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2021年7月13日/医麦客新闻 eMedClub News/--嵌合抗原受体（CAR）疗法以肿瘤适应症而闻名，但在传染病上也拥有潜在的治疗作用。近日，Frontiers in Immunology上刊登了一篇来自美国新泽西罗格斯大学刘东方研究团队的研究文章，文章中设计了一种新型CAR-NK细胞，具有治疗新冠病毒SARS-CoV-2及其变体毒株的潜力。

刘东方博士是罗格斯大学免疫和病理系副教授，免疫实验发展项目主任。先后主持多项美国国立卫生院、Celgene等多项科研项目，在Nature Immunology、Nature Medicine,  Nature Genetics,  Immunity、JACI、PNAS等期刊发表论文多篇。刘东方博士现从事Natural Killer (NK) 免疫细胞治疗方面的研究工作，在基础免疫和临床免疫研究方面取得了一系列研究成果. 例如刘东方博士首次提出“免疫突触质量”这一概念，并且积极推进“免疫突触质量”的临床应用。

▲ 刘东方研究团队（图片来源：http://njms.rutgers.edu/）

CAR-NK细胞与新冠病毒

从2019年末新型冠状病毒肺炎(COVID-19)大爆发以来，全球各地都有不同的毒株出现，但并非所有的突变都有生理学意义，只有极少部分突变可能会显著影响病毒的传播力和致病力。比如在中国最初出现的病例中只有稳定的D614突变，而在后续的跟踪研究中发现，SARS-CoV-2第614位氨基酸从D变为G的病毒亚型D614G(也称为G614）表现出惊人的传染速度，并成为许多国家的主要流行株。

为了针对新型病毒亚型，刘东方的实验室团队开发了一款靶向SARS-CoV-2及其G614突变体感染细胞的CAR-NK细胞S309-CAR-NK，这种CAR-NK细胞是使用S309抗体的scFv结构域生成的，靶向SARS-CoV-2的高度保守区域。

与近年来的研究结果相比，S309-CAR-NK具有较强的体外杀伤活性和细胞因子生成能力。

试验数据显示，S309-CAR-NK细胞被表达靶细胞的SARS-CoV-2突增蛋白RBD激活后能特异性杀伤病毒细胞。为了进一步评估S309-CAR-NK细胞的这种活性，科学家们构建了表达RBD和S蛋白的两种不同细胞系。4小时标准铬释放实验后，相关数据进一步证实了S309-CAR-NK原细胞具有较强的杀伤活性。

同时，S309-CAR-NK细胞与G614靶细胞共培养时，观测到TNF-a和IFN-g的产量增加。

S309-CAR-NK与拟型SARS-CoV-2 Cytotoxicity定量数据

简单地说，将扩增的人S309-CAR-NK原代细胞用抗cd16阻滞30分钟，然后在冰上用抗nkg2d阻滞30分钟。最后与S309-CAR-NK原代细胞共培养4小时之前，用Cr51标记靶细胞2小时后，代表性数据显示在面板中。

S309-CAR-NK初级组与拟型SARS-CoV-2和D614G变异病毒颗粒结合效率的定量数据

结果显示，现成的S309-CAR-NK细胞可能具有预防SARS-CoV-2感染的潜力，以及治疗免疫功能低下或患有糖尿病、癌症、营养不良和某些遗传性疾病的SARS-CoV-2感染患者。

这些结果为生产“现成型”CAR-NK细胞用于新冠肺炎高风险人群的治疗铺平了道路，也为对当前疫苗无应答的患者提供了替代策略。

CAR-NK细胞疗法

针对新冠病毒的研究再次证明CAR-NK是一种极具临床潜力的细胞疗法，而在此之前，刘东方研究团队在CAR-NK细胞的培养和靶向优化上已有所研究。

早在2020年7月，刘东方研究团队提出通过调控CAR-NK细胞免疫代谢可以使得各种来源的NK和CAR-NK细胞获得优于传统方法的扩增和细胞毒性。而强大的扩增能力将极大的支持NK和CAR-NK细胞疗法的临床应用。

在完善强大的细胞培养技术后，该研究团队将目光转向癌症治疗领域，2020年9月23日，刘东方研究团队在Nature Communications上刊登了一篇来自美国新泽西罗格斯大学的研究，文章中提出了一种CD147/GPC3 CAR细胞疗法，具有治疗肝细胞癌（HCC）的潜力。在体内和体外研究中，该疗法均显示出对HCC细胞的杀伤性，且没有引起严重的靶向毒性。

CAR-NK的优势

自然杀伤细胞（NK细胞）是人体内执行先天免疫的一类细胞，在人体内能够通过多种途径清除有害物，NK细胞表达一系列活化受体NKG2D、DNAM-1，以及自然细胞毒性受体NKp30、NKp44和NKp46等，这类自然细胞毒性受体可与受感染细胞上的应激配体和病毒抗原结合以达到杀伤病毒的目的。

此外，NK细胞还具有很强的免疫调节功能，通过分泌细胞因子和趋化因子等，与机体多种免疫细胞相互作用，激活B细胞、T细胞的抗病毒功能，抑制炎症反应，在抗病毒免疫反应中发挥着重要的调节作用。

在治疗过程中，NK细胞无需预先致敏，并且不受主要组织相容性复合体（MHC）限制。

为了将NK细胞应用于临床，科学家们还将多种来源的NK细胞进一步修饰表达嵌合抗原受体(CAR)，使得NK细胞能够更精准，更有目的性的杀伤靶细胞。

CAR-NK的安全性

NK细胞的寿命相较于T细胞要短得多，这使得NK细胞在用于嵌合受体细胞疗法时，不需要插入自杀载体来防止过继细胞的过度扩增。

其他关于CAR-NK在癌症免疫治疗中的临床前研究显示，CAR-NK细胞在临床安全性方面优于CAR-T细胞。例如，CAR-NK细胞没有出现严重的移植物抗宿主病(GVHD)。

此外，由于NK细胞不分泌引发CRS的主要细胞因子，不太可能诱导细胞因子释放综合征(CRS)，可以极大地减轻不良反应的风险。

CAR的引入也带来一些问题，比如CD147在癌细胞外的多种细胞类型中也有表达，CD147 CAR-T/NK存在一个令人担忧的安全风险，就是脱靶效应。

为了避免脱靶效应，研究人员将CD147 CAR改造成同时靶向GPC3的双特异性CAR，这种CAR细胞疗法被称为“逻辑门控”（logic-gated）CAR，即只能识别并杀死同时表达CD147和GPC3的肿瘤细胞，而不杀伤只表达一种抗原的细胞，减少了脱靶效应的风险。

小结

从天然的NK细胞到改造后的CAR-NK，不仅特异型的识别了受病毒感染的细胞，也显示出了强大的生物学功能和潜力，NK细胞疗法正引领着生命科学及免疫治疗的又一次革命。

参考资料：

1.https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.01.14.426742v1

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