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NKG2D配體在免疫腫瘤學(xué)中的應(yīng)用

免疫檢查點(diǎn)抑制劑(ICI)徹底改變了免疫腫瘤學(xué)領(lǐng)域,部分患者可以實(shí)現(xiàn)腫瘤的持久免疫控制。然而,腫瘤免疫逃避機(jī)制依然存在,如何讓更多的病人獲益,開發(fā)更有效的治療方案始終面臨著挑戰(zhàn)。

目前,聯(lián)合療法正成為免疫腫瘤學(xué)研究的中心。這種聯(lián)合療法應(yīng)該增強(qiáng)抗腫瘤免疫反應(yīng)或靶向腫瘤免疫逃逸機(jī)制,特別是腫瘤微環(huán)境(TME)中的各種參與者。自然殺傷(NK)細(xì)胞最近處于許多免疫治療策略的前沿,人們正在開發(fā)一些新的方法來(lái)充分利用NK細(xì)胞的抗腫瘤潛力。

最相關(guān)的NK細(xì)胞激活受體之一是NKG2D,其識(shí)別8種不同的NKG2D配體(NKG2DL),包括MICA和MICB。MICA和MICB在正常細(xì)胞上低表達(dá),但在受損、轉(zhuǎn)化或感染的細(xì)胞表面表達(dá)上調(diào),它們與NKG2D的結(jié)合觸發(fā)NK細(xì)胞效應(yīng)器功能。此外,MICA/B是多態(tài)性的,這種多態(tài)性通過調(diào)節(jié)其細(xì)胞表面表達(dá)、細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸、免疫抑制的可溶性形式的脫落或NKG2D相互作用的親和力來(lái)影響功能反應(yīng)。

目前,針對(duì)NKG2D-NKG2DL軸的免疫治療方法正在研究中,通過重塑TME,釋放NK細(xì)胞和細(xì)胞毒性CD8+T細(xì)胞的抗腫瘤效應(yīng),為更多的腫瘤病人獲益帶來(lái)希望。

免疫腫瘤學(xué)前沿的NK細(xì)胞

NK細(xì)胞在腫瘤免疫中起著關(guān)鍵作用,目前,NK細(xì)胞逐漸成為當(dāng)前免疫治療策略的前沿領(lǐng)域。許多新化合物包括單克隆抗體正在開發(fā)中,以充分發(fā)揮其抗腫瘤潛力。此外,NK細(xì)胞的過繼療法包括異基因NK細(xì)胞和CAR-NK,這些基于NK細(xì)胞的策略已經(jīng)取得了一些成功。

CAR-NK細(xì)胞比CAR-T細(xì)胞有幾個(gè)明顯優(yōu)勢(shì),CAR-NK 細(xì)胞的壽命很短,幾乎不會(huì)產(chǎn)生靶外效應(yīng)。另外,NK細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子種類與T淋巴細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子種類有很大不同。活躍的NK細(xì)胞通常產(chǎn)生IFN-γ和粒-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF),不會(huì)產(chǎn)生CAR-T細(xì)胞通常誘導(dǎo)的細(xì)胞因子風(fēng)暴。

然而,實(shí)體瘤的情況大不相同,這主要是因?yàn)镹K細(xì)胞必須面對(duì)克服免疫抑制性TME的艱巨任務(wù),以避免耗竭和功能失調(diào)。此外,即使NK細(xì)胞能夠克服這種不利環(huán)境,它們浸潤(rùn)實(shí)體瘤的能力較弱也是影響其療效的一大原因。因此,NK細(xì)胞過繼轉(zhuǎn)移可能需要結(jié)合其他策略來(lái)增強(qiáng)NK細(xì)胞有效的抗腫瘤功能。與ICI的結(jié)合呈現(xiàn)出誘人的可能性。

臨床中的單細(xì)胞RNA測(cè)序(scRNAseq)數(shù)據(jù)表明,腫瘤NK細(xì)胞浸潤(rùn)與幾種不同癌癥類型的更好預(yù)后相關(guān),并且NK細(xì)胞浸潤(rùn)有助于產(chǎn)生強(qiáng)烈的ICI反應(yīng)。此外,scRNAseq和CYTOF顯示ICI誘導(dǎo)TME中的淋巴和髓系細(xì)胞的顯著重塑,并且這種效應(yīng)依賴于IFN-γ。因此,通過開發(fā)新的腫瘤免疫療法來(lái)利用抗腫瘤NK細(xì)胞效應(yīng)器功能引起了人們極大的興趣。

