赶超CAR-T!新型NK免疫细胞治疗在实体肿瘤中大放异彩!

2020-08-05 14:44:26 62

如果现在还有谁没有听说过免疫治疗,那一定是没有关心过癌症治疗领域。什么是免疫疗法?癌症免疫疗法是一种利用免疫细胞,增强免疫细胞的功能来消除癌症的治疗方式。它可以:

  • 帮助免疫系统识别和攻击特定的癌细胞

  • 增强免疫细胞,消灭癌症

  • 为身体提供额外的物质增强人体免疫反应

免疫疗法是当今最火热的癌症治疗方式,被誉为癌症治疗的第三次革命。到目前为止,免疫治疗已经发展出了多种形式:靶向抗体、癌症疫苗、过继细胞疗法、溶瘤病毒、免疫检查点抑制剂、细胞因子和免疫佐剂。

近两年,一种新的癌症细胞疗法逐渐受到关注。研究人员说,自然杀伤(NK)细胞作为一种细胞抗癌疗法更具潜力,它可能会更安全,更便宜,更快速。

对抗实体瘤,NK细胞可能比T细胞更具优势!

MD安德森癌症中心的免疫治疗专家Katy Rezvani说,NK细胞是集功效,安全性和相对易用性为一体理想细胞疗法。

第一,NK细胞不需要抗原呈递,起效更快速。T细胞和NK细胞都能识别并杀死癌细胞,但它们以非常不同的方式进行。

T细胞需要将其靶细胞的一些部分“呈现”给其他免疫细胞,以将它们识别为外来细胞,并使T细胞聚集成攻击模式。

而NK细胞识别癌细胞变化的模式,是免疫系统的第一道防线。情况反馈及时,一旦发现“敌情”,迅速“上报”并启动整个免疫系统的免疫防御和免疫杀伤功能。与T细胞不同,它们直接检测并摧毁受感染和恶性细胞,而不必被激活或“训练”以对癌细胞作出反应。现在已经知道NK细胞通过暴露于称为细胞因子的免疫系统物质而被激活时效果更好。

因此,NK细胞在体内起效更快速。

第二,NK细胞具有更广谱的抗肿瘤作用。由于不需要肿瘤特异性识别,且不会被细胞表面的主要组织相容性复合体(MHC)抑制活性限制。这种广泛的活性意味着,与T细胞不同,NK细胞不需要任何抗原特异性的引发即可提供治疗性抗癌作用, NK细胞可以发挥更更广谱的抗癌功效。NK细胞不仅适合作为基因编辑的工程细胞疗法,也适合单独扩增回输。

第三,没有严重的副作用。目前T细胞治疗必须是自体的,只能使用患者自己的T细胞。这是因为异体T细胞与人类白细胞抗原(HLA)复合物相互作用可能导致致命细胞因子释放综合征或移植物抗宿主病。 

相比之下,NK细胞对HLA复合物的选择要少得多。因此,使用自体或异体的NK细胞不会产生严重的副作用,也不需要与患者免疫匹配,更容易被临床应用。

揭秘NK细胞三大抗癌“特效”
NK细胞最早是1975年发现的,存在于人的血液当中,是免疫系统的“第一反应者”,它就像是一直在体内执勤的巡警,随着血液到处跑,在巡逻时,NK细胞不断接触其他细胞,一旦发现体内出现异常细胞,马上稳、准、狠等一时间处理掉。他们在T细胞部署之前攻击并在靶细胞膜上释放含有穿孔素和颗粒酶的细胞毒性颗粒,引发癌细胞自我毁灭。它们还可以消除体内循环的癌症干细胞,有助于预防转移。

NK细胞在对抗癌症的第一道防线中扮演关键角色,有三大抗癌功效:

一是对肿瘤细胞的直接杀伤:通过释放后穿孔素和颗粒酶或通过死亡受体杀死肿瘤细胞;

二是它通过分泌细胞因子和趋化因子扮演免疫系统的调节细胞角色:自然杀伤(NK)细胞第一个到达肿瘤微环境直接杀伤癌细胞的同时,分泌秘密武器趋化因子,募集树突细胞(CD103 +DC)。然后,活化的树突细胞携带肿瘤抗原到淋巴结,将癌细胞的特征呈递给杀手T细胞,激活T细胞的杀伤功能,T细胞再赶往战场与NK细胞一起杀灭癌细胞。

三是形成ADCC作用(抗体依赖的细胞介导的细胞毒性作用),B细胞找到癌细胞时,就会悄悄的把特异性IgG抗体留在癌细胞身上作为标记提醒NK细胞,见到这个标记的NK细胞就见一个杀一个。在巨噬细胞和B细胞的帮助下,杀癌士气大增。

基于NK细胞的免疫治疗曙光初现!

