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NKT 细胞在肿瘤治疗中的应用

韩 颢 王欣言 韩洪起
  
科创媒体号
2025年143期
优赛生命科学发展有限公司 天津 300000

摘要:基于免疫细胞的疗法无疑已成为经年来肿瘤治疗领域最为热门的研究方向,并且也是目前公认的最有可能彻底战胜恶性肿瘤的治疗手段。随着基因修饰技术的发展,以 TCR-T(T Cell Receptor-GeneEngineered T Cells)、CAR-T(Chimeric Antigen Receptor T-Cell)等为代表的精准靶向性免疫细胞疗法更是成为这一领域的最大热点,更是在临床研究和应用中取得了令人振奋的结果。然而这些疗法在靶点筛选和对抗肿瘤微环境等问题上都遇到了一定的困难。随着研究的深入,大量关于MHC(Major Histocompatibility Complex)非限制性免疫细胞在机体抗感染和对抗肿瘤方面所发挥的重要作用逐渐被大家所认知。本文简要的对作为MHC 非限制性免疫细胞之一的 NKT(Natural killer T cell)细胞的生物学特性、作用机制、临床前以及临床研究的进展进行简单的介绍,并着重关注 NKT 细胞在异体治疗中的研究进展和应用前景。关键词:非 MHC 限制性;免疫细胞疗法;NKT 细胞

中图分类号:Q813

引言

癌症作为一种全身性慢性病其发生发展需要经过一个漫长的过程,而在这一过程中其对局部免疫微环境乃至全身免疫系统的影响是显而易见的。传统的肿瘤治疗手段如手术、放化疗其主要目的是清除和杀死肿瘤细胞,而这一过程不可避免的会对患者的机体尤其是免疫系统造成新的破坏。免疫细胞治疗的出现为我们开辟了一条新的思路,在传统治疗方法的基础上通过提升患者自身免疫细胞的肿瘤查杀能力,从而最大程度的预防肿瘤的复发和转移这显然是具有理论上的可行性的。

2017 年美国食品药品监管局(FDA)批准了两款 CAR-T 品上市,这标志着免疫细胞治疗进入了一个新的里程碑。CAR-T 疗法全称嵌合抗原受体T 细胞疗法,核心是通过基因工程改造患者自身 T细胞,使其精准识别和攻击肿瘤细胞的革命性免疫细胞疗法。与传统的基于T 细胞的免疫细胞疗法如CIK(cytokine-induced killer)等相比,具有更强的锚定杀死靶细胞的能力,不过如果我们换个角度思考靶向肿瘤细胞的 CAR-T 疗法似乎是另一种形式的“化疗”或者“靶向治疗”,其发展必须基于更多肿瘤特异性抗原 TSA(tumor specific antigen)(或至少是异常高表达的相关性抗原 TAA(Tumor-AssociatedAntigen) 的发现,同时还要克服脱靶效应等问题,使患者不得不面对诸如移植物抗宿主病、细胞因子释放综合征以及其他与基因编辑相关风险的安全性挑战。

相比之下,以 NK(natural killer cell)细胞、γδ T(gamma delta T cell)细胞和 NKT 细胞为代表的非MHC 限制性固有免疫细胞疗法,因其独特的生物学 著优势。这类细胞不仅具有天然识别和杀伤肿瘤细胞的能力,还避免 降低了治疗相关风险。更重要的是,大量临床前和临床研究数 肿瘤和实体瘤中均表现出令人鼓舞的抗肿瘤活性。其" 用的潜力,为肿瘤免疫治疗提供了更为安全、高效的突破口。 制的 理解以及相关技术的持续创新,这类疗法有望为更多肿瘤患者带来新的治疗希望。本文就非MHC 限制性固有免疫细胞之一的 NKT 细胞的生物学特性、作用机制、临床前以及临床研究的进展进行简单的介绍,以期为该领域的深入探索提供理论依据。