NKG2D受體及其配體

NK細(xì)胞表面表達(dá)激活性受體和抑制性受體,當(dāng)激活受體觸發(fā)的信號(hào)超出抑制受體觸發(fā)的信號(hào)時(shí),NK細(xì)胞產(chǎn)生效應(yīng)器功能。NK細(xì)胞活性也受細(xì)胞因子調(diào)節(jié),尤其是由髓系細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子,如IL-12、IL-23、IL-27、IL-15、IL-18和TGF-β,以及由NK細(xì)胞表達(dá)的幾種Toll樣受體(如TLR3、TLR7和TLR9)激動(dòng)劑。因此,環(huán)境中激活和抑制信號(hào)的整合極大地決定了NK細(xì)胞動(dòng)員效應(yīng)器功能的能力。

除了識(shí)別幾個(gè)IgG亞類的Fc部分負(fù)責(zé)ADCC活性的CD16(FcγIIIa受體)外,自然細(xì)胞毒性受體(NCR)包括NKp30(CD337)、NKp44(CD336)、NKp46(CD335)、NKp80以及DNAM-1(CD226)和NKG2D(CD314)是主要的激活性受體。在動(dòng)物模型中,阻斷NKG2D或基因敲除可導(dǎo)致對(duì)腫瘤發(fā)生和進(jìn)展的易感性增加。因此,人們正在努力利用NKG2D配體作為I-O的分子靶點(diǎn)。

在人類中,已經(jīng)描述了8種不同的NKG2DL。第一個(gè)已知的NKG2DL是由MHC I類鏈相關(guān)基因A和B(MICA和MICB)編碼的蛋白質(zhì),也分別稱為PERB11.1和PERB11.2。這兩個(gè)基因都位于MHC內(nèi),具有高度多態(tài)性,并且等位基因以共顯性方式表達(dá)。大多數(shù)等位基因編碼的MICA和MICB蛋白由三個(gè)胞外結(jié)構(gòu)域、一個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域和一個(gè)胞內(nèi)尾部組成。

其余的6個(gè)NKG2DL是UL-16結(jié)合蛋白(ULBP)家族的成員,也稱為維甲酸早期轉(zhuǎn)錄物(RAET)1。它們分別被命名為ULBP-1(RAET1I)、ULBP-2(RAET1H)、ULBP-3(RAET1N)、ULBP-4(RAET1E)、ULBP-5(RAET1G)和ULBP-6(RAET1L)。

MICA在多種腫瘤中均有表達(dá),RNA測(cè)序數(shù)據(jù)表明,MICA在肺癌、結(jié)直腸癌、胃癌、肝癌和乳腺癌中表達(dá)最高。此外,MICA顯示出非常低的腫瘤突變負(fù)擔(dān),這表明其表達(dá)不受DNA編輯的影響,從而賦予腫瘤某種適應(yīng)性優(yōu)勢(shì)。盡管NKG2DL的過度表達(dá)可能是限制腫瘤進(jìn)展的有效策略,但腫瘤同時(shí)也顯示出破壞NKG2DL生物學(xué)功能的逃逸策略,包括由腫瘤分泌的金屬蛋白酶(MMP)誘導(dǎo)分泌的可溶性MICA?扇苄訫ICA(sMICA)和可溶性MICB(sMICB)隨后可與NKG2D結(jié)合并誘導(dǎo)其下調(diào)和降解,破壞NK細(xì)胞的效應(yīng)器功能并促進(jìn)腫瘤免疫逃逸。

影響NK細(xì)胞的TME因素

鑒NK細(xì)胞可以作為腫瘤炎癥的驅(qū)動(dòng)因素,導(dǎo)致腫瘤免疫細(xì)胞浸潤(rùn),并促進(jìn)“冷”腫瘤轉(zhuǎn)化為“熱”腫瘤,從而提高對(duì)ICI的反應(yīng)性。NK細(xì)胞誘導(dǎo)有效腫瘤免疫的關(guān)鍵功能取決于與傳統(tǒng)樹突狀細(xì)胞(cDC1)的成功串?dāng)_以及趨化因子CCL5和XCL1的產(chǎn)生,并且腫瘤源性前列腺素E2(PGE2)干擾這種相互刺激。