尽管他们可以迅速进行防御并直接攻击肿瘤细胞,但是人体内NK细胞数量较少,仅占白细胞的10%。并且研究发现,人类到了25岁以后,免疫力下降,NK细胞数量变得更少,肿瘤患者及肿瘤术后患者体内NK细胞的数量及活性都发生了一定的改变,不能非常有效地发挥抗癌作用。
研究人员现在正在开发多种方法来释放NK细胞针对肿瘤的活性,从而提高基于NK细胞的治疗的效力和特异性。目前国际上用于肿瘤免疫治疗的NK细胞策略主要有三大类。

广泛应用的体外活化自体或异体NK细胞治疗
目前国内和国际上专注于“过继性”NK细胞疗法,就是从密切相关的供体收集NK细胞并将其注入患者体内。这已被证明是安全的,并且与T细胞疗法不同,NK细胞不会对受体组织造成移植物抗宿主病。

这种过继细胞回输主要是为了提高体内NK细胞的活性及数量,从人体血液当中抽取50ml,把极少量的NK细胞分离出来再扩增培养,使其数量增加到原来的1000倍,数量达到10亿-50亿个,再回输体内,大量的NK细胞会随着血液全身循环3000次到4000次,把体内的癌细胞,老化细胞,病变细胞,细菌病毒等杀灭一遍,从而达到防癌抗癌,提升免疫力,延长生存期的目的。

目前,中国和美国NK细胞尚未批准进入临床使用,但都在积极开展NK细胞治疗实体瘤的临床试验。在血液系统恶性肿瘤的临床试验以及包括黑素瘤,乳腺癌,卵巢癌,成神经细胞瘤,肾细胞癌,结直肠癌和肝细胞癌在内的实体瘤试验中已被广泛用作免疫疗法。此外作为较早进军免疫治疗的国家,日本是国际上率先批准使用免疫疗法的国家之一,大家可以通过全球肿瘤医生网进行申请和评估。


根据文献报道的案例,国内第一例接受NK细胞治疗的卵巢癌患者,是一名60岁的患者,在2015年确诊为晚期,伴有大量腹水和巨大肿瘤,在接受了体外扩增,高度活化的同种异体NK细胞的治疗后,CA125水平从11,270降至580,所有腹水都消失了。此外,CT扫描的肿块体积减小,并且没有出现副作用,目前处于临床缓解状态。

强强联合!PD-1+NK成为攻击癌症的免疫王炸组合!
除了T细胞外,人类自然杀伤NK细胞也会表达PD-1,并且也具有延长晚期NSCLC患者生存的潜力,那么,将PD-1或者其他抗体药物和NK联合起来会不会组成抗癌的王炸呢?

如抗EGFR的西妥昔单抗,西妥昔单抗可以激活NK细胞的ADCC 效应,并启动NK细胞的适应性免疫应答。

目前这项猜想已被实锤!研究证实检查点治疗与其他NK指导的免疫治疗相结合,可以针对目前对现有疗法无反应的多种类型的肿瘤。

NK细胞中的PD-1在几种癌症中高表达,包括头颈癌,甲状腺癌,霍奇金淋巴瘤(HL),消化道癌(食道癌,肝癌,大肠癌,胃癌和胆道癌),乳腺癌,卡波济肉瘤,肾细胞癌和多发性骨髓瘤。当PD-L1阴性的肿瘤对抗PD-L1治疗有反应时,这种作用可能是由PD-L1 + NK细胞介导的。PD-L1 +用抗PD-L1处理的NK细胞显示出增强的激活和效应子功能。

超越CAR-T!新型CAR-NK疗法更具潜力
嵌合抗原受体改造的NK细胞:能显著提高NK细胞疗效特异性。这个思路和CAR-T的构建类似:CAR包括胞外的识别结构域(如scFv)识别肿瘤特异性抗原;一个跨膜结构域,和一个胞内信号结构域(CD3ζ 链)可以诱导NK细胞的活化。

近期,根据德克萨斯大学安德森分校癌症中心 I / IIa期试验的结果,以CD19为靶点的脐血来源的嵌合抗原受体(CAR)自然杀伤(NK)细胞疗法治疗使患有复发性或难治性非霍奇金淋巴瘤(NHL)和慢性淋巴细胞性白血病(CLL)的患者出现临床缓解,并且没有重大毒性反应。该试验结果发表在《新英格兰医学杂志》上。

