NK 细胞：免疫领域的多面能手与治疗新希望
NK 细胞，其英文名为 Natural Killer Cell，即自然杀伤细胞。它在机体的免疫体系里占据着举足轻重的地位，约占血液中全部免疫细胞的 15%，属于天然免疫系统的核心力量，主要分布于外周血、脾脏以及肝脏。
回溯到 20 世纪 70 年代，NK 细胞被发现。它是一类无需预先致敏就能产生细胞毒性并分泌细胞因子的先天淋巴细胞亚群，具备介导体内抗病毒与抗肿瘤反应的能力。与 T 细胞和 B 细胞依靠抗原受体识别 “非我” 抗原从而产生适应性免疫不同，NK 细胞凭借细胞表面的激活性与抑制性受体信号的整合，去识别并攻击那些丢失或下调主要组织相容性复合体 Ⅰ（MHC - Ⅰ）表达的肿瘤细胞，这便是所谓的 “缺失自我” 识别机制。
一、NK 细胞的起源与表型特质
NK 细胞发源于骨髓中的造血干细胞（HSCs）。最初，由 CD34 + HSC 分化成普通淋巴祖细胞（CLPs），接着进一步演变为 NK 前体细胞（NKPs）。NKPs 上 CD122 的表达标志着 NK 细胞谱系的初步构建。而 CD56 的出现则意味着 NKPs 向 NK 细胞分化过程的圆满完成。依据 CD56 的表达水平差异，NK 细胞又可细分为 CD56bright 期和 CD56dim 期。CD56bright NK 细胞尚处于不完全成熟状态，在获得 CD16 的表达后，便可分化为 CD56dim NK 细胞。尽管两者都会分泌细胞因子，但 CD56dim 亚群的细胞溶解活性更为强劲，并且 CD56dim NK 细胞在体内 NK 细胞总量中占比超过 90%。
二、NK 细胞的多元功能
细胞因子的分泌
NK 细胞能够生成一系列细胞因子，如 IFN - γ、TNFα、IL - 10，生长因子 GM - CSF 以及趋化因子 CCL3、CCL4、CCL5、XCL1 等。这些因子可招募其他免疫细胞，进而引发二次免疫反应，例如与树突状细胞、巨噬细胞和 T 细胞相互协作，共同构建免疫反应体系。
细胞毒性的展现
NK 细胞可分泌穿孔素、颗粒酶、颗粒溶素等具备细胞毒性的溶解性颗粒，以此诱导靶细胞走向凋亡之路。
ADCC 效应的介导
NK 细胞能够借助人免疫球蛋白 G Fc 段受体 Ⅲ（也就是 CD16）来介导抗体依赖的细胞毒性作用，从而对抗体包被的靶细胞实施杀伤。
肿瘤坏死因子超家族成员的表达
NK 细胞可表达多种肿瘤坏死因子超家族成员，例如 FASL 和 TRAIL，它们分别与相应的受体 FAS 或 TRALIR 相结合，诱导靶细胞发生凋亡。
三、基于 NK 细胞的创新疗法探索
临床 NK 细胞的来源难题
在 NK 细胞的临床应用进程中，首要面临的挑战便是获取足够数量且可用于临床治疗的细胞。当下，用于临床治疗级 NK 细胞产品的来源主要涵盖外周血 NK 细胞（PB - NK）、脐带血 NK 细胞（UB - NK）以及胎盘来源 NK 细胞。
NK 细胞的扩增生产困境与策略
细胞疗法在临床应用时，对大量效应细胞有着迫切需求。有研究表明，适合临床应用的 NK 细胞数量范围处于 5×106 ～ 1×108 细胞数量 / 体重（kg）之间。根据培养工艺的特性，主要分为以下两类：
（1）滋养细胞 + 细胞因子培养模式
此方法中广泛采用的滋养细胞为 K562 细胞或经基因改造的 K562 细胞。该细胞表面能够稳定表达多种细胞因子受体，在多种细胞因子的协同作用下，外周血单个核细胞中的自然杀伤细胞得以定向激活并大量扩增。这种方法的优势在于细胞扩增的活率较高、速度较快、纯度较高，CD16 等受体的表达比例也较高，NK 细胞的杀伤性较为强大。然而，该方法引入了肿瘤细胞，这就带来了潜在风险，且难以彻底消除。并且将正常细胞与肿瘤细胞共培养后回输到体内，在伦理层面也难以逾越障碍。
（2）纯细胞因子培养路径