此外,TGF-β是NK細(xì)胞效應(yīng)器功能的主要負(fù)調(diào)節(jié)因子。體外試驗(yàn)顯示,TGF-β和MMP產(chǎn)生的自分泌回路促進(jìn)MICA和ULBP-2的脫落,并對(duì)腫瘤細(xì)胞表面上這些NKG2DL的表達(dá)產(chǎn)生負(fù)面影響。TGF-β還抑制NK細(xì)胞上NKp30和NKG2D的表達(dá)。TGF-β還影響NK細(xì)胞代謝,導(dǎo)致糖酵解和氧化磷酸化減少,從而抑制NK細(xì)胞效應(yīng)器功能。因此,干擾TGF-β的新療法可能觸發(fā)NKG2D依賴性NK細(xì)胞介導(dǎo)的腫瘤消除。

另一個(gè)導(dǎo)致NK細(xì)胞功能障礙的因素是慢性刺激。過表達(dá)MICA的小鼠觸發(fā)慢性刺激導(dǎo)致NK細(xì)胞NKG2D表達(dá)減少,這些NK細(xì)胞表現(xiàn)出受損的NKG2D依賴的細(xì)胞毒性。

TAM也是腫瘤免疫逃逸的參與者。靶向TAM可以通過恢復(fù)NK細(xì)胞活化和效應(yīng)器功能來(lái)改善腫瘤免疫,通過操縱TAM和NK細(xì)胞將“冷”腫瘤轉(zhuǎn)化為“熱”腫瘤的策略可能構(gòu)成I-O的前沿策略。

靶向共抑制受體激活NK細(xì)胞

抑制性受體構(gòu)成的免疫檢查點(diǎn)以PD-1/PD-L1軸為代表,包括CD96、NKG2A、TIGIT、TIM-3和LAG-3已成為最前沿的研究熱點(diǎn),而它們也通常在功能失調(diào)的NK細(xì)胞中過度表達(dá)。

越來(lái)越多的證據(jù)表明NK細(xì)胞也表達(dá)PD-1和PD-L1,并且以它們?yōu)榘悬c(diǎn),可以恢復(fù)抗腫瘤NK細(xì)胞的效應(yīng)器功能。在幾種胃腸道腫瘤患者的循環(huán)NK細(xì)胞(PBNK)和腫瘤浸潤(rùn)NK(TINK)細(xì)胞中觀察到PD-1+NK細(xì)胞頻率增加,PD-1表達(dá)增強(qiáng),并且在某些情況下,PD-1的高表達(dá)與生存受損相關(guān)。

針對(duì)NK細(xì)胞上的其他共抑制受體也在研究中。TIGIT是一種共抑制受體,它在耗竭的TINK和腫瘤浸潤(rùn)性T細(xì)胞上過度表達(dá)。阻斷TIGIT可誘導(dǎo)NK細(xì)胞恢復(fù)活力,恢復(fù)有效的腫瘤免疫,并提高PD-1抑制劑的療效。

CD96是NK細(xì)胞上表達(dá)的另一種共抑制受體,通過與腫瘤細(xì)胞上表達(dá)的CD155結(jié)合,限制NK細(xì)胞效應(yīng)器功能。在無(wú)病生存率降低的肝細(xì)胞癌患者中,出現(xiàn)TINK耗竭,CD96+細(xì)胞頻率升高,CD96表達(dá)增加,但阻斷CD96可恢復(fù)NK細(xì)胞介導(dǎo)的效應(yīng)器功能。

NKG2A是另一種與CD94相關(guān)的抑制性受體,NKG2A及其配體HLA-E的高表達(dá)可在肝細(xì)胞癌患者的腫瘤組織中檢測(cè)到,表達(dá)NKG2A的TINK表現(xiàn)出耗竭細(xì)胞的特征,并與不良預(yù)后相關(guān)。NKG2A和HLA-E在其他幾種人類癌癥中過度表達(dá),用Monalizumab(一種人源化抗NKG2A單抗)阻斷NKG2A,通過促進(jìn)NK細(xì)胞和CTL細(xì)胞效應(yīng)器功能,與抗PD-L1的ICI聯(lián)合應(yīng)用增強(qiáng)腫瘤免疫。

此外,慢性淋巴細(xì)胞白血。–LL)患者在白血病母細(xì)胞、NK細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞上表現(xiàn)出LAG-3上調(diào),伴有血漿中大量可溶性LAG-3,與預(yù)后受損相關(guān)。使用relatlimab(一種抗LAG-3單克隆抗體),可以清除白血病細(xì)胞并恢復(fù)NK細(xì)胞和T細(xì)胞效應(yīng)器功能。相反,抑制性受體KIR2DL1、KIR2DL2和KIR2DL3的阻斷性單克隆抗體Lirilumab并未顯示預(yù)期的臨床療效,這表明需要仔細(xì)選擇靶向共抑制受體。