在参与该研究的11位患者中,有8位(73%)对治疗有反应,其中7位完全缓解,这意味着他们在中位随访13.8个月时无疾病迹象。

输注后1个月内对CD19 CAR NK细胞疗法的反应明显,并且在输注后1年内确认了这项治疗的持久性。

这是一种新型的疗法,首先需要从脐带血库中存储的脐带血中分离出NK细胞,并对它们进行基因工程改造,引入可识别癌细胞表面靶标的CAR。这些CAR NK细胞回输给患者。







与CAR-T疗法相比,其最大的优势在于不会引起移植物抗宿主病(GVHD),这是一种在CAR-T疗法中常见的由供体T细胞攻击受体中的健康细胞引起的破坏性疾病。由于NK细胞不会引起GVHD,因此可以将它们从供体提供给接受者,而无需进行匹配。这意味着您可以从一个供体中制备多个剂量的CAR NK细胞来治疗多个患者。 从诊断到癌症治疗的时间大大缩短。
NK疗法适合哪些患者?

目前,国内和国际上对于NK细胞免疫疗法有广泛的研究,国内和日本的NK细胞主要针对实体肿瘤,而美国的NK疗法主要针对血液肿瘤。

细胞免疫疗法理论上可以对应任何阶段的癌症,比如:

  • 手术清除病灶后,希望使用细胞免疫疗法提高免疫,清除残存癌细胞,预防复发,延长生存期的患者。
  • 放疗、化疗后,免疫力低下,副作用反应明显(如食欲减退、恶心、脱发、皮肤炎症等),期望增加化放化疗效果的患者。
  • 由于害怕放化疗的毒副作用,希望利用各种治疗手段实现治疗效果的患者。
  • 肿瘤晚期癌细胞已经全身扩散,但常规治疗方法已无能为力,期望延长生存期,提高生活质量的患者。

免疫细胞是保护人体的“健康卫士”,可以清除病原体、衰老及坏死细胞甚至突变的癌细胞。而T细胞,作为免疫细胞家族的主力战将,有时也会“精疲力尽”。
如何有效缓解细胞衰竭,让T细胞满血复活,为人体持续效力,成为科学家们探索的重要方向。
近日,一项发表于《PNAS》(美国国家科学院院报)上的研究报告找到了解决之道!
报告指出:通过回输新鲜的免疫细胞可以逆转T细胞衰竭状态,甚至可以治疗慢性病毒感染!为免疫细胞治疗感染性疾病、癌症开创了新天地。

在慢性病毒感染期间, 抗原特异性CD4 T细胞帮助挽救衰竭的CD8 T细胞

T细胞为什么会衰竭?

T细胞作为免疫细胞的主力军,在人体发生感染时会被激活,大量的T细胞集结起来对抗感染病原,直至病原完全被消灭。
当人体处于急性感染时,一旦抗原被清除或炎症消退,效应T细胞就会分化为记忆性T细胞继续巡逻在体内,并在继发感染后产生强烈的记忆反应,保持持续有效的战斗力,而无需抗原刺激维持。
但当人体处于慢性感染时,抗原和炎症持续存在,T细胞不断受到刺激,处于被激活的兴奋状态,长期如此,T细胞呈一定的规律失去效应功能并最终变成耗竭型。如果感染严重或持续时间过长,T细胞甚至会丢失。

细胞回输可有效缓解衰竭状况

在T细胞中,分为两种细胞,CD4 T细胞为辅助性细胞,CD8 T细胞为主要杀敌细胞。
研究人员通过分析慢性淋巴细胞性脉络膜脑膜炎病毒(LCMV)感染的小鼠实验发现,在长期的病毒感染下,会导致CD4 T细胞的衰竭,而CD4 T细胞的衰竭又直接导致了CD8 T细胞的大量衰竭。

CD4 T细胞在慢性感染小鼠中缓慢收缩
这也是降低T细胞杀敌功能的主要原因,这两种细胞有着相辅相成的作用,而CD4 T细胞在调节慢性病毒感染时CD8 T细胞的反应中起着关键作用。
当研究人员将来自未受到LCMV慢性感染的CD4 T细胞重新回输到LCMV慢性感染的小鼠体内,奇迹发生了!
原本衰竭的CD8 T重新恢复了活力!LCMV慢性感染小鼠体内的CD8 T细胞恢复增殖和细胞因子的产生,降低病毒负担并发挥功效。

CD4 T细胞的回输 有助于增强LCMV特异性CD8 T细胞的反应
作为对照组,研究人员同样将未受感染的CD4 T细胞回输到其他未感染的小鼠体内,而并未发生CD8 T细胞的大量增殖反应。
这些结果表明,重新回输免疫细胞,可以改善因慢性炎症消耗掉的免疫细胞,让机体恢复战斗病原体的功能。

