自然杀伤细胞治疗急性髓系白血病的研究进展*

王薇雅 卢绪章 综述 陈涛 审校

自然杀伤细胞（natural killer cell，NK）为人体免疫系统的第一道防线，其不同于T 细胞和B 细胞，无需经过抗原刺激，能够迅速杀死肿瘤或病毒感染的细胞［1］。NK细胞的杀伤活性受到抑制或激活性表面受体的严格调控。其不仅为重要的对外自然防御细胞，而且在机体过继免疫治疗中发挥重要作用。NK细胞具备天然的细胞毒性，为潜在的治疗恶性肿瘤和病毒感染性疾病等临床应用的候选者。本文将就NK细胞的生物学特征以及基于NK细胞治疗急性髓系白血病（acute myeloid leukemia，AML）的基础和临床研究进行综述。

1 NK细胞的生物学特征

自然杀伤细胞为先天性淋巴细胞，是人类先天免疫系统的一个组成部分，其占外周血淋巴细胞的10%～15%，具有细胞毒性和免疫调节双重功能。NK细胞特异性表达CD56和CD16，而不表达CD3，根据表达分子表面强度的差异又将NK细胞分为CD56dim CDl6bright和CD56bright CDl6dim 两种亚型，其中CD56dim CDl6bright亚型主要分布于外周血，表达免疫球蛋白样受体（killer cell inhibitory receptor，KIR），具有高杀伤活性；而CD56bright CDl6dim亚型主要分布于周围淋巴器官，以分泌细胞因子为主，起到免疫调节作用［2］。NK细胞的杀伤功能主要为通过表面活化性和抑制性受体与其相应的特异性配体相互作用所介导的抑制性和活化性信号间的平衡来实现。其中，活化性受体主要包括各种天然毒细胞受体（natural cytotoxicity receptors，NCRs）NKp46、NKp30、NKp44、免疫球蛋白样杀伤受体（KIRS）和C型凝集素（NKG2D）等，抑制性受体主要包括免疫球蛋白样杀伤受体家族（KIR-L）、C型凝集素样受体（NKG2A）等［3］。

2 NK细胞抗白血病的机制

NK细胞无需重新编码抗原识别受体基因，主要借助一系列特有的细胞表面受体识别主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex，MHC），通过受体和配体相互作用，从而激活或抑制NK细胞发挥相应的生物学功能。在正常组织细胞中，抑制性受体KIR与MHC-Ⅰ类分子结合产生的抑制信号占主导地位，使NK细胞不被激活，自身细胞组织不被破坏［4］。当细胞表面MHC-Ⅰ类分子发生改变（减少或缺失）时，影响与KIR结合产生的抑制信号，活化性信号占主导地位，使NK细胞活化产生杀伤效应，即NK细胞的“自我缺失”识别模式［5］。因此，当白血病靶细胞上MHC-Ⅰ表达降低或活化性配体表达增高时，NK细胞的活化性信号超过抑制性信号，NK细胞的杀伤功能就被激活，从而起到抗白血病的效应。NK细胞通过直接杀伤作用、分泌细胞因子等机制发挥杀伤作用。其中，直接杀伤作用主要包括穿孔素/颗粒酶途径和细胞凋亡途径［6］。除此之外，NK细胞还可以通过抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用（antibody-dependent cell-mediated cytoxicity，ADCC）发挥抗白血病效应［7］。

3 NK细胞抗白血病的临床应用

3.1 自体NK细胞扩增治疗AML

20 世纪80年代早期，研究发现白介素-2（interleukin-2，IL-2）能在体外显着增强NK 细胞的功能，并且通过体外培养后回输至肿瘤患者体内取得一定的抗肿瘤作用，但同时大剂量IL-2 也产生不可耐受的毒性［8-9］。虽然有临床前研究表明，低剂量IL-2能通过恢复NK细胞受体的表达和提高NK细胞的细胞毒性来达到治疗AML 的效果［10］，但是临床效果评估却不佳［11-12］。可能是由于IL-2 在诱导自体NK 细胞扩增的同时还能引起调节性T细胞的扩增，而后者可抑制NK 细胞的增值和功能［13-14］。由于上述限制，使用同种异体NK细胞为研究者探索的方向。

