一、摘要
一百多年前,“魔術(shù)子彈”學(xué)說首次提出了具有靶向特異性的抗體可以用來治療疾病。此后,隨著單克隆抗體制備技術(shù)的成熟,以及癌癥血清療法的發(fā)展,靶向腫瘤抗原的治療性抗體開始進入臨床,至今已有20余種抗體藥物用于癌癥的治療。近兩年,以免疫檢查點蛋白拮抗劑、雙特異性抗體、抗體藥物偶聯(lián)藥物等為代表的新一代抗體藥物,在治療惡性腫瘤上不斷取得突破性進展。
“免疫逃逸”是腫瘤發(fā)生過程中的重要標(biāo)志和主要機制。腫瘤的免疫療法 (Immunotherapy) 是通過增強機體對癌細胞的識別能力,利用機體自身的免疫能力對腫瘤進行清除【1】。與手術(shù)、化療、放療等傳統(tǒng)療法相比,腫瘤免疫療法具有腫瘤靶向性好、療效持久,臨床副作用小等優(yōu)點。
二、CD16對NK細胞的影響
NK細胞(自然殺傷細胞)是固有免疫的主力軍,體外NK細胞的分化過程可以通過流式細胞儀進行檢測。NK細胞起源于CD34+造血干細胞(CD34+HSCs),其分化主要經(jīng)歷三個階段:NK前體細胞(NKP),未成熟的NK細胞(iNK)和成熟NK細胞(mNK)。CD161的首次出現(xiàn)意味著細胞進入NKP階段;隨著活化受體NKp44的表達,iNK逐漸形成;最后,CD16和殺傷細胞免疫球蛋白樣受體(KIR)的表達標(biāo)志著NK細胞進入成熟階段。這也就說明,CD16對于NK細胞的成熟起著決定性的作用。
其實,最先發(fā)現(xiàn)的細胞表面抗原就是CD16,CD16即FcγRⅢ,為分子量為50000~70000的糖蛋白,屬Ig超家族成員,已知參與抗體依賴性的細胞毒性(ADCC)作用,其最顯著的特征在于膜受體負(fù)責(zé)觸發(fā)的裂解是由NK細胞完成的。CD16作為低親和力受體對于一些IgG的Fc部分,與CD3ζ的Fcε關(guān)聯(lián)受體I(Fc的εRI)γ鏈結(jié)合,共同參與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。NK細胞上交聯(lián)的CD16直接導(dǎo)致細胞內(nèi)Ca+水平的增加和一系列的類似于T細胞受體激活的級聯(lián)生化反應(yīng)。有文獻報道,CD16對人NK細胞作為裂解受體介導(dǎo)直接殺傷某些病毒感染和腫瘤細胞的過程,是依賴于抗體的緊密結(jié)合來實現(xiàn)的。
此外,NK細胞表面還有多種重要抗原,比如CD56(與纖維生長因子-1——FGFR-1結(jié)合),CD2(淋巴細胞相關(guān)分子2,LFA-2),CD58(LFA-3),CD11a/CD18(LFA-1)等。
NK細胞的分化
此外,設(shè)計以NK細胞表面活化受體CD16和NKG2D為靶點的雙特異性分子,可以靶向NK細胞識別并殺傷腫瘤細胞。(雙特異性分子被設(shè)計用來識別激活NK細胞受體結(jié)合另一端的腫瘤抗原,以使NK細胞殺滅過度表達這些抗原的腫瘤細胞)
利用NK細胞潛能的治療方法示意圖
三、如何增強NK細胞抗癌效力
總的來說,利用NK來抗擊腫瘤的方式主要概括為三點:即激活NK細胞、解除NK細胞的免疫抑制、控制NK細胞毒性。NK細胞作為繼T細胞用于癌癥治療的第二大免疫細胞有著非凡的地位,雖然NK細胞療法的開發(fā)可以參照現(xiàn)有的T細胞療法,但同時也應(yīng)注意到,這兩種免疫細胞有不同的作用機制,要想真正將NK細胞的抗癌效力發(fā)揮出來,還需要對其分子特征和功能的進一步探索和驗證。
2021年5月,意大利科學(xué)家Capuano等在Cancer雜志上發(fā)表的一篇綜述上指出,CD16觸發(fā)的ADCC細胞毒效應(yīng)和分別由NK細胞、單核/巨噬細胞介導(dǎo)的吞噬作用是mAbs介導(dǎo)腫瘤細胞殺傷并達到治療效果的主要免疫依賴機制。目前,針對激活和/或抑制NK細胞CD16受體,以微調(diào)mAbs抗腫瘤反應(yīng)的策略已經(jīng)在積極研究,并將在未來進一步推進【2】。
增強NK細胞對mAbs反應(yīng)的策略主要有:①改善單抗與CD16相互作用。mAbs Fc區(qū)域的基因改造或糖工程已被關(guān)注并陸續(xù)開發(fā),以調(diào)節(jié)它們與Fcγr家族的激活和抑制成員的相互作用。Obinutuzumab是首個獲準(zhǔn)臨床使用的糖工程單抗,與利妥昔單抗相比,增加了對CD16的親和力,從而誘導(dǎo)更強的NK細胞介導(dǎo)的ADCC作用;②合成雙特異性殺傷接合子(BiKEs)或三特異性殺傷接合子(TriKEs),有效地將NK細胞的細胞毒性導(dǎo)向腫瘤細胞。 這種小結(jié)構(gòu)(50-75 kDa)通常由一個抗CD16抗體的單鏈可變片段(scFv)連接到一個(BiKE)或兩個(TriKE)腫瘤抗原特異性抗體的scFv。 通過這些結(jié)構(gòu)允許高親和性的CD16+NK細胞和腫瘤細胞連接,從而克服了受體多態(tài)性的局限性,在生物分布、低免疫原性和反應(yīng)速度方面顯示出相對于標(biāo)準(zhǔn)治療性單克隆抗體的優(yōu)勢。如CD16xCD133雙特異性受體具有重要的治療潛力,因為它能夠靶向耐藥CD133+癌癥干細胞群體。