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重度免疫缺陷小鼠探究过继性NK细胞疗法

重度免疫缺陷小鼠探究过继性NK细胞疗法 | 赛业生物

 

CRC简介

结直肠癌(colorectal cancer, CRC),是全球女性中第二常见,男性中第三常见的癌症,也是全球第三大与癌症相关的死亡因素。CRC的发生是由一些关键基因的突变积累所致,包括CTNNB1、BRAF、PIK3CA、PDGFRL、TP53、APC等[1]。肿瘤转移(metastasis)是CRC患者死亡的主要原因。最常见的转移部位是肝脏,此外也有肺和腹膜的转移。CRC在男性和女性中都很普遍,且50岁后患病风险显著增加[2]。绝大多数CRC是由结直肠内壁形成的息肉(colorectal polyps)发展而来,因此,做结肠镜筛查十分重要,其能检测出结直肠中有无异常结构(例如息肉),是目前预防CRC最有效的方法。如果在早期阶段发现CRC,只需手术切除肿瘤即可;但如果在晚期阶段发现,通常需要用到化疗、放疗或靶向药物联合治疗。

 

Notice

建议大家从50岁起定期筛查CRC,早发现,早治疗~

 

CRC与EGFR

表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,EGFR)在包括结直肠癌、肺癌、乳腺癌、膀胱癌等多种肿瘤的进展中起重要作用。Spano等人的研究表明CRC患者中EGFR的过表达与肿瘤-淋巴结转移(tumor–node–metastasis,TNM) T3期显著相关[3]

 

靶向EGFR的单抗,例如西妥昔单抗(cetuximab,CET),已被批准在晚期CRC患者中使用。这些单抗能阻碍EGFR与其配体EGF的结合,抑制其下游信号通路的激活,从而延长CRC患者的生存期。但与此同时,CRC患者EGFR信号通路中的一些关键的抑癌基因(tumour suppressor genes)和原癌基因(oncogenes)常常存在突变,例如RAS和BRAF等。这些突变的存在导致EGFR单抗治疗效果显著下降。

 

Case study:在荷瘤BRGS小鼠中移植人源UCB-NK进行治疗

尽管上天给EGFR单抗半掩了一下门,但研究者们发现了一扇窗户:除了可以阻断肿瘤细胞上EGFR与EGF的结合外,EFGR单抗也可以通过与NK细胞相互作用,激活抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用(antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC) ,对肿瘤细胞进行杀伤。但是有研究表明,尽管CRC组织中的趋化因子和细胞因子水平很高,但不管是哪个疾病阶段的CRC组织,其中浸润的NK细胞都很少[4]。因此Veluvhamy等人开始研究通过将人脐带血干细胞来源的NK细胞(umbilical cord blood stem cell-derived NK cells,UCB-NK)过继性转移(adoptive transfer)至荷瘤的重度免疫缺陷小鼠体内,观测UCB-NK单独以及与CET联合给药对带有RAS突变的肿瘤的治疗效果[5]

 

在体内实验中,研究者们使用了缺乏功能性T、B、NK细胞,且转入了NOD背景Sirpa的BALB/c Rag2–/– Il2rg–/– SirpaNOD(BRGS)重度免疫缺陷小鼠(BRGSF小鼠的前身),并将带有荧光标签、表达EGFR,且RAS基因带有突变(EGFR+ RASmut),同时对CET有抗性的SW480人结肠腺癌细胞通过尾静脉接种至小鼠体内,给予不同的治疗(图1)。结果显示,CET单药并无明显抗肿瘤效果(蓝线),但是单独使用UCB-NK细胞治疗则可显著降低肿瘤负荷(绿线)。此外,值得注意的是,CET联合UCB-NK细胞并不能增加抗肿瘤效应,这说明CET并不能有效激活UCB-NK的ADCC效应,但同时,这也进一步证实了CET治疗携带RAS突变肿瘤的无效性。

图1. UCB-NK具有显著的抗肿瘤效果

图1. UCB-NK具有显著的抗肿瘤效果[5]

 

此外,在移植SW480肿瘤细胞后第35天的荧光活体成像结果也显示,对比阴性对照组和CET单药组的小鼠,单独给予UCB-NK或UCB-NK和CET联合治疗的小鼠体内肿瘤生长受到明显抑制。另外,为了证明CET单药的疗效,研究人员也在BRGS小鼠体内接种了带荧光标签、过表达EGFR,且携带野生型RAS基因(EGFR+++RASwt)的A431人皮肤鳞癌细胞。结果显示,CET对EGFR+++RASwt的肿瘤细胞系具有强效的杀伤作用。

图2. 荧光活体成像结果显示UCB-NK具有显著的抗肿瘤效果

图2. 荧光活体成像结果显示UCB-NK具有显著的抗肿瘤效果 | 赛业生物

图2. 荧光活体成像结果显示UCB-NK具有显著的抗肿瘤效果[5]

 

另外,小鼠生存曲线结果也显示,UCB-NK治疗能显著延长SW480(具有CET抗性且携带RAS突变的肿瘤)荷瘤小鼠的生存期。但CET联合UCB-NK细胞治疗相对于UCB-NK单独治疗并没有显著差异性。

图3. UCB-NK治疗能显著延长荷瘤(具有CET抗性且携带RAS突变的肿瘤)小鼠的生存期 | 赛业生物

图3. UCB-NK治疗能显著延长荷瘤(具有CET抗性且携带RAS突变的肿瘤)小鼠的生存期[5]

 

综上,实验结果表明,在体内,UCB-NK对CRC细胞具有显著的抗肿瘤效果,且该效果在EFGR下游通路蛋白RAS突变后依然存在。这为携带RAS突变的CRC患者带来了新的治疗希望。

 

小结

过继性NK细胞疗法是一种非常有前景的细胞疗法。与T细胞疗法相比,其具有以下几个优点:

①更高的安全性:自体(autologous)移植时基本不产生细胞因子释放综合征(cytokine release syndrome,CRS)和神经毒性,而在同种异体(allogenic)移植时,基本不产生移植物抗宿主病(graft-versus-host disease,GvHD);

②具有多种机制来激活细胞毒性功能;

③由于发生GvHD的风险低,NK细胞治疗可以使用同种异体的NK细胞,这极大的拓宽了免疫治疗细胞的来源,提高了治疗可行性[6]

 

那么如果要对过继性NK细胞疗法进行抗肿瘤效果的体内研究,我们应该如何选择小鼠模型呢?首先,我们需要明确NK细胞的来源:如果你所用的NK细胞是小鼠来源的,那么一般你可以选择相同遗传背景的,免疫系统功能健全的,荷有鼠源肿瘤的小鼠(syngeneic tumor model)[7],又或者是荷有鼠源肿瘤的免疫缺陷小鼠[8];如果你所用的NK小鼠是人源的,那么一般你可以选择荷有人源肿瘤的免疫缺陷小鼠(参考本文中的case study),又或者是移植了人CD34+造血干细胞的,荷有人源肿瘤的免疫系统人源化小鼠[9]。那到底过继性NK疗法在免疫系统人源化小鼠中的表现如何呢?我们下篇文章再见~

 

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