NK細胞促進癌細胞“休眠”,抑制癌癥轉移,延長生存期
來源:    發布時間: 2023-01-12 09:13   276 次瀏覽   大小:  16px  14px  12px
NK細胞是先天性免疫細胞,可以不受抗原限制地直接快速殺死腫瘤細胞,并且在轉移中對免疫監視高度負責。因此,腫瘤細胞必須逃避NK細胞介導的免疫監視才能成功轉移。因此,有望利用NK細胞預防或治療腫瘤轉移。

前言 /               



大多數轉移性腫瘤仍無法治愈,科學工作者們正齊心協力開發能夠控制腫瘤轉移的療法。在過去的幾十年里,免疫療法的發展,徹底改變了腫瘤的治療范式。




免疫細胞是調控腫瘤發展的重要參與者,影響不同階段的腫瘤命運和治療干預。其中自然殺傷 (NK) 細胞在腫瘤免疫監視和抗腫瘤免疫中發揮重要的識別和殺傷腫瘤細胞的作用。目前,基于自然殺傷細胞的腫瘤免疫治療是腫瘤學的熱門話題,引起了科學界和制藥行業的極大興趣。因此,有許多研究正在評估NK細胞的治療價值。


由于NK細胞在消除轉移性腫瘤方面發揮更重要的作用,本文將重點關注NK細胞與轉移性腫瘤細胞的相互作用、NK 細胞在轉移控制中的突出作用,以及轉移性腫瘤細胞對NK細胞介導的免疫監視的逃避。了解腫瘤細胞對NK細胞的耐藥性,特別是循環腫瘤細胞 (CTC) 與 NK細胞的特異性相互作用,可能會為如何利用NK細胞的能力來最大化其抗腫瘤潛力提供重要線索,并可能為轉移性腫瘤開發新的治療策略鋪平道路。


腫瘤的轉移


當腫瘤細胞具備侵入性特征和逃避免疫監視的能力時,就會發生轉移,這是腫瘤最嚴重的階段。為了使腫瘤細胞成功生長到遠處的轉移部位,需要克服幾個關鍵步驟和障礙。最終,只有極少數CTC(循環腫瘤細胞)存活下來并成為轉移的種子。在轉移的腫瘤外在因素中,抗腫瘤免疫是CTC和DTC(播散性腫瘤細胞)轉移定植的主要障礙。多克隆CTC,具有更高的轉移潛能,因為它們與NK細胞激活配體的表達水平降低有關,而NK細胞激活配體對 NK細胞的殺傷表現出更高的抵抗力。


傳統上,轉移被認為發生在腫瘤進展的后期階段。然而,越來越多的證據也表明在早期腫瘤形成過程中會發生轉移性腫瘤細胞傳播。轉移中涉及 NK細胞的轉移級聯和免疫監視如圖1所示)。


△ 圖1。轉移級聯和免疫監視。原發性腫瘤細胞在營養、基質和免疫微環境中的腫瘤細胞外在因素中經歷上皮-間質轉化 (EMT),這些微環境具有明顯的轉移潛能。


NK細胞高度參與腫瘤轉移的免疫監視


NK細胞是構成先天免疫系統關鍵的效應細胞,占循環淋巴細胞的5-20%。NK 細胞具有區分正常細胞和轉化細胞的獨特能力,它們可以識別惡性細胞并迅速作用于惡性細胞,而無需事先致敏。它們擁有各種激活和抑制受體,其功能結果是這些激活和抑制受體之間信號的復雜整合。這些抑制性受體,例如殺傷細胞免疫球蛋白受體 (KIR) 的抑制性亞型和 CD94/NKG2A 異二聚體,可識別各種形式的 MHC-I 分子。因此,腫瘤細胞上表達水平的降低或MHC-I分子的缺失會降低傳遞給NK細胞的抑制信號的強度,從而促進NK細胞的活化。


