納米顆粒在NK細(xì)胞免疫治療中的應(yīng)用

前言

自然殺傷（NK）細(xì)胞是抵御感染和惡性腫瘤的第一道防線之一?；?/span>NK細(xì)胞的免疫療法正在成為基于T細(xì)胞的免疫治療的替代方案。在過去的幾十年中，基于NK細(xì)胞的免疫療法的臨床前和臨床研究在惡性血液腫瘤展現(xiàn)了有希望的結(jié)果。

然而，基于NK細(xì)胞的免疫療法仍有局限性，例如在實(shí)體瘤中的表現(xiàn)有限/治療效率低、NK細(xì)胞的壽命短、過繼轉(zhuǎn)移和基因修飾的特異性有限、患者免疫系統(tǒng)對(duì)NK細(xì)胞的排斥、NK細(xì)胞向腫瘤微環(huán)境（TME）的浸潤(rùn)、以及治療的昂貴費(fèi)用。新興的納米技術(shù)可以提高NK細(xì)胞的功能、實(shí)時(shí)分析其性能并提高免疫治療效率，潛在地幫助激活、增殖并增強(qiáng)NK細(xì)胞的細(xì)胞毒性活性。目前，納米技術(shù)在五個(gè)不同領(lǐng)域可以提高免疫治療效率：納米顆粒輔助免疫調(diào)節(jié)以提高NK細(xì)胞活性、納米顆粒增強(qiáng)NK細(xì)胞歸巢、納米顆粒遞送RNAi以增強(qiáng)NK細(xì)胞活性，基于納米顆粒的NK細(xì)胞遺傳調(diào)節(jié)，以及納米顆粒激活NKG2D。因此，納米技術(shù)可能會(huì)增強(qiáng)基因NK細(xì)胞的免疫療法，并克服各種實(shí)體癌的免疫抑制環(huán)境。

NK細(xì)胞生物學(xué)

NK細(xì)胞是第一個(gè)被鑒定的先天性淋巴細(xì)胞（ILC）亞型，能對(duì)病毒感染和/或轉(zhuǎn)化的細(xì)胞產(chǎn)生多種效應(yīng)器功能，主要是細(xì)胞殺傷和產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子。NK細(xì)胞和其他ILC家族成員（—1型ILC（ILC1s）、ILC2s和ILC3s）與B細(xì)胞和T細(xì)胞來(lái)源于相同的淋巴祖細(xì)胞。NK細(xì)胞的細(xì)胞毒性活性使它們?cè)诠δ苌吓cCD8+T細(xì)胞為相似，而ILC1、ILC2和ILC3群體的細(xì)胞因子生成模式將這些細(xì)胞分別對(duì)應(yīng)CD4+T細(xì)胞的TH1、TH2和TH17亞群。

NK細(xì)胞的兩個(gè)典型的亞群是CD56brightCD16-和CD56dimCD16+群體。CD56bright細(xì)胞在外周血中的數(shù)量較少（循環(huán)中90%的NK細(xì)胞是CD56dim），而組織中的NK細(xì)胞主要是CD56bright。CD56bright NK細(xì)胞是強(qiáng)有力的細(xì)胞因子產(chǎn)生者，除非受到促炎性細(xì)胞因子如IL-15的刺激，否則細(xì)胞毒性較弱。相比之下，CD56dim NK細(xì)胞群可介導(dǎo)感染細(xì)胞和惡性細(xì)胞的連續(xù)殺傷，主要通過包含顆粒酶B和穿孔素的預(yù)先組裝的溶細(xì)胞顆粒在免疫突觸中的胞吐，誘導(dǎo)靶細(xì)胞凋亡。

NK細(xì)胞的激活和抑制性受體

與B細(xì)胞和T細(xì)胞不同，NK細(xì)胞不表達(dá)體細(xì)胞重排的抗原受體，而是激活受體和抑制受體的隨機(jī)組合。通過這些不同受體的刺激信號(hào)與抑制信號(hào)的平衡產(chǎn)生對(duì)靶細(xì)胞的反應(yīng)或耐受。MHC-I（主要組織相容性復(fù)合物Ⅰ類）抗原特異性的抑制性受體可密切調(diào)節(jié)NK細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性和淋巴因子的產(chǎn)生。MHC-I特異性受體的抑制信號(hào)對(duì)于造血細(xì)胞避免NK細(xì)胞的破壞至關(guān)重要。這個(gè)概念被稱為“丟失自我”，是由 Ljunggren和Karre 提出的。這種MHC-I識(shí)別抑制性受體形成了NK細(xì)胞表面受體的三個(gè)家族，即KIRs（殺傷細(xì)胞免疫球蛋白樣受體）、LIRs（白細(xì)胞免疫球蛋白樣受體）和NKG2A（自然殺傷細(xì)胞2族A）。

