・2・
ChinJCancerBiother,Feb.2009,Vol.16,No.1
DOI:10.3872/j.issn.10072385X・2009・01・002
・述评・
基于NK细胞的肿瘤免疫治疗研究进展
田志刚(中国科学技术大学免疫学研究所,合肥 230027)
[作者简介] 田志刚,博士,教授,国家杰出青年科学基金获得者,中国科学院“百人计划”入选者,国
家基金委“天然免疫”创新研究群体学术带头人。1982年山西医科大学(医学本科)、1985年山东省医科院(免疫学硕士)、1989年吉林大学白求恩医学院(免疫学博士)毕业。曾为山东省医科院基础医学研究所所长(199622003)、美国国立卫生研究院(NIH)国立癌症研究所(NCI)访问学者(199421996;
200022001)、美国弗吉尼亚医学院访问教授(199922000)、日本金泽大学国立癌研所访问教授(200122002);现为中国免疫学会副理事长、中国免疫学会肿瘤免疫与生物治疗分会会长、《中国肿瘤生物治
疗杂志》副主编、《中国免疫学杂志》副主编、中国免疫学会英文会刊Cellular&MolecularImmunology执行主编(SCI收录)。一直从事NK/NKT细胞、天然免疫识别与各种肝脏疾病的免疫学机制和应用前景探索。以通讯作者在ProcNatlAcadSciUSA(2篇)、Hepatology(6篇)、JHeptol(3篇)、JImmunol(6
篇)、JAllergyClinImmunol、ClinCancerRes、Heamatologica(3篇)、Proteomics、SeminImmunopathol等发表SCI论文70余篇(IF
>5论文26篇),获国家自然科学二等奖(第一作者)1项。E2mail:ustctzg@yahoo.com.cn
[摘 要] NK细胞发育分化研究取得较大进展,除骨髓、外周血和脾脏外,胸腺、肝脏、淋巴结等器官中NK细胞前体细胞(NKprecursors,NKPs)的分化及其迁移特性引起极大关注。人类CD56brightNK细胞易于在次级淋巴组织及非淋巴组织中聚
集,而CD56dimNK细胞则能够趋化招募至外周炎症部位。NK细胞活化受体包括细胞因子受体、膜整合素分子、天然细胞毒受体、免疫球蛋白样杀伤受体,以及新发现的许多识别分子。在肿瘤的发生发展过程中,NK细胞既可以通过“内识别”方式直接识别恶性转化的癌细胞并被活化,也可以在辅助细胞(单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞)的作用下被活化。DC细胞可以触发
NK细胞的活化,其中IL215R2IL215的反式信号转导极其重要。NK细胞的肿瘤生物治疗取得了较大进展,其中基于NK细胞
天然免疫识别的肿瘤生物治疗有很多新的途径。
[关键词] NK细胞;识别受体;肿瘤;免疫治疗
[中图分类号] R730.51;R392.1 [文献标志码] A [文章编号] 10072385X(2009)012002204
ProgressinNKcell2basedimmunotherapyoftumor
TIANZhi2gang(InstituteofImmunology,UniversityofScience&TechnologyofChina,Hefei230027,China)
[Abstract] ThedevelopmentanddifferentiationofNKcellsarehighlynotedinrecentyears.Inadditiontotheperiph2eralblood,spleenandbonemarrow,theliver,lymphnodesandthymusarealsoconsideredasimportantorgansfordiffer2entiationofNKcellprecursors(NKPs).HumanNKcellsubsetCD56non2lymphtissues;NKsubsetcellCD56
dim
bright
isenrichedinsecondarylymphoidtissuesand
canmigratetoperipheralinflammatoryregion.ActivatingreceptorsonNKcells
Intheprocessoftumorprogression,NK
includecytokinereceptors,integrinreceptors,naturalcytotoxicreceptors,immunoglobulin2likekillerreceptors,andmanynewreceptorsandligandsdifferentfromtheaforementionedreceptorfamilies.
cellscandirectlyrecognizemalignantcellsvia“internalrecognition”andbeactivated;theycanalsobeactivatedbyaccessorycellssuchasmonocytes,macrophagesanddentriticcells.DCcellscantriggertheactivationofNKcells,inwhichthereversesignaltransductionofIL215R2IL215playsanimportantrole.GreatprogressionhasbeenmadeinNKcell2basedimmunotherapyoftumor,inparticulartherearemanynewwaysinNKcellinnaterecognition2basedtumorbiotherapy.
