新型细胞免疫疗法!CAR-NK能否成为人类抗击癌症的新武器?

　　上到天空，下至大海，病毒和细菌几乎无处不在。虽然人体经常会受到病原微生物的威胁，但我们并不总会生病，这一切都要归功于人体的“保卫军”——免疫系统。在免疫系统中，免疫细胞扮演着重要的角色。免疫细胞的种类有很多，其中T细胞和自然杀伤细胞(NK细胞)等由于独特的优势，已成为免疫细胞治疗产品开发领域的重要研究对象。

　　在人体免疫系统中，T细胞就像“特种兵”，能够对细菌、病毒、癌细胞等精准、有效地攻击。基于T细胞的特性，科学家们已开发出了CAR-T产品用以治疗癌症。与T细胞不同，NK细胞的杀伤作用是自发的，它们反应灵敏，不需要被激活就可以直接“上阵杀敌”，被认为是人体免疫系统的第一道防线。因此，科学家们也正在开发CAR-NK等细胞治疗产品，以期为人类抗击癌症提供更多的武器。

　　那么，CAR-NK产品到底有哪些优势?它的开发前景有多大呢?本文将结合公开资料带大家一探究竟。

　　NK细胞有何独特之处?

　　NK细胞是人体内的一种重要的免疫细胞，参与抗肿瘤、抗病毒感染和免疫调节等生理过程。在人类外周血白细胞中，约有5%-15%为NK细胞，它的一个特征是表达CD56而不表达CD3和T细胞受体(TCR)。基于外周血NK细胞的特性，人类NK细胞可进一步分为两个亚群：一类为CD56dimNK细胞，他们代表了85%-95%的外周血NK细胞，通常发育成熟，细胞毒性较高;另一类为CD56brightNK细胞，它们可产生细胞因子，通常发育不成熟，细胞毒性也相对较低。

　　与T细胞、B细胞不同，NK细胞属于先天免疫系统，可以靶向多种致病性抗原，具有更强的细胞毒性。NK细胞在大多数组织中循环，专门清除病毒感染或恶性转化的靶细胞，它们无需识别肿瘤特异性抗原就能快速、直接杀伤肿瘤细胞。而且NK细胞也是抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用(ADCC)的关键因子，抗体可通过结合到目标细胞激活NK细胞的毒性。

　　除了作为细胞毒性效应细胞，活化的NK细胞还可以分泌一些细胞因子和趋化因子来调节免疫应答以及炎症反应，而且这些因子反过来会招募和激活其它免疫细胞，如T细胞、树突状细胞和巨噬细胞。此外，NK细胞的来源也比较广泛，包括NK-92细胞系、外周血(PB)细胞、脐带血(UCB)、造血干细胞(HSC)、诱导多能干细胞(iPSCs)等等。

　　▲NK细胞介导的抗肿瘤作用机制(图片来源：参考资料[1])

　　基于这些独特的生物学特性，NK细胞成为了研究人员开发新型免疫疗法的理想选择之一。目前，正在开发的NK细胞治疗产品主要有两类：一类是自体或是异体NK细胞治疗产品，另一类是CAR-NK产品。与CAR-T细胞类似，CAR-NK产品也是通过基因工程技术来表达CAR，从而识别特定的抗原。从各种来源获得的NK细胞可以用表达CAR的载体激活和遗传修饰，然后在含有细胞因子的NK细胞特异性扩增培养基中培养，供临床使用。

　　CAR-NK产品的潜在优势

　　截止目前，已经有5款CAR-T产品获得美国FDA批准上市，用于治疗血液癌症。2021年6月，中国也迎来了首款获批的CAR-T产品。不过，CAR-T产品在临床应用中存在着生产周期长、有细胞因子风暴及神经毒性副作用等挑战，限制了它们的广泛应用。此外，CAR-T产品在实体瘤领域尚未取得突破。而基于NK细胞开发的CAR-NK产品被认为有潜力解决上述挑战。

　　根据《柳叶刀》子刊EBioMedicine上发表的一篇综述，CAR-NK细胞治疗产品具有以下几个潜在优势：

　　第一，CAR-NK细胞免疫治疗具有更好的安全性。由于CAR-NK细胞的寿命有限，因此其靶向正常组织和非肿瘤细胞的风险相对较小。其次，同种异体CAR-NK细胞输注也可以降低移植物抗宿主病(GVHD)风险。更重要的是，CAR-NK产品还有望降低CAR-T治疗中出现的细胞因子释放综合征(CRS)和神经毒性副作用，因为CRS和神经毒性产生的原因之一是CAR-T细胞主要诱导释放细胞因子(如IL-1、IL-2、IL-6等)，而活化的NK细胞主要产生干扰素-γ(IFN-γ)和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)。