KIRs是免疫球蛋白超家族的成員，是識(shí)別經(jīng)典人類白細(xì)胞抗原A、B和C（HLA-Ia類）的I型跨膜分子。LIRs又稱ILTs（免疫球蛋白樣轉(zhuǎn)錄物），形成第二組受體，除了HLA Ia類外，主要識(shí)別非經(jīng)典HLA-G（Ib類）分子。LIRs與KIRs屬于同一個(gè)Ig超家族。NKG2A是NKG2族的一個(gè)成員，包括A、B、C、D、E、F和H，與CD94二聚形成NKG2A/CD94受體。它屬于受體的C型凝集素家族，識(shí)別非經(jīng)典HLA-EⅠ類分子作為其配體。

NK細(xì)胞的殺傷作用不僅需要通過抑制性受體檢測(cè)轉(zhuǎn)化細(xì)胞上的MHC-I分子，還需要通過激活性受體激活NK細(xì)胞。自然細(xì)胞毒性受體（NCR）是一組自然殺傷細(xì)胞表面激活性受體，包括NKp46、NKp30和NKp44。這些受體以及NKG2D和DNAM-1（DNAX輔助分子-1）識(shí)別病毒感染或惡性轉(zhuǎn)化細(xì)胞表面表達(dá)的配體。一些共受體（2B4、NKp80、NTB-A和CD59）也被表達(dá)，它們只有與其他激活性受體結(jié)合才能發(fā)揮作用。CD16（或FcγRIII）也是一種激活性受體，主要由CD56dim NK細(xì)胞亞群表達(dá)，對(duì)IgG包被靶細(xì)胞的抗體依賴性細(xì)胞毒性（ADCC）至關(guān)重要。

納米顆粒輔助免疫調(diào)節(jié)增強(qiáng)NK細(xì)胞活性

作為免疫調(diào)節(jié)劑的納米顆粒可以提高免疫治療的效果，并克服傳統(tǒng)癌癥治療方法的局限性。一些納米顆?？捎糜谶f送抗癌藥物、趨化因子和細(xì)胞因子，基于脂質(zhì)的納米顆?？梢园@些分子，并有效地將其輸送到腫瘤部位。

另一種策略涉及使用表面工程納米顆粒；聚合物或金屬基納米顆粒可以被修飾，使得腫瘤抗原或抗體可以對(duì)接到表面上。例如，硒基納米顆?？梢栽鰪?qiáng)NK細(xì)胞的功能，還誘導(dǎo)非特異性體液和細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)，并提高IL-17和IFN-γ表達(dá)。釕納米顆粒用雙特異性抗體（SSFc、抗CD16和抗CEA）修飾，這些抗體通過刺激NK細(xì)胞誘導(dǎo)壞死和凋亡來(lái)觸發(fā)免疫反應(yīng)。

納米顆粒增強(qiáng)NK細(xì)胞歸巢

歸巢是免疫細(xì)胞上的歸巢受體和腫瘤分泌歸巢配體之間的一種信號(hào)傳導(dǎo)模式，腫瘤微環(huán)境中的這些相互作用可以招募更多的效應(yīng)免疫細(xì)胞，并增強(qiáng)免疫細(xì)胞浸潤(rùn)。癌細(xì)胞分泌細(xì)胞因子和趨化因子，如TNF-α和ROS，這些信號(hào)可以誘導(dǎo)炎癥或激活細(xì)胞毒性活性。其中一些細(xì)胞因子誘導(dǎo)效應(yīng)免疫細(xì)胞，通過激活T細(xì)胞、B細(xì)胞和NK細(xì)胞來(lái)殺死癌細(xì)胞。NK細(xì)胞在細(xì)胞毒性介導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞殺傷中起著至關(guān)重要的作用，因此，在腫瘤微環(huán)境中誘導(dǎo)NK細(xì)胞歸巢對(duì)于有效遏制腫瘤至關(guān)重要。

納米顆粒，特別是磁性納米顆粒，用于歸巢免疫細(xì)胞的用途已經(jīng)被廣泛探索。例如，氧化鐵納米顆粒在原代NK細(xì)胞表面的結(jié)合將增強(qiáng)NK細(xì)胞在腫瘤微環(huán)境中的歸巢。與未修飾的NK細(xì)胞相比，這些納米顆粒通過增加神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞中顆粒酶和穿孔素的表達(dá)，顯示出的抗腫瘤功效。此外，NK細(xì)胞對(duì)癌細(xì)胞的殺傷與NK細(xì)胞的歸巢以及外部磁引導(dǎo)相關(guān)。

基于納米顆粒的NK細(xì)胞歸巢的發(fā)展有多種策略。其中一些策略涉及使用磁性納米顆粒遞送效應(yīng)分子，如顆粒酶、膜結(jié)合熱休克蛋白和細(xì)胞因子，如IL-12，這不僅增強(qiáng)歸巢，還激活NK細(xì)胞或殺死腫瘤細(xì)胞。

