关注、   转发声明：本微信稿件和图片视频均来源于网络，仅用于分享，如涉及版权等问题，请尽快联系我们，我们第一时间更正或删除，谢谢！