1、什么是 NKT 细胞

NKT 细胞最初发现于 1986 年,由日本免疫学家谷口克教授(K. Taniguchi)及其团队首次鉴定并命名。最初被定义为表达自然杀伤细胞特异性标志物 NK1.1 的小鼠 T 淋巴细胞。NKT 细胞是脂质和糖脂反应性T 淋巴细胞的一个亚群,它们共同表达与 NK 细胞相关的标记物(NKp46,NK1.1),与传统的T 细胞在识别 MHC I 或 II 分子递呈的肽抗原不同,NKT 细胞识别通过 MHC I 样分子CD1d 呈现的内源性和外源性糖脂[1]。NKT 细胞目前被分为三类,(表 1)其中Ⅰ类 NKT 细胞又被称为不变的 NKT细胞(iNKT),其特征是一个半不变的T 细胞受体(TCRα Vα24-Jα18),并根据其表达的成熟T 细胞相关因子的不同又可细分为 CD4+、CD8+和 CD4-CD8-(DN)三类,这三类细胞的代表性受体都是 α-半乳糖基神经酰胺(α-GalCer)[2]。CD8+和 DN 细胞类型 NKT 细胞可以产生 Th1 细胞因子,而 CD4+细胞则产生Th2 细胞因子如 IL-4 和 IL-13 等。CD4+NKT 细胞被认为是辅助细胞或调节细胞,而 CD8+细胞和 DN 细胞被认为是具有细胞毒性的效应细胞。[3]Ⅱ型 NKT 细胞被认为能够通过激活骨髓来源的抑制细胞(MDSCs)和TME 中的肿瘤相关因子来促进癌症的进展,由于这种类型的 NKT 细胞没有特定的标记物或激动性抗原,目前仍难以对其进行分类。这些细胞拥有更多样化的 Va 重排序列,如TRAV7、TRAV9 和TRAV12,这使它们能够很容易地识别硫化物配体,如溶血磷脂酰胆碱,有研究发现抑制这些促瘤类型的 NKT 细胞的活性,可能会改善效应 NKT 细胞在癌症治疗过程中的治疗功能[4]。第三类 NKT 细胞又被称为 NKT 样细胞,在小鼠中被定义为 CD1d 非依赖性的 NK1.1+的T 细胞,目前对于这一类细胞的研究相对较少。

表 1.对比 NKT 细胞的三种亚型

2、NKT 细胞的生物学功能

由于NKT 细胞兼具了 NK 细胞和T 细胞的生物学特性,所以能够通过多种途径被激活,包括:1)类似 T 细胞通过 TCR 和 CD1d 的识别途径激活;2)类似 NK 细胞通过杀伤细胞免疫球蛋白样受体(KIRs)和自然杀伤细胞受体(NLRs)途径激活;3)类似T 细胞和NK 细胞通过细胞因子如 IL-12、IL-18 和干扰素-γ( )等激活[5]。而 α-GalCer 通过结合到抗原递呈细胞或靶细胞上的配体直接激活 NKT 细胞,这也是 NKT 细胞特有的活化途径,这一特有的激活途径使得 NKT 细胞能够靶向 CD1d+肿瘤细胞并通过分泌大量细胞因子募集和活化 NK 细胞、T 细胞等杀伤细胞,达到对抗肿瘤微环境和杀伤肿瘤细胞的效果[6]。不过,研究表明随着 α-GalCer 的反复刺激其对 NKT 细胞的激活效果会逐渐降低,并且会诱导 NKT 细胞出现下调TCR NLR 的表达,增加细胞程序性细胞死亡蛋白 1(PD-1)的表达,减少 IFN-γ 的合成和分泌,增加 IL-4 mRNA 表达,并诱导 iNKT 细胞向 Th2 和 Treg 细胞转化等趋势。研究认为这种机制应该是 NKT 细胞防止因自身过度活化而造成组织损伤的一种自限性机制,但在癌症患者中,这种机制会导致肿瘤细胞的免疫逃逸[7]。活化后的 NKT 细胞可以在不依赖于 MHC的情况下杀死肿瘤细胞。此外,NKT 细胞诱导肿瘤细胞死亡的其他作用包括刺激 CD1d、激活细胞死亡受体,以及诱导穿孔素、颗粒酶 B 和TNF-α 相关的凋亡诱导配体(TRAIL)产生[8]。NKT 细胞的另一个特点是与 DC 细胞之间复杂的相互促进机制。NKT 细胞通过影响 α-GalCer,增强免疫系统对癌细胞的反应,介导 TCR 和 CD1d 以及 CD40L 和 CD40 之间的相互作用来激活 DC 细胞,活化的 DC 细胞可以产生 IL-12,增加 IFN-γ 水平,进而激活 NK 细胞、NKT 细胞和 T 细胞,此外,DC 细胞表达CD27L、CD70 和 NKG2DL,这增加了 NKT 细胞的细胞毒性,另一方面,NKT 细胞可以通过激活CD8α+DC 细胞吸引 CD8+细胞募集到肿瘤部位,从而刺激 C-C 基序趋化因子配体 17(CCL17)的分泌[9]。