納米顆粒遞送RNAi以增強(qiáng)NK細(xì)胞活性

RNA效應(yīng)物如siRNA、miRNA和shRNA可以沉默特定基因，從而改變基因組功能并增強(qiáng)抗腫瘤活性。使用這些RNA效應(yīng)物可以增強(qiáng)NK細(xì)胞活性，例如，二氧化錳（MnO2）納米顆粒系統(tǒng)用于遞送靶向轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β受體-2（TGFBR2）的小干擾RNA（siRNA），已知其抑制NK細(xì)胞的功能。這些負(fù)載有TGFBR2 siRNA的納米顆粒通過抑制TGFBR2保護(hù)NK細(xì)胞免受免疫抑制。

靶向EpCAM含有si-CD47和si-PD-L1的陽(yáng)離子脂質(zhì)體已用于阻斷免疫抑制CD47和PD-L1。這些脂質(zhì)體有效地阻止了4T1荷瘤小鼠的腫瘤生長(zhǎng)并減少了肺轉(zhuǎn)移。這些siRNA可以略微增加NK細(xì)胞的百分比，促進(jìn)NK細(xì)胞反應(yīng)，也可以增加抗體的產(chǎn)生。

此外，通過將NK細(xì)胞衍生的外泌體與miRNA負(fù)載的仿生納米顆粒相結(jié)合，開發(fā)了一種新的雞尾酒策略，用于將治療性miRNA靶向遞送至神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞。他們將NK細(xì)胞衍生外泌體與miRNA-186結(jié)合，這些外泌體對(duì)MYCN基因擴(kuò)增的神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞系表現(xiàn)出的細(xì)胞毒性。此外，細(xì)胞毒性依賴于miRNA-186的表達(dá)。體外研究表明，這些外泌體誘導(dǎo)TGF-β的下調(diào)。這些結(jié)果表明，負(fù)載miRNA-186的NK細(xì)胞衍生外泌體是一種有前途的治療方法，可促進(jìn)NK細(xì)胞的細(xì)胞毒性，并阻斷腫瘤細(xì)胞的免疫逃逸。

用于NK細(xì)胞遺傳修飾的納米顆粒

了解NK細(xì)胞生物學(xué)及其與腫瘤微環(huán)境的相互作用，有助于修飾NK細(xì)胞，以實(shí)現(xiàn)更好的NK細(xì)胞免疫治療?；诩{米顆粒的遺傳修飾和嵌合抗原受體（CAR）-NK細(xì)胞也在開發(fā)之中。

負(fù)載IL-2和NKG2D基因的殼聚糖納米顆粒在體外可以激活NK細(xì)胞和細(xì)胞毒性T細(xì)胞。與體外結(jié)果一致，在CT-26荷瘤小鼠中也觀察到腫瘤體積減少和存活時(shí)間延長(zhǎng)。

在另一項(xiàng)獨(dú)立研究中，殼聚糖納米顆粒成功地將IL-15和NKG2D基因輸送到癌細(xì)胞中。這些含有NKG2D-IL-15融合蛋白基因的納米顆粒與細(xì)胞毒性T細(xì)胞和NK細(xì)胞的NKG2D受體結(jié)合并有效激活NK細(xì)胞。IL-15和NKG2D融合蛋白通過激活>5%的細(xì)胞毒性T細(xì)胞和>50%的NK細(xì)胞，增強(qiáng)了B16BL6黑色素瘤細(xì)胞的抗腫瘤免疫應(yīng)答。

激活NKG2D受體的納米顆粒

NKG2D是一種在NK細(xì)胞、NKT細(xì)胞和細(xì)胞毒性T細(xì)胞上表達(dá)的C型凝集素樣激活受體。NKG2D的配體可以啟動(dòng)NKG2D信號(hào)通路，從而導(dǎo)致免疫細(xì)胞的激活和增殖。

NKG2D受體啟動(dòng)ITAM（基于酪氨酸的激活基序）信號(hào)傳導(dǎo)。一旦信號(hào)被觸發(fā)，共刺激分子CD28和ICOS被觸發(fā)，并導(dǎo)致一系列反應(yīng)，導(dǎo)致PI3K的激活，包括涉及轉(zhuǎn)錄因子的反應(yīng)。這些途徑的激活需要靶向遞送NKG2D配體或某些細(xì)胞因子，納米顆?？梢杂行Ы閷?dǎo)這些配體的遞送。

小結(jié)

納米顆粒在各種臨床前研究中已經(jīng)被證明具有巨大的潛力，納米顆粒可以在許多方面幫助NK細(xì)胞，包括其活化、增殖、釋放腫瘤抗原和抵抗腫瘤的免疫抑制微環(huán)境。輔助免疫治療的納米顆粒由于其尺寸小和納米顆粒的多樣性而具有很好的應(yīng)用前景。

雖然納米顆粒與NK細(xì)胞的相互作用還有很多有待了解，但目前的研究表明，在開發(fā)基于納米顆粒的免疫調(diào)節(jié)藥物以進(jìn)一步提高免疫治療的有效性方面，前景廣闊。