NK細胞對抗腫瘤的潛力已經(jīng)得到證實,研究發(fā)現(xiàn)NK細胞進入肺后12-24小時內(nèi)消除彌散性腫瘤細胞。近年來,除了NK本身,其分泌的細胞外囊泡對抗腫瘤也不斷被科學(xué)實錘,成為抗癌領(lǐng)域的新熱點。這篇文獻表明:NK細胞分泌的外囊泡可以抑制腫瘤生長,降低腫瘤細胞的活力,并且具有更穩(wěn)定、更易于儲存、可以隨時獲得現(xiàn)成的產(chǎn)品等優(yōu)點。
癌癥是全球死亡的第二大原因。目前,化療和放療是治療癌癥的常規(guī)方法。然而,這些治療方法會引起很多副作用,因為它們不僅殺死癌細胞,也會損害正常細胞。
自然殺傷細胞(NK)是先天淋巴樣細胞,在防止腫瘤轉(zhuǎn)移的發(fā)展中起著關(guān)鍵作用。近年來,NK細胞衍生物,如由NK細胞產(chǎn)生的細胞外囊泡(NK-EVs),富含具有細胞毒性的蛋白質(zhì)、細胞因子和miRNA,能夠選擇性地殺死腫瘤細胞,成為了抗癌領(lǐng)域的新熱點。
NK細胞:到達組織后24小時內(nèi)消除腫瘤細胞
NK細胞是產(chǎn)生炎性細胞因子和趨化因子的先天性細胞毒性淋巴細胞。此前,發(fā)表的文獻觀察到[2]NK細胞進入肺后12-24小時內(nèi)消除彌散性腫瘤細胞。在NK細胞對腫瘤細胞的連環(huán)殺傷過程中,穿孔素首先起主要作用,其次是fas介導(dǎo)的殺傷。
NK 細胞有幾種受體可以激活和抑制它們攻擊靶細胞。正常細胞表面的 MHC 與 NK 細胞的抑制性受體結(jié)合,從而阻止NK攻擊這些正常的細胞。癌細胞表面沒有足夠的 MHC 與 NK 細胞的抑制性受體結(jié)合,因此它們會被 NK 細胞清除。
NK 細胞可以啟動抗腫瘤活性,即使它們之前沒有接觸過癌細胞上的抗原。其他淋巴細胞如細胞毒性 T 細胞只有在之前接觸過這些細胞時才能消除癌細胞。NK 細胞的這種獨特能力使其成為治療癌癥的有吸引力的選擇。目前許多研究通過使用治療劑動員內(nèi)源性NK細胞或提供離體擴增的NK細胞治療癌癥。
抗癌領(lǐng)域的新前沿:NK細胞外泌體抑制腫瘤生長
作為無細胞產(chǎn)品,NK-EV可以抵抗腫瘤微環(huán)境和腫瘤相關(guān)外泌體的影響,并且可以直接應(yīng)用。
(1)如何獲得NK細胞來源的外泌體
細胞外囊泡被認為是處理細胞廢物的一種機制。后來的研究發(fā)現(xiàn)這些微小囊泡富含脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、核物質(zhì)(如DNA、RNA、mRNA、miRNA)和其他生物活性分子。根據(jù)尺寸,細胞外囊泡通常可分為不同的亞群。大的細胞外囊泡是凋亡體(1000-5000nm),其次是微囊泡(50-1000nm),小的是外泌體(30-150nm)。每個亞群都具有特定的蛋白質(zhì)表型和分子組成。
超速離心是常用的細胞外囊泡分離方法。CD63、CD81和TSG101是對細胞外囊泡進行測試鑒定的生化標志物。此外,針對特定來源的細胞外囊泡,如NK細胞,可以使用特異性標志物,例如Fas/FasL或Fas/TRAIL、顆粒酶A(GzmA)和/或B(GzmB)以及PFN來證明其起源。
(2)NK細胞外泌體抑制腫瘤生長的科學(xué)證據(jù)
在下圖顯示的四項研究中,研究人員報告了NK細胞分泌的外囊泡可以抑制腫瘤生長,降低腫瘤細胞的活力。有研究者將NK-EVs直接輸注到小鼠腫瘤內(nèi)部:另外,還有七項研究NK-EVs通過靜脈途徑輸注,也得到了類似的結(jié)果。在所有這些研究中,相對于未經(jīng)治療的動物,NK-EV輸注降低了生物發(fā)光強度信號和/或腫瘤塊的物理尺寸。
(3)NK細胞外泌體具有臨床適用性
