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双特异性抗体与NK细胞联用杀伤肿瘤

双特异性抗体与NK细胞联用杀伤肿瘤

在当前的肿瘤免疫疗法中,CAR-T细胞治疗独占鳌头,自2017年以来,已有7款CAR-T产品先后获批上市,在白血病和淋巴瘤等疾病的治疗中取得了相当不错的疗效。CAR-T细胞是一种经过基因改造的免疫细胞,其表面表达一种嵌合抗原受体(CAR)分子,可以特异性识别并锁定癌细胞。然而,尽管CAR-T细胞治疗拥有喜人的成果,但仍然不可忽视其在治疗过程中可能会引起的副作用,例如细胞因子释放综合征、神经毒性等,严重时会危及生命。此外,CAR-T细胞必须由患者自己的T细胞加以改造定制,增加了治疗周期和成本。

 

为了寻找一种相较于CAR-T细胞更温和、更实用的替代品,研究人员开始将注意力转向另一种免疫细胞——自然杀伤(NK)细胞。和构造CAR-T细胞的方式类似,使用基因工程在NK细胞表面表达CAR分子,可以和肿瘤细胞表面的抗原蛋白结合,使其获得特异性识别肿瘤细胞的能力。和CAR-T细胞不同的是,NK细胞来源广泛,可以从捐赠的血液中采集,同种异体注射也不会引发危险的免疫反应。

 

然而,使用基因工程构造CAR细胞的成本高昂,也是如今CAR-T药物被标榜“天价药”的主要原因之一。科学家们转换了思路,设计出一种双特异性特体。这种抗体有两个臂,一个臂可以结合在T细胞或NK细胞上,另一个臂可以与肿瘤标志物结合。当这种双特异性抗体注入患者体内时,可以桥接免疫细胞和癌细胞,因此免疫细胞可以像CAR细胞一样攻击癌细胞。

双特异性抗体与NK细胞联用杀伤肿瘤

Figure 1 双特异性抗体桥接免疫细胞和肿瘤细胞示意图。

 

约翰霍普金斯大学医学血液学家Robert Brodsky曾发表评论:“如果双特异性抗体能够做到CAR-T细胞可以做的事情,这将代表着一个巨大的进步”。双特异性抗体的一个主要优点是它们可以提前大量生产。相比之下,如果为每个癌症患者准备CAR细胞,这个过程成本高昂,而且对于一些重病患者来说,耗时太长。

双特异性抗体与NK细胞联用杀伤肿瘤

Figure 2 双特异性体康疗法和CAR-T细胞疗法的对比。左:双特异性抗体疗法,将抗体或抗体+免疫细胞直接输注至患者体内;右:CAR-T细胞疗法,从患者血液中收集T细胞,在体外进行工程改造,使其表达CAR分子,再回输至患者体内进行治疗。图源:Science

 

抗体作为癌症治疗的历史悠久。抗体是一种外形类似字母“Y”的蛋白质,通常会附着在病毒、细菌或其他微生物上的抗原上。这种结合发生在Y形的尖端,可以沉积并清除病原体,或者可以向免疫系统发出攻击病原体的信号。1980年代中期,癌症研究人员就开始设计具有两个不同Y形尖端的抗体——一个与癌细胞抗原相匹配,另一个与的T细胞表面蛋白CD3相匹配。这个想法是直接将T细胞与肿瘤细胞联系起来,从而跳过细胞介导免疫中T细胞学习攻击癌细胞的过程。1985年,发表在Science的两篇报道刺激了该领域的发展,即双特异性抗体在体外实验中可以杀伤癌细胞。研究很快表明,这些抗体可以缩小小鼠体内的肿瘤。

双特异性抗体与NK细胞联用杀伤肿瘤

Figure 3 抗体设计。正常的抗体拥有两条相同的臂(浅蓝色),可以结合肿瘤抗原;双特异性抗体拥有一条不同的臂(深蓝色),可以结合免疫细胞;双特异性T细胞衔接子(Bispecific T cell Engager, BiTE)仅包含可变区;“2+1”抗体拥有两个可以结合肿瘤抗原的位点;三特异性抗体可以结合T细胞上两种不同的表面蛋白。图源:Science

 

近期一篇发表在Clinical Cancer Research上的文献报道了一种AFM13 的双特异性抗体。该抗体可以识别 NK 细胞上的CD16A和白血病/淋巴瘤上的 CD30标记物,从而将两种细胞连接起来,发挥杀伤作用。但是迄今为止,这种抗体在患者的身上效果不佳。MD Anderson癌症中心的血液学家和肿瘤学家 Katy Rezvani 及其同事认为问题可能出在患者自身的 NK 细胞上:与健康人相比,它们太弱而无法发挥作用。因此,她的团队尝试在实验室培养皿中将 AFM13 与捐赠的正常 NK 细胞混合。他们添加了一种细胞因子混合物以增强其效力。NK 细胞-抗体复合物在缩小小鼠肿瘤方面效果很好。

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Figure 4 AFM13+NK细胞在小鼠体内的抗肿瘤活性。A. 评估AFM13体内活性的实验方案;B. 活体成像生物发光监测 NSG 小鼠中肿瘤细胞的生长;C. 小鼠存活率;D. 小鼠体重变化。图源:AACR Journals

 

然后,他们在22名患有霍奇金淋巴瘤的重病患者中测试了这种方法,这些患者都在接受过不同的治疗后复发。患者首先接受了几天的化疗,用来消耗自体的NK细胞。接下来他们接受了从脐带血中分离出来的被AFM13包被的细胞的输注。由于双特异性抗体会在几天内从NK细胞上脱落,因此他们需要每周注射AFM13。一个月后,这些患者接受了第二剂AFM13-NK细胞治疗,NK细胞来自不同脐带血供体。这次试验中没有患者出现严重的副作用,19名可用于评估的患者中有17名肿瘤缩小。在接种3次NK细胞的13位患者中,有8例肿瘤完全消失。

 

双特异性抗体和NK细胞联合使用为细胞免疫疗法提供了一种新的可能。尽管在临床效果和评估中依然存在不小的挑战,但两种及以上的药物联用已经成为肿瘤研究中的热点。在未来,高效、经济的抗肿瘤药物会逐步成为主流,切实解决患者所面临的各种困境。

 

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Reference

1.https://www.science.org/content/article/synthetic-antibody-immune-cell-complex-dramatically-shrinks-blood-tumors

 

2.https://www.science.org/content/article/engineered-natural-killer-cells-may-be-next-great-cancer-immunotherapy

 

3.https://www.science.org/doi/full/10.1126/science.368.6494.930

 

4.https://doi.org/10.1158/1078-0432.CCR-21-0164

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