　　第二，CAR-NK细胞仍具有天然的抗肿瘤细胞的毒性，除了以CAR-依赖的方式杀死肿瘤靶细胞外，CAR-NK细胞还可以通过非CAR-依赖的方式消灭癌细胞。此外，NK细胞可通过CD16介导的ADCC机制清除肿瘤细胞。因此，CAR修饰的NK细胞可以通过CAR依赖和NK细胞受体依赖的多种作用机制，有效地清除某些不表达CAR上靶向抗原的肿瘤细胞。

　　第三，具有成为“通用型”产品的潜力。由于NK细胞的来源相对比较广泛，再加上同种异体NK细胞安全性更好，因此CAR-NK细胞有望提供一种“通用型”产品，解决困扰目前CAR-T产品的生产周期长和个体化需求的难题。

　　▲CAR-NK细胞的来源和产生过程(图片来源：参考资料[1])

　　全球范围已进入临床试验阶段，多项研究来自中国

　　根据ClinicalTrials.gov网站公示信息，目前已有许多CAR-NK产品的临床试验正在开展中，大部分处于1/2期临床试验阶段。从靶点来看，与CAR-T类似，多数CAR-NK细胞治疗产品靶向的是常见的恶性血液癌症靶点，如CD19、CD22、BCMA、CD33等。还有一些CAR-NK产品靶向的是实体肿瘤相关抗原，如PSMA、间皮素、ROBO1、NKG2D等。

　　CAR-NK产品的潜在优势已在临床前研究和一些临床研究中得到了初步验证。2020年《新英格兰医学杂志》(NEJM)上发表的一项研究显示，11名癌症患者接受了一种靶向CD19的CAR-NK产品治疗，7名患者出现了完全缓解(CR)，且都没有出现CAR-T产品治疗中常见的细胞因子释放综合征(CRS)、神经毒性等毒副作用。《自然-医学》也将这一进展也列为了2020年度生物医学领域的十项瞩目进展之一。

　　值得一提的是，在ClinicalTrials.gov上登记的这些研究中，有许多来自中国的科研机构和公司。其中包括精准生物的CD19靶向CAR-NK，阿思科力生物的ROBO1靶向CAR-NK、BCMA靶向CAR-NK，呈诺医学的CD19/CD22双靶点CAR-NK、PSMA靶向CAR-NK，博生吉医药的CD33靶向CAR-NK等等。这些候选产品基本处于1期/2期临床试验阶段，针对的适应症不仅包括非霍奇金淋巴瘤(NHL)、多发性骨髓瘤、急性髓系白血病等血液癌症，也包括前列腺癌、卵巢癌等实体瘤。

　　▲CAR-NK治疗实体瘤的部分临床试验(图片来源：参考资料[1])

　　总体而言，CAR-NK细胞治疗产品的研发尚处于早期研究阶段，尚无太多临床试验数据对外公布。

　　挑战和潜力并存

　　虽然CAR-NK细胞治疗产品颇具应用前景，但作为一类前沿疗法，它们在研发中依然面临着许多挑战。一个主要的挑战是如何产生足够数量的NK细胞。无论选择哪种细胞来源，单次治疗输注都需要大量NK细胞，因此NK细胞的体外扩增和活化非常重要。而使用传统的基于细胞因子的体外扩增方法不仅成本高，而且比较耗时。因此，探索在体外扩增NK细胞的更有效、成本更低的方法，意义重大。

　　其次，选择什么样的方法将CAR转入NK细胞。目前常用的转导方法为病毒载体和非病毒载体，它们各有优缺点。例如，病毒载体能稳定地将CAR整合到基因组中，但在临床应用中存在高风险、高成本的不足。逆转录病毒载体虽然转导效率相对较高，但可能引起插入突变等问题。慢病毒载体虽然引起插入突变的概率较低，但对于外周血来源的NK细胞转导率较低。因此，选择合适的方法将CAR转入NK细胞也很重要。

　　尽管面临着巨大的挑战，但CAR-NK细胞的治疗潜力依然值得期待。希望随着iPSC、基因编辑等技术的发展和进步，CAR-NK产品的研究在未来能够取得更多的突破和进展，为人类攻克癌症提供新的利器。