研究顯示,NK-EVs是一種有效且安全的免疫療法,可長期儲存和直接使用。作為一種無細胞產(chǎn)品,NK-EV可以在冷藏條件下(4°C)立即使用,也可以在冷凍狀態(tài)下(-20°C或-80°C)儲存長達12個月,盡管其中可能會有蛋白質(zhì)和RNA的損失,但這是可以接受的。更重要的是,NK-EVs保留了其抗腫瘤活性。為了更便于儲存和運輸,NK-EVs還可以進行冷凍干燥處理。
腫瘤微環(huán)境具有酸性和缺氧特性,它形成了一種化學(xué)屏障,可阻礙免疫細胞滲透。癌細胞能夠釋放細胞外囊泡(腫瘤來源的細胞外囊泡),改變周圍的微環(huán)境,讓免疫細胞和其他健康組織對腫瘤產(chǎn)生敵意。腫瘤微環(huán)境和腫瘤來源的細胞外囊泡共同作用會破壞NK細胞的功能,從而降低NK細胞療法的有效性,導(dǎo)致NK細胞和其他免疫細胞幾乎無法正常工作。
而研究顯示,NK-EV可以克服腫瘤微環(huán)境的化學(xué)和物理障礙。
NK-EVs繼承了NK細胞的成分和功能,無論在體內(nèi)還是體外,它們都能對腫瘤細胞發(fā)揮細胞毒性,并具有趨化性的歸巢和遷移特性。NK-EV的結(jié)構(gòu)更加緊湊(30-200nm),并且比NK細胞更具生物穩(wěn)定性,這些特性使它們能夠在充滿敵意的腫瘤微環(huán)境中存活。
NK細胞及其外泌體作為免疫治療工具的未來考慮
研究人員總結(jié)了NK細胞和NK-EV在免疫治療中的益處和挑戰(zhàn)。
NK細胞的特征及優(yōu)勢
NK-EV的特征及優(yōu)勢
1.是一些復(fù)雜免疫功能的起源,如NK-EVs。
2.與樹突狀細胞相互作用,能夠引發(fā)更強的體液免疫反應(yīng)(抗體介導(dǎo))。
3.具備明確的安全證據(jù)和功效的參考文獻。
4.具備符合GMP標準的分離和擴增方案。
1.繼承了母細胞的成分和特性。
2.納米尺寸提高了其定位和遷移功能。
3.具有更高的生物穩(wěn)定性,較低的安全風(fēng)險和出色的治療效果。
4.不受腫瘤微環(huán)境和/或腫瘤來源的細胞外囊泡的影響。
5.通過基因工程或藥物載荷可實現(xiàn)聯(lián)合治療的可行藥物傳遞平臺。
6.具備長期儲存的潛力。
7.允許標準化劑量以進行靶向和精確醫(yī)學(xué)治療。
8.其被歸類為“生物制品”對醫(yī)生來說更為熟悉,也更符合倫理道德。
不過,NK細胞療法也面臨著一些挑戰(zhàn),比如細胞的大小和性質(zhì)限制了其在生物屏障中的滲透能力、由于腫瘤微環(huán)境和腫瘤來源的細胞外囊泡的易感性,細胞的存活率和穩(wěn)定性較差、藥物傳遞潛力有限、使用異基因細胞可能引發(fā)移植排斥反應(yīng)、制造過程面臨中產(chǎn)量或純度低,成本高等挑戰(zhàn)。
同樣的,NK-EV也面臨著挑戰(zhàn),例如需要從組織和細胞培養(yǎng)中進行新的分離以補充庫存,缺乏符合GMP標準的產(chǎn)品分離、測試和保存方案,作為一個相對新穎的產(chǎn)品,其臨床潛力仍有待進一步探討和驗證。
未來的研究將更加關(guān)注改進基于細胞外囊泡的免疫療法,因為它在初期研究就已經(jīng)顯示出明顯的優(yōu)勢。相對于手術(shù)治療,基于細胞和細胞外囊泡的治療方法有望成為的替代方案,對于高危人群如嬰兒和老年人風(fēng)險較小。
小結(jié)
NK細胞外泌體對于正?;蚪】导毎麤]有細胞毒性,對腫瘤細胞顯示出明顯的細胞毒性。研究顯示其可以延長腫瘤動物的壽命,且沒有觀察到不良作用。因此,這種新的治療方法具有巨大的臨床潛力。此外,NK細胞外泌體能夠規(guī)避NK細胞療法所面臨的一些局限,如腫瘤微環(huán)境和腫瘤來源的細胞外囊泡對NK細胞功能的阻礙等,。此外,NK細胞外泌體還有更穩(wěn)定、更易于儲存、可以隨時獲得現(xiàn)成的產(chǎn)品等優(yōu)點。未來,NK細胞外泌體療法及其生產(chǎn)工藝需要進一步研究以提高其安全性和有效性,并提高產(chǎn)量、降低生產(chǎn)成本,從而推動其更為廣闊的臨床應(yīng)用。