虽然 NKT 细胞在人外周血 T 淋巴细胞中的占比很低(通常为 0.01-1%⟩ ),但是其在机体抗感染和对抗肿瘤的过程中起到了非常重要的作用。大量的研究证明,NKT 细胞能够直接被多种属的细菌、真菌以及寄生虫所携带的抗原激活并行使抗感染的作用[10]。目前认为,微生物感染后被不同的 APC 细胞和吞噬细胞吞噬和降解微生物病原体后,微生物的内源性抗原和配体被释放出来,它们与各自的受体结合。其中,脂质抗原被装载到晚期核内体中的 CD1d 分子上,这些分子随后再循环回到细胞表面成为激活NKT 细胞的信号分子。激活的途径包括: 1) NKT 细胞直接识别同源TCR 参与的 CD1d 提供的微生物脂质抗原;2) NKT 细胞TCR 对CD1d 结合的内源性脂质抗原发生反应;3)APC 细胞通过Toll 样受体与微生物释放的 LPS、CpG 或β-1、3-葡聚糖等反应激活分泌 IL-12、IL-18 等细胞因子,进而使 NKT 细胞发生 TCR 非依赖性的激活[11]。4)当被细胞壁中不含脂质的细菌感染时,髓系细胞通过Toll 受体激活后释放的大量细胞因子也能够激活 NKT 细胞,这被认为是 NKT 细胞微生物活化的旁路途径[12]。NKT 细胞激活后能够释放大量细胞因子,包括不同的髓系细胞亚群、NK 细胞、T 淋巴细胞和 b 淋巴细胞[13]。许多其他免疫细胞群随后对释放的细胞因子作出反应。因此,激活 NKT 细胞的脂质抗原在各种疫苗接种策略中被用作佐剂。

3、研究现状

不过关于 NKT 细胞应用研究最多的领域还是在肿瘤治疗方面,而其中主要的研究对象是Ⅰ型的iNKT 细胞。据报道,iNKT 细胞无论是在肿瘤形成还是进展的过程中均能发挥关键作用,并且其抗肿瘤活性已在多种类型的肿瘤中得到了评估[14]。在最近一项使用 E0771 乳腺癌小鼠模型的研究中,研究人员注意到与同一研究中的 NK 细胞不同,iNKT 细胞在晚期癌症中表现出高度的激活状态,在乳腺肿瘤微环境中显示出强大的效应功能。并且研究证明这可能是 iNKT 细胞通过下调衰竭和抑制分子(CTLA-4、TIM3、PD1)的表达,同时上调激活受体、效应分子和细胞因子(颗粒酶 B、NKG2D、NKG2A、NKp46、IFN-y、IL-17)有关,而在一项小鼠胰腺癌细胞肝转移的动物模型研究中,研究者发现通过α-GalCer 处理能够增加肝脏中iNKT 以及NK 细胞和效应T 细胞的浸润,并且iNKT 细胞的PD-1 表达明显下调,从而达到控制肿瘤细胞转移的效果。但是,也有一些研究发现一些类型的肿瘤患者体内 iNKT 细胞也会受到抑制,尤其是胃癌和黑色素瘤[15]。这也提醒研究者需要对 iNKT 细胞在肿瘤微环境中的活化和抑制机制进行更为深入的研究。

总结

免疫系统是我们机体对抗外来病原微生物和清除自身老化、突变细胞的重要功能系统,其复杂性和精密性随着科学研究的深入不断刷新我们的认知。作为一个高度动态、多层次的防御网络,免疫系统不仅涉及先天性免疫和适应性免疫的协同作用,还包括各种免疫细胞(如 T 细胞、B 细胞、NK 细胞、巨噬细胞等)、细胞因 基于免疫细胞的疗法已成为近50 年来恶性肿瘤治疗领 异 性免疫刺激到如今的 CAR-T细胞疗法、免疫检查点抑 法以及肿瘤疫苗的突破,免疫治疗不仅显著延长了晚期 瘤中实现了长期缓解或功能性治愈。2018 年诺贝尔生理 位先驱 James Allison 和本庶佑,更是标志着免疫治疗作为"第四大抗癌支柱 放疗、化疗并列)的里程碑地位。

尽管 NKT 细胞发现较晚且在外周血中占比极低,但其独特的生物学特性使其在抗感染、抗肿瘤及免疫调节中发挥着不可替代的作用。作为连接先天免疫与适应性免疫的桥梁,NKT 细胞能够快速响应脂类抗原,并通过细胞毒性和细胞因子分泌调控免疫微环境。近年来,CAR-NKT 等新型免疫疗法已在早期临床试验中展现出良好的应用前景,尤其在实体瘤和免疫逃逸型肿瘤治疗中潜力巨大。未来,通过深入解析 NKT 细胞的功能异质性、优化基因编辑策略,并探索其在自身免疫病和慢性感染中的调控机制,有望为突破当前免疫治疗的瓶颈提供全新方向。NKT 细胞研究不仅将深化我们对免疫系统的理解,更可能催生下一代精准免疫治疗技术,为重大疾病的临床治疗带来革命性突破。

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