NK細胞的激活也是由激活受體的參與引起的,例如 KIR 的激活亞型、信號淋巴細胞激活分子相關受體NKG2D、DNAX 輔助分子-1 (DNAM-1) 和天然細胞毒性受體NKp30、NKp44和NKp46,它們識別腫瘤細胞上幾乎不在健康細胞中表達的應激誘導配體。因此,NK 細胞具有公認的抗腫瘤作用。事實上,一項流行病學研究表明,NK細胞功能降低與人類腫瘤發病率增加有關。


△ 男性和女性外周血淋巴細胞細胞毒活性累積與癌癥發病率


參考資料

Imai, K.; Matsuyama, S.; Miyake, S.; Suga, K.; Nakachi, K. Natural cytotoxic activity of peripheral-blood lymphocytes and cancer incidence: An 11-year follow-up study of a general population. Lancet 2000, 356, 1795–1799.


當NK細胞識別異常細胞(如腫瘤細胞)時,它們會被激活并將特定的裂解顆粒(如穿孔素和顆粒酶)轉運至免疫突觸,以誘導靶細胞凋亡。穿孔素對于控制腫瘤轉移至關重要。NK細胞與靶細胞形成多重接觸,并能以時間依賴的方式依次殺死多個腫瘤細胞。有趣的是,在一次接觸中,NK細胞僅釋放其細胞毒性裂解顆粒的十分之一,但已確定即使是單個顆粒也足以誘導腫瘤細胞死亡。NK細胞已被證明從誘導快速顆粒酶B介導的細胞死亡轉變為在后期由受體配體介導的緩慢死亡,并且可以連續殺死多達30多個腫瘤細胞。


△ 在與原代 NK 細胞共培養時被殺死的靶細胞中的細胞死亡形態、GrzB 和 Casp8 活性。


參考資料

Prager, I.; Liesche, C.; van Ooijen, H.; Urlaub, D.; Verron, Q.; Sandstr?m, N.; Fasbender, F.; Claus, M.; Eils, R.; Beaudouin, J.; et al. NK cells switch from granzyme B to death receptor-mediated cytotoxicity during serial killing. J. Exp. Med. 2019, 216, 2113–2127.


盡管NK細胞在控制原發性腫瘤中的作用仍存在爭議,但其強大的體內抗轉移作用已在各種實驗模型中得到證實。腫瘤干細胞 (TSC)和EMT轉分化細胞被認為是腫瘤轉移的原因。同時,NK細胞可以靶向TSC和EMT。在人類腫瘤中,越來越多的證據表明浸潤性NK細胞的數量、轉移和各種腫瘤的預后之間存在相關性,例如食管腫瘤 (ET) 、胃癌 (GC)、胃腸道肉瘤腫瘤、腎細胞癌 (RCC) 、結直腸癌 (CRC) 和前列腺腫瘤 (PT-1)。此外,高效NK細胞的存在表明轉移性PT-1的預后良好。


總體而言,NK細胞數量的增加對腫瘤患者的生存非常有益。然而,重要的是,CTC被認為是腫瘤患者轉移風險增加和預后較差的指標。特別是,NK細胞存在于血液和淋巴結中,可能參與CTC的免疫監視。在實驗模型中,NK細胞在外滲前破壞CTC,從而抑制腫瘤轉移。因此,短時間內NK細胞數量的增加與CTC數量的減少相關。


事實上,NK細胞被發現可以在到達后24小時內從肺部清除播散的腫瘤細胞,但此后就不會。此外,來自CTC陽性患者的NK細胞的細胞毒性低于來自轉移性乳腺腫瘤 (BT)、CRC 和PT-1的CTC陰性患者,表明外周血CTC數量與NK細胞抗腫瘤活性密切相關。因此,循環NK細胞活性降低與咽癌患者轉移風險增加相關。此外,NK細胞活性降低是預測CRC 根治性手術后遠處轉移的一個參數。