联合PD-1,疗效更加显著

虽然回输的CD4 T细胞能够增强衰竭CD8 T细胞的功能,但这些CD4 T细胞表达了高水平的程序性细胞死亡(PD)-1抑制受体。为了进一步增强CD4 T细胞功效,研究人员开始尝试一种新的方法。
通过回输CD4 T细胞并联合PD-1治疗,产生了令人不可思议的结论:慢性感染小鼠的病毒滴度比未接受联合治疗的小鼠降低了10倍!甚至在某些小鼠体内,基本检测不到病毒的存在!

PD-1阻断改善LCMV特异性CD4 T细胞的功能
研究人员通过阻断PD-1通路增加了回输的LCMV CD4 T细胞产生效应细胞因子的能力,改善了对衰竭CD8 T细胞的拯救,并导致病毒的显著降低。
这些结果表明,CD4 T细胞免疫治疗单独或联合阻断抑制性受体可能是治疗慢性感染和癌症中CD8 T细胞功能障碍的一种有希望的方法。

PD-1阻断补充CD4 T细胞治疗, 增强衰竭CD8 T细胞功能,进一步降低病毒载量
因此,PD-1/PD-L1通路等抑制信号的短期阻断补充了CD4 T细胞的转移,改善了CD8 T细胞的反应,并在慢性LCMV感染期间显著增强了病毒的控制。
在这个缺乏CD4 T细胞帮助的非常严格的慢性LCMV感染模型中,这种显著的病毒减少以前从未没有报道过。这些结果将为进一步支持使用联合治疗来解决慢性感染甚至癌症带来了新方向。
回输细胞即是细胞免疫疗法
细胞免疫疗法简单说就是抽取患者体内的免疫细胞,把肿瘤的特征“告诉”免疫细胞,在体外诱导出可能具有杀伤肿瘤能力的细胞,再输回患者体内进行“战斗”。此类疗法包括LAK,DC,CIK,DC-CIK,CAR-T,TCR-T,NK,CAR-NK,肿瘤浸润性淋巴细胞(TILs)等等。目前,国际上研究进展较多的主要为:

  • DC-CIK联合
  • 自然杀伤细胞(nature killer cells, NK)
  • 树突状细胞(dentritic cell, DC)
  • Car-T细胞
  • 肿瘤侵润淋巴细胞(tumor infiltrating cells,TIL)

随着肿瘤诊疗技术的不断提高和对肿瘤生物学特征的深入认识,细胞免疫疗法不断升级换代,从第一代以LAK细胞为代表、第二代以CIK为代表、第三代以DC-CIK为代表的非特异性细胞免疫治疗,发展到第四代DC-CIK特异性免疫治疗,可以说是越来越精准,靶向针对性更强。目前,预防癌症效果最显著的就是NK细胞免疫疗法,在日本已经获得批文。
认识NK细胞
NK细胞又称自然杀伤细胞,是机体重要的免疫细胞,也是人体防御体系的第一道屏障。NK细胞可以清除损伤或衰老细胞(微生物等)、外来抗原、病毒、畸变及癌变细胞的同时,激活新的好细胞,加速人体代谢循环,助力恢复人体机能,延缓衰老,远离疾病,保持年轻态。

NK细胞

NK细胞的作用

NK细胞在我们体内,行使免疫监视功能。当遇到癌变、病变或衰老的细胞时,即启动4大免疫防御功能,护卫身体健康:
1)免疫防御:清除外来抗原(微生物等);
2)免疫自稳:清除损伤或衰老的细胞、代谢废物;
3)免疫监视:清除病毒、畸变、癌变细胞。相关研究表明,NK细胞承担着人体第一道天然防线作用,可清除受感染细胞,防止病毒扩散。对持续产生的恶变细胞,NK细胞会及时地予以识别和清除;
4)免疫调节:活化后分泌IFN-ƴ、TNF-β、GM-CSF等细胞因子。

NK细胞独有的不可替代的优势

NK细胞的杀伤活性不受MHC限制,无需预先接触抗原,即可杀伤靶细胞,如病毒感染的宿主细胞和肿瘤细胞。NK细胞能在第一时间发现并启动免疫防御功能,快速杀死病变、癌变细胞,被医学界公认为抗癌第一道防线。
人体每天都会有衰老和异常细胞产生,保持NK细胞数量和活性的正常,则能够有效抵抗感染和肿瘤发生。研究发现,人体内至少有50亿个NK细胞,多则可达1000亿个。
需要注意的是,NK细胞不会一直强大。NK细胞会随着年龄的增长、发育逐渐减少,且其战斗力也会不断下降。年龄、精神压力、睡眠不足、工作过度、营养不足、暴露在病菌毒素之下等因素,都会降低NK细胞的活性,使其在病变细胞面前溃不成军。这也是为什么一些普通感冒的影响,也会危及生命。