3.2 异基因NK细胞输注治疗AML

3.2.1 造血干细胞移植联合异基因NK细胞输注治疗AML 在T细胞耗尽的移植后早期，NK细胞为最先恢复的免疫细胞，发挥独特的抗白血病作用［15-16］。虽然自体NK细胞杀伤活性在肿瘤患者中受到抑制，但研究证明来自健康供体的同种异体NK细胞具有重要的效应功能。有研究发现，异基因NK细胞在造血干细胞移植（hematopoietic stem cell transplantation，HSCT）中介导了强大的移植物抗白血病效应（graft-versus-leukemia，GVL），并能够降低移植物抗宿主病（graft-versus-hostdisease，GVHD）的发生率［17-18］。该研究分析了112例接受移植后的高风险AML患者，其中51例供者有NK细胞同种异体反应性，61例无NK细胞同种异体反应性。前者较后者有更低的移植后排斥反应（6%，10%）、GVHD发生率（10%，11%）、复发率（3%，47%）以及更高的无事件生存率（34%，6%）。这为将来移植供体的选择、增强移植后GVL效应以及GVHD的预防提供了新方向。

在临床前的初步研究表明，在预先植入人类AML细胞的NOD/SCID小鼠中输注人同种异体NK细胞，能够清除小鼠白血病细胞并提高存活率。关于供体NK细胞的GVL效应在接受异基因HSCT的AML患者中得到证实［19-20］。

3.2.2 非移植环境中异体NK细胞输注治疗AML 有研究认为单独应用输注同种异体NK细胞治疗白血病同样有效。21世纪初，有研究首先证实了单独使用同种异体NK细胞治疗白血病的疗效和安全性［21］。该研究表明，体内输注扩增的NK细胞为可行并且有效的，在预后不良的19例AML患者中有5例完全缓解，而当KIR错配时，缓解率提高至80%。该研究小组又报道了受体免疫反应的某些成分对输注后NK细胞的抗白血病活性有重要影响，包括NK细胞扩增与化疗后血清细胞因子的浓度相关，以及调节性T细胞的数量严重影响输注的NK细胞的扩增以及杀伤作用［22］。上述研究结果均为临床工作提供了更为有效的帮助。

一项回顾性研究显示，化疗联合异基因NK细胞巩固治疗AML具有明显优势。该研究分析2014年1月至2019年6月北京大学人民医院经化疗达血液学完全缓解的23例AML患者，且巩固治疗3个疗程后，使用巩固化疗联合异基因NK细胞回输治疗，结果表明巩固化疗联合异基因NK 细胞输注可能有助于患者达到更深层次的缓解，减少远期复发［23］。这为临床治疗AML患者带来新的希望。

3.3 CAR-NK细胞治疗AML

随着科学家在免疫效应细胞工程方面取得的较大进步，并且已被证明是提高免疫效应细胞用于过继治疗的有效方法。细胞工程化日渐成为癌症的治疗新手段，尤其是嵌合抗原受体T细胞（chimeric antigen receptor T cells，CAR-T）在急性淋巴细胞白血病中安全应用［24］。尽管缺乏白血病特异性靶抗原使用于治疗AML中CART细胞变得复杂，但体内研究证明了CD123 CAR-T细胞在AML异种模型中的抗白血病作用［25］。作为天然免疫细胞-NK细胞，凭借无需预先致敏的自发毒性、MHC的非限制性和独特的ADCC作用等特点［26］，为CAR修饰的细胞免疫治疗研究提供了新的方向［27］。目前，已有靶向AML的CAR-NK在体外实验和动物模型中均取得显著效果［28-30］。研究发现，CD4 CAR-NK细胞在体外与AML患者细胞共培养时发挥明显的杀伤作用，在效靶比为5：1时杀伤率达80%～100%。为进一步检测CD4 CAR-NK细胞在体内的活性，该研究建立AML小鼠模型，分别对小鼠输注CD4 CAR-NK细胞和GFP对照NK细胞，结果发现在输注后的第7天，实验组小鼠肿瘤负荷缩减90%，并在第9天达到98%。上述研究表明，CD4 CAR-NK 细胞治疗能明显延长AML 小鼠的存活时间。CAR-NK细胞作为一种新型针对AML的免疫疗法具有较好的前景。

