Small:用于实体瘤过继免疫治疗的纳米抗体工程化NK细胞

过继细胞免疫疗法(ACT)已成为治疗恶性肿瘤最有希望的治疗方法之一。近年来,嵌合抗原受体 T 细胞 (CAR-T) 、CAR-NK等新兴ACT疗法在恶性肿瘤中显示了可喜的应用前景。NK细胞是一类细胞毒性淋巴细胞,可通过激活免疫细胞释放趋化因子和细胞因子、分泌穿孔素和颗粒酶、NK细胞受体依赖性途径和抗体依赖性细胞毒性等多种机制杀伤肿瘤细胞。与 CAR-T疗法相比, CAR-NK免疫疗法在细胞因子释放综合征 (CRS) 、移植物抗宿主病的发生疾病 (GVHD) 和脱靶毒性等方面具有更好的安全性;同种异体 CAR-NK 细胞在临床实践中具有良好的耐受性, 因此来源广泛的NK 细胞可作为 “现货”型免疫细胞用于肿瘤治疗。另外,NK 细胞具有较好的向肿瘤组织的趋化和浸润能力。基于NK细胞的显著优势,学术界和制药业开发了多种版本的 CAR-NK 细胞用于肿瘤免疫治疗,如 CD19-CAR-NK、CD7-CAR-NK 和 CD33-CAR-NK等,并已进入III期临床试验阶段。目前,构建CAR-NK细胞最常用的方法均是来源于CAR-T设计的CAR技术,存在转染效率低、病毒载体对细胞潜在诱变风险等根本性挑战。因此,开发能够克服上述挑战的技术构建新型CAR-NK 细胞用于肿瘤免疫治疗具有重要意义。

通过非遗传方法对NK细胞表面进行修饰并赋予其靶向肿瘤细胞的能力是一种新型CAR-NK技术。与遗传学修饰方法相比,非基因操作方法可以大大减少对NK细胞固有的抗肿瘤生物学功能的干预,并可以提供一种灵活可控的方式增强或赋予NK细胞新的抗肿瘤表型。目前数个课题组分别发展了以适配体、糖配体和全长抗体作为 CARs 引导 NK 细胞靶向杀伤肿瘤细胞。尽管这些新技术已经在血液系统恶性肿瘤和部分实体瘤中显示出良好的治疗效果,但存在体内稳定性弱、对实体瘤的组织渗透性差等不足之处。因此开发一种稳定性好、肿瘤靶向能力强并具有较强的肿瘤组织渗透性CAR-NK,可为NK免疫细胞治疗实体瘤带来新的希望。

近期,江南大学附属医院黄朝晖研究员和江南大学生物工程学院糖化学与生物技术教育部重点实验室吴志猛教授领导的科研团队开发了一种基于非遗传方式将纳米抗体修饰到NK细胞表面,使其获得较好的肿瘤靶向性和实体肿瘤组织穿透力。纳米抗体是一种来源于骆科动物的新型小型抗体类生物分子,研究表明:纳米抗体具有稳定性高、溶解性好、易于生产和功能化、抗原亲和力高和肿瘤靶向特异性良好等特点,且具有低免疫原性和更好的肿瘤组织渗透性等优点。该技术基于化学生物学、糖代谢工程以及发酵工程等技术,构建了一种新型纳米抗体工程化的NK细胞,7D12-NK92MI,用于实体瘤的过继免疫治疗。体外研究表明:7D12-NK92MI对高表达EGFR的多种肿瘤细胞具有较强的识别能力,从而诱导其释放细胞因子杀伤肿瘤细胞;在小鼠动物模型中,7D12-NK92MI表现出良好的肿瘤组织穿透能力,并在实体瘤小鼠模型中表现出良好的治疗效果。该技术具有良好的普适性,未来可以延伸到其他免疫细胞的修饰,如T细胞、巨噬细胞等;另外,基于该技术,只需更换不同靶向基团,就可获得针对特定肿瘤的工程化NK细胞。

图1. 纳米抗体工程化NK92MI细胞的构建。 NK92MI 细胞表面糖萼经过糖工程改造,通过无铜点击化学将其与 DBCO 修饰的纳米抗体 7D12 结合。 构建的 7D12 工程化 NK92MI 细胞能在体外和体内主动靶向 EGFR 过表达的肿瘤细胞,抑制肿瘤生长并显示出良好的肿瘤组织渗透性。
图2. 7D12-NK92MI细胞和未修饰的NK92MI细胞对EGFR阳性肿瘤细胞杀伤的比较。
图3. 体内抗肿瘤效果。 (A) 治疗过程。(B) 治疗前后肿瘤实物拍照。(C) 治疗过程肿瘤体积。 (D) 治疗过程的肿瘤重量。 (E) 治疗的肿瘤抑制率
图4. 体内肿瘤组织的穿透力。 (A) IHC制片观察范围。(B-D) NK标志物IHC拍照。(E) 肿瘤组织中浸润NK数目统计。

江南大学附属医院黄朝晖研究员和江南大学生物工程学院吴志猛教授为论文共同通讯作者,江南大学生物工程学院博士研究生龚亮为论文的第一作者。本项目得到江苏省社会发展重点项目(BE2019632)、无锡市转化医学研究中心重点项目(2020ZHZD01)、江苏省研究生科研与实践创新计划(KYCX21_2021)等项目的资助。

作者简介:

黄朝晖,江南大学附属医院研究员/教授,江南大学医学院肿瘤表观遗传学研究室PI,博士生导师。课题组主要围绕肿瘤微环境及非编码RNA方向开展基础与转化研究。已发表论文100余篇,被引4000余次,h因子33。

吴志猛,江南大学生物工程学院糖化学与生物技术教育部重点实验室教授, 博士生导师。课题组主要糖类肿瘤和细菌疫苗及抗体类药物研发,在相关领域发表SCI论文30余篇。

论文信息:

Nanobody-Engineered Natural Killer Cell Conjugates for Solid Tumor Adoptive Immunotherapy

Liang Gong, Yanchun Li, Kaisa Cui, Ying Chen, Haofei Hong, Jiuming Li, Dan Li, Yuan Yin, Zhimeng Wu*, Zhaohui Huang*

Small

DOI: 10.1002/smll.202103463

原文链接:https://doi.org/10.1002/smll.202103463