此类方法运用多种细胞因子组合进行刺激，朝着 NK 细胞的方向进行诱导或激活，同时配合相应的细胞培养基，促使 NK 细胞大量繁衍。该方法的优点在于安全性方面，因为所用的细胞因子原本就在体内存在，相当于在体外模拟体内环境。但纯因子培养的生产效率偏低，在培养过程中会消耗大量的细胞因子，这就导致研发成本及价格都居高不下。
四、NK 细胞的广泛临床应用
在国家药品监督管理局药品审评中心（CDE）进行检索，以 “NK 细胞” 为药品名称进行搜索，截至 2024.07.01，已有 11 个 IND（新药临床试验申请）新药受理。
实体肿瘤治疗中的应用
在一项 Ⅰ 期临床研究中，针对局部晚期肝细胞癌患者开展了局部大剂量自体自然杀伤细胞联合肝动脉灌注化疗。该研究总共纳入了 13 名经标准治疗无效的局部晚期肝癌 (HCC) 患者，旨在评估局部大剂量自体 NK 细胞治疗联合肝动脉灌注化疗（HAIC）的协同效果。结果显示，11 名患者的客观缓解率（ORR）达到 63.6%，其中包含 4 例 CR（36.4%）和 3 例 PR（27.3%）；此外，在两名患者（18.2%）中观察到 SD，在两名患者（18.2%）中观察到 PD，所以疾病控制率（DCR）为 81.8%。再者，CR 或 PR 的 7 名患者的中位缓解持续时间（DOR）长达 8.6 个月。
血液瘤治疗领域的进展
全球范围内，NK 细胞疗法的适应症大多集中于血液系统恶性肿瘤，其适应症呈现多样化，在多发性骨髓瘤（MM）、急性髓系白血病（AML）、弥漫大 B 细胞淋巴瘤（DLBCL）、滤泡性淋巴瘤（FL）、急性淋巴细胞白血病（ALL）、非霍奇金淋巴瘤（NHL）、慢性淋巴细胞白血病（CLL）等诸多领域均有涉及，不过当前主要聚焦在 AML、MM 两大适应症领域。CYNK - 001 是 Celularity 正在研发的一种冷冻保存、未经基因编辑修饰的同种异体 NK 细胞疗法。CYNK - 001 同时表达 NKG2D 和 CD94 以及 NK 激活受体 DNAM1，NKp30，NKp46 和 NKp44，对血液肿瘤和实体瘤细胞系具备细胞溶解活性，并且能够在肿瘤细胞存在的情形下调节细胞因子如 IFN - γ 的分泌。临床前研究表明，CYNK - 001 在体外展现出对 MM 细胞，AML 细胞，GBM 细胞和 SARS - CoV - 2 感染细胞的杀伤活性。Celularity 正在推进 CYNK - 001 的体内研究，期望它能够通过强化人体的自然免疫反应来发挥作用。目前，CYNK - 001 正在 1 期临床试验中接受评估。
神经系统疾病治疗的参与
NK 细胞在多种神经系统疾病的治疗过程中发挥着作用，比如多发性硬化（MS）、脑卒中、脑缺血、脑出血以及帕金森病（PD）等。2022 年 11 月，NKGen Biotech 宣告与帕金森基金会携手合作，共同探究其新型自体 NK 细胞疗法 SNK01 用于治疗晚期帕金森病（PD）的效果。研究发现，NK 细胞有助于清除 α - 突触核蛋白，能够减少自体活性 T 细胞引发的炎症并清除受损的神经元，对于调节、抑制脑组织炎症以及异常蛋白质聚集起着至关重要的作用。
感染性疾病防控的贡献
NK 细胞在机体抵御多种感染性疾病时扮演着关键角色，它能够精准识别并消灭被病毒感染的细胞，堪称抗病毒的天然利器。近年来，基于 NK 免疫细胞的免疫疗法正逐步被探索应用于传染病的治疗，尤其是病毒感染。已有数据证实，NK 细胞对产生免疫逃逸的病毒同样有效，这些病毒包括甲型流感病毒、乙肝病毒、艾滋病毒、丙肝病毒以及新冠病毒等。NK 细胞能够发挥免疫介导功能，调节机体的免疫状态与免疫功能，增强免疫系统对病毒的免疫反应，同时还能通过自然杀伤来控制病毒的感染，借助 ADCC 来杀伤感染的靶细胞，进而实现清除病毒的目标。NK 细胞已经被应用于新冠肺炎病毒的治疗。FDA 曾在 2020 年批准同种异体现货型 NK 细胞疗法 CYNK - 001 用于治疗 COVID - 19。