綜上所述,這些結果表明NK細胞可消除CTC,并在控制轉移中發揮重要作用。


腫瘤轉移如何逃避免疫監視


免疫系統在腫瘤進展的每個步驟中都起著重要作用。腫瘤細胞逃避免疫監視是轉移的先決條件。由于NK細胞高度參與轉移中的免疫監視,因此,為了成功轉移,腫瘤細胞必須逃避NK細胞介導的免疫監視是合理的。事實上,已經描述了NK細胞介導的腫瘤細胞逃逸的幾種機制。這些機制涉及腫瘤細胞內在特征和腫瘤驅動的外在微環境因素(圖2)。


 △ 圖2。循環腫瘤細胞 (CTC) 在轉移過程中逃避 NK 細胞的監視。為了成功轉移,腫瘤細胞必須逃避 NK 細胞介導的免疫監視。腫瘤細胞有幾種策略,涉及腫瘤細胞內在特征和腫瘤驅動的外在微環境因素,以破壞它們被 NK 細胞識別和消除。


總之,已有很多研究結果說明了NK細胞免疫監視在轉移中造成的障礙(圖2)。對導致不同腫瘤中NK細胞功能障礙的不同機制的表征,可能為通過利用NK細胞控制轉移來開發新的治療策略鋪平道路。


利用NK細胞控制腫瘤轉移


腫瘤免疫治療的突破來自ICI和 CAR-T細胞療法的臨床成功,證明這些療法對腫瘤患者具有巨大前景?;贜K細胞的腫瘤治療目前構成了免疫治療創新的一個主要領域,并且呈指數增長。為了治愈腫瘤,釋放NK細胞的全部抗腫瘤潛力是一個有吸引力的選擇(圖3),因為NK細胞在消除轉移方面發揮著更重要的作用。

△ 圖3.利用NK細胞控制轉移的策略。每種治療策略都單獨或聯合評估,甚至與其他策略(包括標準治療)聯合評估。


△ 表1. 基于NK細胞的腫瘤治療的部分臨床試驗。數據來源 ClinicalTrials.gov


  • 基于細胞因子的治療


細胞因子賦予NK細胞增強的抗腫瘤免疫效應功能,并增強其在體內的持久性(圖3)。IL-2 和IL-15是上調NK細胞活性的關鍵細胞因子。IL-2是第一個用于腫瘤治療的細胞因子,也是食品和藥物管理局 (FDA) 批準的第一個可重復且有效的人類腫瘤免疫療法。通過大劑量 IL-2治療可改善轉移性RCC和黑色素瘤患者的生存。然而,它會引起危及生命的毒性,包括血管滲漏綜合征。


在過去的幾十年中,IL-15已成為IL-2的有前途的替代品。在轉移性惡性黑色素瘤和轉移性RCC患者中進行的第一項IL-15人體I期臨床試驗中,觀察到過度增殖和循環NK細胞數量增加。盡管初步抗腫瘤評估未顯示客觀反應,但兩名患者顯示肺轉移已清除?,F在正在研究激活NK細胞而不刺激Treg的其他細胞因子,例如 IL-12、IL-18 和 IL-21。然而,在轉移治療中基于細胞因子的NK細胞激活策略仍有待確定。


  • 過繼性NK細胞療法


NK細胞全身激活的另一種方法是將激活的NK細胞直接輸入患者體內,稱為過繼轉移。目前已有多項多種來源的治療性NK 細胞正在進行臨床測試,包括自體NK細胞、同種異體NK細胞、臍帶血 (UCB) NK細胞、NK細胞系、細胞因子誘導的記憶樣 (CIML) NK 細胞和 CAR-NK細胞。


作為一種治療方式,患者自身NK細胞的過繼轉移(自體轉移)能夠在重新給藥之前進行離體刺激和擴增。在轉移性腫瘤患者中過繼轉移擴增的自體NK細胞的初步臨床結果表明,這種治療策略耐受性良好,但臨床反應有限。人們認為,自體NK細胞療法的失敗可能部分歸因于抑制性KIR無法識別腫瘤細胞上的自身MHC I。