NKG2D/NKG2DL軸在免疫腫瘤學(xué)中的機(jī)會(huì)

MICA是腫瘤中廣泛表達(dá)的NKG2DL,其作為IO策略的靶點(diǎn)具有應(yīng)用前景。ADCC是NK細(xì)胞介導(dǎo)的主要效應(yīng)器功能之一, 利用NK細(xì)胞介導(dǎo)的ADCC作用開發(fā)靶向MICA的單克隆抗體是主要策略之一。

此外,在ipilimumab治療的黑色素瘤患者中可以觀察到自體產(chǎn)生的抗MICA抗體,可促進(jìn)從血漿中清除sMICA,并促進(jìn)樹突狀細(xì)胞對(duì)腫瘤抗原的交叉呈遞。

BLS-MICA是一種MICA胞外結(jié)構(gòu)域與具有佐劑特性的細(xì)菌免疫原性蛋白融合而成的嵌合蛋白。BLS-MICA在體內(nèi)可以誘導(dǎo)高滴度的抗MICA抗體,這種“二合一”策略,一方面通過ADCC作用消除腫瘤,另一方面通過清除sMICA干擾腫瘤免疫逃逸。

此外,一些抗MIC的單克隆抗體也顯示出有希望的臨床前結(jié)果。靶向sMICA(B10G5)的單克隆抗體單獨(dú)或與抗CTLA-4單克隆抗體聯(lián)合應(yīng)用顯示出治療效果。其他針對(duì)α3結(jié)構(gòu)域的抗MICA/B單克隆抗體抑制了蛋白水解脫落。其中一種單抗(7C6)抑制MICA和MICB脫落,延緩了小鼠黑色素瘤和結(jié)腸癌的生長(zhǎng)。此外,7C6通過穩(wěn)定腫瘤細(xì)胞表面MICA/B表達(dá)與HDACi panobinostat和CIK產(chǎn)生協(xié)同作用。

利用CAR-T或CAR-NK也可以靶向NKG2DL。已開發(fā)出一些經(jīng)工程設(shè)計(jì)表達(dá)NKG2D的CAR-T細(xì)胞,其在體外對(duì)細(xì)胞系和體內(nèi)對(duì)異種移植的人或同基因小鼠腫瘤細(xì)胞系具有增強(qiáng)的效應(yīng)器功能。此外,表達(dá)人NKG2D胞外結(jié)構(gòu)域與DAP12融合的CAR-NK細(xì)胞在體外對(duì)幾種實(shí)體瘤細(xì)胞系表現(xiàn)出增強(qiáng)的NK細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性,并在體內(nèi)顯示出治療效果。在三名結(jié)直腸癌患者中,這些CAR-NK細(xì)胞介導(dǎo)腫瘤消退和患者臨床改善,突出了它們?cè)趯?shí)體瘤中的潛在治療效用。

靶向NKG2D/NKG2DL軸的聯(lián)合療法

目前使用ICI的聯(lián)合療法無(wú)疑是一種趨勢(shì),通過與其他藥物聯(lián)合來(lái)充分發(fā)揮抗MICA/B抗體的治療效用。以下的一些藥物可能是與抗MICA/B抗體組合的有希望的候選者。

促進(jìn)腫瘤細(xì)胞MICA/B上調(diào)的藥物

NKG2DL的表達(dá)受DNA損傷反應(yīng)途徑(DDR)的控制,但是組蛋白脫乙酰酶抑制劑(HDACi)等表觀遺傳調(diào)節(jié)劑也可以觸發(fā)MICA/B的上調(diào)表達(dá)。HDACi通過誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯、凋亡和自噬發(fā)揮抗增殖作用,已觀察到TSA、SAHA、belinostat、VPA、NaB、romidepsin和Nosentat在來(lái)源于液體和實(shí)體腫瘤的不同細(xì)胞系中觸發(fā)MICA/B的上調(diào)。

綜合關(guān)于HDACi對(duì)MICA/B表達(dá)、NKG2D表達(dá)和NK細(xì)胞效應(yīng)器功能影響的數(shù)據(jù),已獲批的少數(shù)HDACi,如Vorinotsat,belinostat和entinostat可能成為與抗MICA/B抗體產(chǎn)生協(xié)同作用的敏感分子。

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