抗衰老领域的潜力挖掘
NK 细胞作为先天性免疫细胞，能够直接且有效地清除病变、衰老细胞，此外还可以活化吞噬细胞，提升其清理能力。2022 年 9 月，上海长征医院输血科、上海交通大学免疫学研究所等单位联合在《Frontiers in Immunology》上发表了一项名为 “Characterization of age - related immune features after autologous NK cell infusion: Protocol for an open - label and randomized controlled trial” 的研究成果，表明自体 NK 细胞能够显著改善 T 细胞衰老和耗竭状况。在该研究中招募了 37 名健康受试者，其中 32 名接受扩增后的 NK 细胞输注，5 名进行静脉注射生理盐水。在输注后的 4 周内对受试者外周衰老和衰竭 T 细胞的变化以及衰老相关分泌表型（SASP）相关因子的血清水平进行监测。结果显示，受试者衰老的 CD28 - 、CD57 + 、CD28 - CD57 + 、CD28 - KLRG1 + CD4 + 和 CD8 + T 细胞群体显著减少，PD - 1 + 和 TIM - 3 + T 细胞数量也明显降低；SASP 相关因子如 IL - 6、IL - 8、IL - 1α、IL - 17、MIP - 1α、MIP - 1β 和 MMP1 显著下降，而且 T 细胞还呈现出细胞毒性增强的态势。
近年来，免疫细胞疗法在抗癌领域掀起了一场新的革命。值得肯定的是，NK 细胞在肿瘤治疗领域的应用蕴含着巨大的潜力，它在血液瘤及实体瘤的治疗中已经初露锋芒。随着研究的持续深入和试验的不断开展，基因编辑技术、iPSC 技术等前沿技术将会与 NK 细胞深度融合。可以预见，在未来，NK 细胞有望在众多领域充分彰显其独特的潜力，为广大患者带来更为丰富多样的治疗选择，为人类健康事业注入新的活力与希望。
回溯到 20 世纪 70 年代，NK 细胞被发现。它是一类无需预先致敏就能产生细胞毒性并分泌细胞因子的先天淋巴细胞亚群，具备介导体内抗病毒与抗肿瘤反应的能力。与 T 细胞和 B 细胞依靠抗原受体识别 “非我” 抗原从而产生适应性免疫不同，NK 细胞凭借细胞表面的激活性与抑制性受体信号的整合，去识别并攻击那些丢失或下调主要组织相容性复合体 Ⅰ（MHC - Ⅰ）表达的肿瘤细胞，这便是所谓的 “缺失自我” 识别机制。
一、NK 细胞的起源与表型特质
NK 细胞发源于骨髓中的造血干细胞（HSCs）。最初，由 CD34 + HSC 分化成普通淋巴祖细胞（CLPs），接着进一步演变为 NK 前体细胞（NKPs）。NKPs 上 CD122 的表达标志着 NK 细胞谱系的初步构建。而 CD56 的出现则意味着 NKPs 向 NK 细胞分化过程的圆满完成。依据 CD56 的表达水平差异，NK 细胞又可细分为 CD56bright 期和 CD56dim 期。CD56bright NK 细胞尚处于不完全成熟状态，在获得 CD16 的表达后，便可分化为 CD56dim NK 细胞。尽管两者都会分泌细胞因子，但 CD56dim 亚群的细胞溶解活性更为强劲，并且 CD56dim NK 细胞在体内 NK 细胞总量中占比超过 90%。
二、NK 细胞的多元功能
细胞因子的分泌
NK 细胞能够生成一系列细胞因子，如 IFN - γ、TNFα、IL - 10，生长因子 GM - CSF 以及趋化因子 CCL3、CCL4、CCL5、XCL1 等。这些因子可招募其他免疫细胞，进而引发二次免疫反应，例如与树突状细胞、巨噬细胞和 T 细胞相互协作，共同构建免疫反应体系。
细胞毒性的展现