因此,已經在患有各種腫瘤的患者中檢查了用于治療的“外來”NK細胞(同種異體NK 細胞)的過繼轉移。來自健康供體細胞的同種異體NK細胞是有利的,因為它們具有更高的抗腫瘤活性潛力。在過繼轉移同種異體 KIR 配體錯配的供體 NK 細胞后,AML 患者已觀察到完全緩解和無病生存。然而,在過繼性同種異體NK 細胞療法的研究中,轉移性腫瘤患者的臨床反應有限。為了擴大同種異體 NK 細胞的治療用途,考慮使用(臍帶血)UCB。NK細胞占臍帶血淋巴細胞的30%,是治療性NK細胞的重要來源。UCB NK細胞的療效目前正在臨床試驗中進行評估。


NK細胞具有先天記憶,也就是說,它們可以記住先前的激活事件,因此在再次刺激時反應更強烈。NK細胞記憶已在IL-12、IL-15和IL-18預激活的組合細胞因子后被確定。CIML NK 細胞被證明具有不同于傳統 NK 細胞的表型。它們改善了效應器功能并誘導AML患者緩解 。


隨著CAR-T 細胞療法取得臨床成功,CAR-NK細胞的使用代表了一種有前途的免疫治療策略,并且CAR-NK細胞可能顯示出比 CAR-T細胞更大的優勢,例如無細胞因子風暴等副作用。在這方面,最近表明CAR-NK細胞不會在淋巴腫瘤患者中引起任何嚴重的細胞因子風暴。在小鼠模型中,CAR-NK細胞療法通過靶向ERbB2/HER2 減少了RCC的肺轉移,表明其在控制疾病傳播方面的潛力。


△ 在癌癥治療中的NK細胞與T細胞相比的優缺點


參考資料

Bald, T.; Krummel, M.F.; Smyth, M.J.; Barry, K.C. The NK cell-cancer cycle: Advances and new challenges in NK cell-based immunotherapies. Nat. Immunol. 2020, 21, 835–847.


結論和未來方向


通過恢復針對腫瘤細胞的免疫反應進行的腫瘤免疫治療,改變了腫瘤治療的模式。然而,腫瘤細胞的轉移擴散仍然是腫瘤相關死亡的主要原因。NK細胞是先天性免疫細胞,可以不受抗原限制地直接快速殺死腫瘤細胞,并且在轉移中對免疫監視高度負責。因此,腫瘤細胞必須逃避NK細胞介導的免疫監視才能成功轉移。因此,有望利用NK細胞預防或治療腫瘤轉移。


NK細胞療法主要用于輔助治療,例如手術后和干細胞移植后針對微小殘留病。具體而言,NK細胞可能最有效地靶向CTC,因為它們的功能似乎很少受到腫瘤微環境屏障的影響 。正在進行臨床試驗以評估NK細胞免疫療法的療效,包括標準治療,例如mAb療法和放化療,具有令人鼓舞的臨床結果。此外,最近的數據表明,分子靶向藥物和放療能夠在腫瘤細胞中誘導衰老,引發NK細胞介導的免疫監視,促進腫瘤消退,表明NK細胞可能成為未來抗腫瘤多模式策略的關鍵參與者。


應進行進一步的研究,以充分了解NK細胞的抗腫瘤和抗轉移特性,特別是轉移級聯NK細胞何時和在哪些步驟起作用,以及需要多少次NK細胞免疫治療,這將成為預防或治療腫瘤轉移的新治療策略。


參考資料:doi.org/10.3390/vaccines1012018



—END—

版權聲明:本文素材來源于網絡公開渠道,僅用于分享、交流和學習,供訪問者參考了解,侵權請聯系刪除。

中文字幕曰韩一区二区不卡-欧美大香线蕉线伊人久久-亚洲精品国产自产-亚洲国产成人综合一区二区三区