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全面了解CAR-NK在肿瘤免疫治疗领域的应用

发布时间:2023-03-20
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根据我国最新统计,每年癌症死亡率是12.84%,其中每8个死亡的人中有1个因为恶性肿瘤死亡。在我国肿瘤的疾病谱、死亡疾病谱及发病疾病谱有显著变化。随着社会的发展,女性的乳腺癌发病率较前显著提高占女性癌症发病率首位。

我们每个人的体内都有针对肿瘤细胞的免疫杀伤细胞,包括NK细胞、巨噬细胞和细胞毒T细胞等。NK细胞也叫自然杀伤细胞,在机体早期杀伤肿瘤细胞的免疫监视过程中具有重要作用,可以非特异性的杀伤肿瘤细胞,占所有循环淋巴细胞的15%。NK细胞发现于20世纪70年代,主要与杀死感染的微生物和恶性转化的同种异体和自体细胞有关。NK细胞表现出抗肿瘤细胞毒性,无需事先致敏和产生细胞因子以及调节各种免疫反应的趋化因子。由于NK细胞能够识别和分解肿瘤细胞,以NK细胞为基础的肿瘤免疫治疗领域已经到了一个激动人心的关头。

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嵌合抗原受体(CAR)是一种受体蛋白,它赋予免疫细胞新的能力,以靶向特定的抗原蛋白。它的细胞外抗原结合域通常为单链抗体,可以识别肿瘤细胞表面的特异性抗原。最新的研究表明,表达CAR的NK细胞可能会克服CAR-T细胞的缺陷,并显示出显著的抗肿瘤作用。CAR-NK细胞在肿瘤的免疫治疗中展现出广阔的前景。


CAR-NK的研究概况



CAR-NK临床前研究的数量逐年增加,这体现在每年都在增加的关于CAR-NK的研究论文。


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此外,在研究的靶标方面,Her2是实体瘤最常用的靶点,而CD19抗原在血液肿瘤中最常见。使用原代NK细胞的研究中,65%的人在研究B细胞恶性肿瘤,CD19是最受欢迎的靶点。有趣的是,在使用NK细胞系的研究中,研究实体瘤是血液恶性肿瘤的2倍以上。

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CAR-NK细胞免疫治疗的优势



随着基因修饰技术的进步,许多方法被用于产生CAR-NK。两种主要方法是病毒转导(使用慢病毒或逆转录病毒),或转染裸质粒DNA、转座酶DNA介导的整合以及mRNA电转。

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慢病毒



慢病毒能够高效地转导周期性和非周期性细胞,在基因治疗领域得到了广泛的应用。迄今为止,已有14篇关于原代CAR-NK细胞和44篇关于CAR-NK细胞系的研究成功使用慢病毒作为载体。

而我们公司在CAR-NK细胞的研发工作中利用的正是这种方式。

慢病毒是一种有包膜的RNA病毒,直径为80-120nm,呈二十面体对称结构、球形。病毒颗粒最外层是包膜(包膜蛋白决定了感染细胞的类型),再往里依次为基质蛋白和衣壳,最里面是两条相同的正股RNA链和酶(逆转录酶、整合酶和蛋白酶)。

下图是慢病毒的结构示意图:


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慢病毒感染细胞的第一步是通过包膜蛋白与细胞表面受体结合。慢病毒与宿主细胞膜融合后释放结构蛋白、酶蛋白和病毒核心。病毒RNA在逆转录酶的作用下逆转录并与整合酶形成整合前复合物。整合前复合物进入细胞核后,整合酶催化其整合至宿主基因组。外源基因前启动子驱动其在细胞质中表达。

慢病毒特点

1. 慢病毒有广泛的宿主范围,能够有效地感染分裂细胞、非分裂细胞,特别适合于一些难转染的细胞(如原代细胞、干细胞、不分化的细胞)和对腺病毒感染具有较强免疫反应的细胞(如树突状细胞、单核细胞和间充质干细胞)等,能大大提高目的基因转导效率,而且目的基因整合到宿主细胞基因组的几率大大增加。

2. 慢病毒能将外源基因有效地整合入宿主染色体上,介导目的基因稳定、长期的表达。因此,可以利用慢病毒建立稳定细胞株。

3. 适用范围更广,不仅能用于体外实验,还能用于活体动物模型,尤其是动物成瘤实验。


CAR-NK细胞免疫治疗的优势



首先,在临床应用中,CAR-NK细胞免疫疗法比CAR-T细胞免疫疗法更安全,而且NK细胞的安全性已在一些临床领域得到验证。例如,一些I/II期试验显示,同种异体NK细胞输注耐受性良好,不会引起GVHD和明显的毒性。因此,NK细胞是一种适应性更强的CAR载体,而不仅仅局限于自体细胞。

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CAR-T细胞免疫治疗的主要副作用之一是由于CAR-T细胞的持续存在而产生的靶向效应。相反,CAR-NK细胞的寿命很短,几乎不会产生靶向效应。另外,NK细胞产生的细胞因子种类与T淋巴细胞产生的细胞因子种类也有很大不同。


第二,NK细胞可以通过多种受体识别各种配体来抑制癌细胞。NK细胞受体通常识别在免疫细胞或长期治疗压力下肿瘤细胞上表达的应激诱导配体。临床试验表明,CAR-T细胞不能消除高度异质性的癌细胞,但是CAR-NK细胞能够有效地杀死长期治疗后可能改变其表型的残留肿瘤细胞


最后,NK细胞在临床样本中非常丰富,可以从外周血、脐带血、人类胚胎干细胞、诱导多能干细胞甚至NK-92细胞系中产生。NK-92细胞提供了一个均匀的细胞群,并且可以在适当的培养条件下很容易地扩大,以进行广泛的临床应用。


CAR-NK细胞免疫治疗的临床研究



血液瘤


临床前研究表明,CD19-CAR-NK细胞对血液系统肿瘤有很高的应答率,并且易于制造,与目前的CAR-T细胞免疫疗法相比,这是一个巨大的进步。CD19-CAR修饰的NK细胞具有比CAR-T更明显的优势,有望显示出更好的抗肿瘤作用。


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实体瘤


CAR治疗的一个主要障碍是缺乏对实体瘤的疗效。这是由于肿瘤灌注不良、TAA异质性和实体瘤伴发的免疫抑制肿瘤微环境所致。


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CAR-NK疗法试图解决这些问题,一些临床试验已经应用于实体恶性肿瘤的治疗。



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对未来的展望


锐杰天川生物科技有限公司是一家以研发为主体的国家级高新技术企业,靶向Trop2的CAR-NK细胞的遗传修饰改造,正是我司研发项目之一,投入了大量的人力物力精力财力目前正在积极推进中,相信很快就会面向市场,经受市场的考验。