NK 细胞可分泌穿孔素、颗粒酶、颗粒溶素等具备细胞毒性的溶解性颗粒，以此诱导靶细胞走向凋亡之路。
ADCC 效应的介导
NK 细胞能够借助人免疫球蛋白 G Fc 段受体 Ⅲ（也就是 CD16）来介导抗体依赖的细胞毒性作用，从而对抗体包被的靶细胞实施杀伤。
肿瘤坏死因子超家族成员的表达
NK 细胞可表达多种肿瘤坏死因子超家族成员，例如 FASL 和 TRAIL，它们分别与相应的受体 FAS 或 TRALIR 相结合，诱导靶细胞发生凋亡。
三、基于 NK 细胞的创新疗法探索
临床 NK 细胞的来源难题
在 NK 细胞的临床应用进程中，首要面临的挑战便是获取足够数量且可用于临床治疗的细胞。当下，用于临床治疗级 NK 细胞产品的来源主要涵盖外周血 NK 细胞（PB - NK）、脐带血 NK 细胞（UB - NK）以及胎盘来源 NK 细胞。
NK 细胞的扩增生产困境与策略
细胞疗法在临床应用时，对大量效应细胞有着迫切需求。有研究表明，适合临床应用的 NK 细胞数量范围处于 5×106 ～ 1×108 细胞数量 / 体重（kg）之间。根据培养工艺的特性，主要分为以下两类：
（1）滋养细胞 + 细胞因子培养模式
此方法中广泛采用的滋养细胞为 K562 细胞或经基因改造的 K562 细胞。该细胞表面能够稳定表达多种细胞因子受体，在多种细胞因子的协同作用下，外周血单个核细胞中的自然杀伤细胞得以定向激活并大量扩增。这种方法的优势在于细胞扩增的活率较高、速度较快、纯度较高，CD16 等受体的表达比例也较高，NK 细胞的杀伤性较为强大。然而，该方法引入了肿瘤细胞，这就带来了潜在风险，且难以彻底消除。并且将正常细胞与肿瘤细胞共培养后回输到体内，在伦理层面也难以逾越障碍。
（2）纯细胞因子培养路径
此类方法运用多种细胞因子组合进行刺激，朝着 NK 细胞的方向进行诱导或激活，同时配合相应的细胞培养基，促使 NK 细胞大量繁衍。该方法的优点在于安全性方面，因为所用的细胞因子原本就在体内存在，相当于在体外模拟体内环境。但纯因子培养的生产效率偏低，在培养过程中会消耗大量的细胞因子，这就导致研发成本及价格都居高不下。
四、NK 细胞的广泛临床应用
在国家药品监督管理局药品审评中心（CDE）进行检索，以 “NK 细胞” 为药品名称进行搜索，截至 2024.07.01，已有 11 个 IND（新药临床试验申请）新药受理。
实体肿瘤治疗中的应用
在一项 Ⅰ 期临床研究中，针对局部晚期肝细胞癌患者开展了局部大剂量自体自然杀伤细胞联合肝动脉灌注化疗。该研究总共纳入了 13 名经标准治疗无效的局部晚期肝癌 (HCC) 患者，旨在评估局部大剂量自体 NK 细胞治疗联合肝动脉灌注化疗（HAIC）的协同效果。结果显示，11 名患者的客观缓解率（ORR）达到 63.6%，其中包含 4 例 CR（36.4%）和 3 例 PR（27.3%）；此外，在两名患者（18.2%）中观察到 SD，在两名患者（18.2%）中观察到 PD，所以疾病控制率（DCR）为 81.8%。再者，CR 或 PR 的 7 名患者的中位缓解持续时间（DOR）长达 8.6 个月。
血液瘤治疗领域的进展
全球范围内，NK 细胞疗法的适应症大多集中于血液系统恶性肿瘤，其适应症呈现多样化，在多发性骨髓瘤（MM）、急性髓系白血病（AML）、弥漫大 B 细胞淋巴瘤（DLBCL）、滤泡性淋巴瘤（FL）、急性淋巴细胞白血病（ALL）、非霍奇金淋巴瘤（NHL）、慢性淋巴细胞白血病（CLL）等诸多领域均有涉及，不过当前主要聚焦在 AML、MM 两大适应症领域。CYNK - 001 是 Celularity 正在研发的一种冷冻保存、未经基因编辑修饰的同种异体 NK 细胞疗法。CYNK - 001 同时表达 NKG2D 和 CD94 以及 NK 激活受体 DNAM1，NKp30，NKp46 和 NKp44，对血液肿瘤和实体瘤细胞系具备细胞溶解活性，并且能够在肿瘤细胞存在的情形下调节细胞因子如 IFN - γ 的分泌。临床前研究表明，CYNK - 001 在体外展现出对 MM 细胞，AML 细胞，GBM 细胞和 SARS - CoV - 2 感染细胞的杀伤活性。Celularity 正在推进 CYNK - 001 的体内研究，期望它能够通过强化人体的自然免疫反应来发挥作用。目前，CYNK - 001 正在 1 期临床试验中接受评估。