什么是NK细胞免疫疗法

免疫细胞疗法就是对免疫细胞集中“扩展”,以便快速增强机体抵抗力,让年轻健康状态延续!其方法就是通过抽取外周血在实验室中进行活化培养,使其恢复并增强高识别和杀灭肿瘤细胞的能力后回输人体。也就是运用自身免疫细胞来对抗疾病。由于这种免疫细胞是活化的自体细胞,不会产生排斥反应,应用起来更安全。
大量的NK细胞随着血液全身循环3000次到4000次,把体内的癌细胞、老化细胞、病变细胞、细菌病毒等逐一杀灭,从而达到防癌抗癌、抗病毒、抗衰老、提升免疫力、少生病或不生病的目的。


NK细胞疗法就是从患者身体内采集NK细胞,经体外活化增殖后回输至患者体内的疗法。(根据治疗开始前的患者的免疫状态,NK细胞的培养程度也不一样)


NK细胞免疫疗法技术背景

在上个世纪70年代,日本和美国的科学家同时发现了血液当中的NK细胞的作用,并对它进行了命名。后来日本的科学家继续研究,发明了NK细胞亿万倍增的体外培养方法。

NK细胞免疫疗法的优势
可增加人体活性NK细胞数量600至1800倍;
对癌细胞的杀伤力大大增强;
根据患者的癌症特性和状况可以灵活制定治疗方式;
采血量少,采血后培养,对患者身体负担极小;
来自患者自身的细胞采集,副作用极小;
可与其他癌症治疗方法(手术、放疗、化疗)并用;
对于使用抗癌剂出现的疼痛和精神上的痛苦,可以缓解这些症状。大量研究证明,NK细胞活性低的人,容易得癌症或感染病毒;而NK细胞活性低的癌症病人,则容易发生转移或复发。

直观了解一下超高清显微镜下的NK细胞攻击并消灭癌细胞(如下图):

“攻击"

“瓦解”

"消灭"
有研究表明NK细胞可直接改善并调节人体免疫力及神经系统,可分泌脑内啡,减轻患者疼痛,提高生活质量。NK免疫细胞治疗可提高患者免疫功能,整体改善患者机体平衡。
通过自体NK免疫细胞治疗,可以明显改善亚健康人群的疲劳和睡眠质量,很好的提高其生活质量。同时该课题发现除少数患者治疗后数天内即可有症状改善,多数患者于治疗后2个月开始有症状改善,4个月至半年效果更显著。

由此可见,NK细胞尤其在维持老年人健康,保持抗感染和抗肿瘤功能中发挥着不可替代的作用。


苏州大学附属第一医院史进方等2005年在《现代免疫学》发表论文《免疫衰老及其免疫学预警指标》中论述NK细胞:

“研究表明,年龄超过100岁的老年人也可以有效抵抗感染,因为其NK细胞系统功能完好,可以移行并有效杀灭靶细胞,而NK细胞受损的老年人易于感染流感、结核等疾病。因此,NK细胞的活性降低是疾病的前兆,保持NK细胞的活性有助于延长寿命。”


白求恩医科大学(现吉林大学白求恩医学部)柳忠辉等1992年在《老年学杂志》发表论文《健康人T细胞及NK细胞活性的随龄性变化》,其数据与以上结论略有差异,但同样昭示NK细胞的重要性。

不难看出,人体每天都会有衰老和异常细胞产生,保持NK细胞数量和活性的正常,则能够有效抵抗感染和肿瘤发生,让人体保持健康态。

现阶段有研究机构已经在NK免疫细胞疗法方面取得实质性突破,通过提取患者体内不成熟的免疫细胞(采血),在实验室中进行活化培养,使其具有高效识别和杀灭肿瘤细胞的能力后,再回输患者体内。


以此可以打破机体免疫耐受,激活和增强机体的免疫力,具有治疗和防治肿瘤的双重功效。而且患者只需配合做采血和回输血两个步骤,无需住院。

NK细胞免疫治疗作为现代生命科学项目之一,也有望成为主动防治“未病”的重要方法,该方法目前来看无明显毒副作用,无痛苦,患者容易接受,依从性好,疗效确切。