而就像以MDSC為靶點的CD16xCD33雙特異性受體一樣,這些結(jié)構(gòu)的另一個附加價值體現(xiàn)在它們能夠誘導(dǎo)NK細胞殺傷TME中免疫抑制成分;③放大NK細胞對CD16參與反應(yīng)的策略。通過配體識別或mAbs結(jié)合激活NK受體的互補信號,可能增強NK細胞效應(yīng)對治療性mAbs調(diào)理腫瘤細胞的功能。NK細胞接合子(NKCEs),由兩個靶向NK激活受體NKp46的單抗片段和一個特定的腫瘤抗原組成,并與一個優(yōu)化了CD16結(jié)合的Fc片段結(jié)合,被證明可以促進腫瘤清除和改善NK細胞腫瘤浸潤,在小鼠體內(nèi)模型中,這些結(jié)構(gòu)比完整的mAbs更有效;④另一方面,CD16依賴的NK細胞激活和效應(yīng)功能受MHC-I類特異性和非特異性抑制受體的控制。在臨床前模型中發(fā)現(xiàn),通過PD-1或TIGIT阻斷NK細胞中的免疫檢查點,可進一步增強曲妥珠單抗和西妥昔單抗觸發(fā)的NK細胞功能。
四、學(xué)術(shù)論證
2021年8月,Reusing S B等在知名學(xué)術(shù)期刊《Cancer Immunology, Immunotherapy》上發(fā)表了他們關(guān)于CD16XCD33雙抗的研究報道【3】。
急性白血病是兒童中診斷出的最常見的惡性腫瘤,約占兒童癌癥診斷的30%,絕大多數(shù)(80%) 患有急性淋巴細胞白血病(ALL),而其余的被診斷為急性髓性白血病(AML)。其中,大約25%的雙表型或雙系A(chǔ)LL表達髓系特異性抗原CD33,因此,CD33+白血病患者標(biāo)志著一個高危人群,迫切需要新的策略來促進免疫系統(tǒng)克服惡性腫瘤而不增加進一步危及生命的毒性。為了更有效地將NK細胞引導(dǎo)至白血病靶點,研究者設(shè)計了一種完全人性化的雙特異性殺傷細胞接合器。
CD16xCD33 BiKE包含兩個抗體片段,第一個識別CD16 (FcγRIII),第二個針對骨髓分化抗原CD33,它們共同觸發(fā)抗體依賴性細胞介導(dǎo)的細胞毒性。針對CD33+靶標(biāo)的CD16信號傳導(dǎo)是NK細胞特異性的,并且專門針對CD33+細胞,因此,抗體通過CD16直接觸發(fā)NK細胞活化,顯著增加NK細胞的細胞毒性和細胞因子的產(chǎn)生。此外,通過這種方式,CD16xCD33 BiKE已被證明有可能克服KIR信號傳導(dǎo)的抑制作用,并改善NK細胞介導(dǎo)的成人AML原始細胞裂解。該研究評估了CD16xCD33 BiKE是否可以增強NK細胞對CD33+原發(fā)性兒童ALL和AML細胞的激活。
2021年9月14日,來自美國明尼蘇達大學(xué)醫(yī)學(xué)系的Frank Cichocki團隊和Jeffrey S. Miller團隊在Cell Stem Cell雜志上合作發(fā)表了一篇題為 Harnessing features of adaptive NK cells to generate iPSC-derived NK cells for enhanced immunotherapy 的文章【4】,該團隊報告了一項三基因編輯的iNK細胞產(chǎn)品,來自巨細胞病毒血清陽性供體的適應(yīng)性NK細胞亞群表現(xiàn)出低水平的CD38,高水平的NAD+以及更高的抗氧化應(yīng)激能力;诖耍环矫婵梢酝ㄟ^在轉(zhuǎn)導(dǎo)hnCD16的iPSC中敲除CD38來設(shè)計iNK細胞(hnCD16/CD38KO iNK)以獲得代謝增益效果,同時也能避免由治療性抗CD38抗體達雷木單抗介導(dǎo)的NK細胞“自相殘殺”行為。這種iADAPT NK即使在沒有外源性細胞因子的情況下也能在體內(nèi)持續(xù)存在并發(fā)揮作用,并且可以與治療性抗體結(jié)合以增強腫瘤靶向性。
驗證數(shù)據(jù)
高純度HPLC和SDS-PAGE驗證
參考文獻:
[1]Hanahan D, Weinberg RA. Hallmarks of cancer: the next generation. Cell, 2011, 144(5): 646-674.
[2]Cristina Capuano , Chiara Pighi, Simone Battella, et al. Harnessing CD16-Mediated NK Cell Functions to Enhance Therapeutic Effificacy of Tumor-Targeting mAbs.Cancers 2021, 13, 2500.
[3]Reusing S B , Vallera D A , Manser A R , et al. Correction to: CD16xCD33 Bispecific Killer Cell Engager (BiKE) as potential immunotherapeutic in pediatric patients with AML and biphenotypic ALL[J]. 2021.
[4]Woan K V , Kim H , Bjordahl R , et al. Harnessing features of adaptive NK cells to generate iPSC-derived NK cells for enhanced immunotherapy. 2021.