神经系统疾病治疗的参与
NK 细胞在多种神经系统疾病的治疗过程中发挥着作用，比如多发性硬化（MS）、脑卒中、脑缺血、脑出血以及帕金森病（PD）等。2022 年 11 月，NKGen Biotech 宣告与帕金森基金会携手合作，共同探究其新型自体 NK 细胞疗法 SNK01 用于治疗晚期帕金森病（PD）的效果。研究发现，NK 细胞有助于清除 α - 突触核蛋白，能够减少自体活性 T 细胞引发的炎症并清除受损的神经元，对于调节、抑制脑组织炎症以及异常蛋白质聚集起着至关重要的作用。
感染性疾病防控的贡献
NK 细胞在机体抵御多种感染性疾病时扮演着关键角色，它能够精准识别并消灭被病毒感染的细胞，堪称抗病毒的天然利器。近年来，基于 NK 免疫细胞的免疫疗法正逐步被探索应用于传染病的治疗，尤其是病毒感染。已有数据证实，NK 细胞对产生免疫逃逸的病毒同样有效，这些病毒包括甲型流感病毒、乙肝病毒、艾滋病毒、丙肝病毒以及新冠病毒等。NK 细胞能够发挥免疫介导功能，调节机体的免疫状态与免疫功能，增强免疫系统对病毒的免疫反应，同时还能通过自然杀伤来控制病毒的感染，借助 ADCC 来杀伤感染的靶细胞，进而实现清除病毒的目标。NK 细胞已经被应用于新冠肺炎病毒的治疗。FDA 曾在 2020 年批准同种异体现货型 NK 细胞疗法 CYNK - 001 用于治疗 COVID - 19。
抗衰老领域的潜力挖掘
NK 细胞作为先天性免疫细胞，能够直接且有效地清除病变、衰老细胞，此外还可以活化吞噬细胞，提升其清理能力。2022 年 9 月，上海长征医院输血科、上海交通大学免疫学研究所等单位联合在《Frontiers in Immunology》上发表了一项名为 “Characterization of age - related immune features after autologous NK cell infusion: Protocol for an open - label and randomized controlled trial” 的研究成果，表明自体 NK 细胞能够显著改善 T 细胞衰老和耗竭状况。在该研究中招募了 37 名健康受试者，其中 32 名接受扩增后的 NK 细胞输注，5 名进行静脉注射生理盐水。在输注后的 4 周内对受试者外周衰老和衰竭 T 细胞的变化以及衰老相关分泌表型（SASP）相关因子的血清水平进行监测。结果显示，受试者衰老的 CD28 - 、CD57 + 、CD28 - CD57 + 、CD28 - KLRG1 + CD4 + 和 CD8 + T 细胞群体显著减少，PD - 1 + 和 TIM - 3 + T 细胞数量也明显降低；SASP 相关因子如 IL - 6、IL - 8、IL - 1α、IL - 17、MIP - 1α、MIP - 1β 和 MMP1 显著下降，而且 T 细胞还呈现出细胞毒性增强的态势。
近年来，免疫细胞疗法在抗癌领域掀起了一场新的革命。值得肯定的是，NK 细胞在肿瘤治疗领域的应用蕴含着巨大的潜力，它在血液瘤及实体瘤的治疗中已经初露锋芒。随着研究的持续深入和试验的不断开展，基因编辑技术、iPSC 技术等前沿技术将会与 NK 细胞深度融合。可以预见，在未来，NK 细胞有望在众多领域充分彰显其独特的潜力，为广大患者带来更为丰富多样的治疗选择，为人类健康事业注入新的活力与希望。