3.4 基于NK细胞的其他免疫治疗

3.4.1 联合小分子药物治疗AML 近年来，小分子药物日渐成为抗肿瘤治疗的新手段。研究发现，地西他滨能通过抗CD33单克隆抗体诱导NKG2D的上调增强NK细胞对AML细胞的杀伤［31］。另外，在异种移植的AML小鼠模型中，地西他滨还可通过NKp44的上调增强NK细胞介导的AML细胞杀伤［32］，这表明地西他滨可以通过多种机制增强NK 细胞的活性，达到抗肿瘤作用。另一种可改善NK细胞功能的药物来那度胺，在AML患者中可通过下调AML细胞上的HLA-Ⅰ类分子达到抗白血病作用［33］。

3.4.2 联合单克隆抗体治疗AML 随着对AML的了解，目前已鉴定多种与AML相关的抗原，包括CD33、CD123等［34-35］。而单克隆抗体能选择性地靶向AML特异性抗原，以破坏肿瘤的增殖途径或传递药物毒性，并且不会激活或增强宿主对白血病的免疫系统。基于NK细胞独特的ADCC作用，研究发现Fc优化的抗体将AML相关抗原与NK细胞靶向结合起来，有效地增强ADCC作用［36-37］。AML相关抗原的多样性，为各种Fc工程化炕头带来多种可能性。

3.4.3 PD-1/PD-L1阻断剂治疗AML 程序性死亡受体-1（programmed death-1，PD-1）/程序性死亡受体1的配体（programmed death ligand 1，PD-L1）免疫疗法为患者带来新的希望，通过阻断PD-1/PD-L1信号通路使肿瘤细胞死亡，具有治疗多种类型肿瘤的潜力，实质性改善患者总生存期［38-39］。有研究发现，除T细胞外，NK细胞也介导了PD-1/PD-L1免疫疗法。该研究表明，活化的NK细胞表达PD-1，而当肿瘤细胞表达PD-L时，两者的相互作用导致NK细胞反应降低，从而使肿瘤发生免疫逃逸。进一步研究结果证实，通过对PD-1/PD-L1的阻断，有效恢复了NK细胞的杀伤功能［40］。因此，阻断PD-1/PD-L1可通过激活NK细胞在AML中显示出较好的治疗效果［41］。一项单臂Ⅱ期临床试验纳入70例复发或难治的AML患者，使用PD-1抑制剂，其客观缓解率达到33%。70例患者中15例完全缓解、1例部分缓解、6例获得疾病稳定。上述研究结果表明，该途径值得进一步研究。

4 结语

近年来，AML 患者的个性化与替代治疗等方面均取得一定进步，但依然不能满足AML 患者的治疗需求。因此，寻找复发率低、生存期长、不良反应轻的治疗方案仍为治疗AML 患者的热点。其中，过继性免疫细胞治疗越来越受到关注和重视。尽管涉及过继性NK细胞输注的治疗策略有望实现，但对于复发性或难治性AML 等晚期患者，上述研究结果仅为暂时性和非治愈性的。因此，获得长期缓解且更自然的方法就是靶向内源性NK细胞，从而达到控制疾病的目的。为开发出靶向内源性NK 细胞的有效疗法，需更好地了解肿瘤免疫逃逸NK细胞的因素。同样，了解NK 细胞发育的过程以及其在疾病中的作用，对于能否转化为新的治疗机会至关重要。