[Keywords] NKcell;recognitionreceptor;neoplasms;immunotherapy
[ChinJCancerBiother,2009,16(1):225]
[基金项目] 国家自然科学基金资助项目(No.30721002)。SupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(No.30721002)
田志刚.基于NK细胞的肿瘤免疫治疗研究进展
・3・
1 NK细胞的一些新概念
MHC2Ⅰ类分子非依赖的“missing2self”识别,如小鼠NKRP21B2Clr2b、人类NKRP21A2LLT21、大鼠NKRP21B2RCTL等识别;另外,CD94/NKG2A识别非经典MHC2Ⅰ类分子(Qa21,HLA2E),当自身反应性CD4T细胞不表达Qa21分子时,NK细胞会对其实
+
近年来免疫学家开始关注除骨髓和外周血外的
胸腺、肝脏、淋巴结、脾脏等器官中NK细胞前体细
[123]
胞(NKPs)的分化其迁移特性。小鼠NKP表型为LinCD122NK1.1DX5,人类NKP的表型尚不清楚。NKPs进一步发育分化为不成熟NK细胞(iNKs),表达部分NK细胞特异性标志,如CD161、NKG2D;进而经过一系列的“education”后成为成熟NK细胞(mNKs),表达多种细胞标志,如CD122、NK1.1、DX5、NKG2D、CD16、Ly49、CD94/NKG2A/C、blow
CD11b以及CD43等。小鼠胎肝中iNKs(CD1122
CD49bLy49)的发现提示肝脏可能是除骨髓以外2
+
--
施杀伤
[728]
3 NK细胞用于肿瘤免疫治疗的新进展在肿瘤的发生、发展过程中,NK细胞既可以通
过“内识别”方式(如NCRs、NKG2D、SLAMs、DNAMs等)直接识别恶性转化癌细胞并被活化,也可以在辅助细胞(单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞等)的作用下被活化。这些辅助细胞通过其模式识别受体(包括细胞表面受体TLR2、TLR4,胞内胞质受体RIG21、NALP3、NOD2,内体受体TLR7、TLR9等识别多种病原体)来应答内外环境的变化,再通过分泌多种可溶性因子或直接接触的方式将信号传递至NK细胞,使NK细胞得以发挥其杀伤功能及分泌炎性细胞因子功能。在人类,已经证实存在的可溶性
α;直接因子有IL212、IL218、typeIIFN、IL22及TNF接触的分子有GITRL/GITR、IL212/IL212R、CD48/
2B4、MICAorMICBorULBP12ULBP3/NKG2D、
βγ等。AICL/NKp80、IL215R2IL215/IL215
[15219]
研究表明肿瘤发生过程中NK细胞的活化也可以由DC细胞触发,其中IL215R2IL215的反式信号转导极其重要。触发后的NK细胞在8h以内会进入外周血,到达肿瘤组织部位,再在其他活化信号的作用下成为效应细胞。多种细胞因子包括
α/β、IFN2IL212、IL215等、肿瘤细胞表面表达的“应激”蛋白、共刺激分子等共同诱导了NK细胞的效应功能。研究发现IL215R信号通过JAK3依赖途径磷酸化DAP10分子,对NKG2D介导的信号转导和杀伤功能产生重要作用,被誉为“anewcoupleonthescene”。
在肿瘤的发生发展过程中,细胞可能参与对抗肿瘤适应性免疫细胞的负调控。在自身免疫性疾病
+
研究中发现,NKG2ANK细胞可直接杀伤不表达
+
Qa21分子的自身反应性CD4T细胞,从而预防自
[728]+
身免疫性疾病的发生。这种NKG2ANK细胞如果直接杀伤不表达Qa21分子的抗肿瘤CTL细胞或Th细胞,则可能导致肿瘤的免疫逃逸。对该免疫负调控效应的干预有可能成为继干预调节性T细胞之后的免疫治疗新途径。抗肿瘤免疫发生过程中炎性反应会导致多种趋化因子的产生,NK细胞表面表达某些趋化因子的受体如CX3CR1、CCR2等,
[9214]
NK细胞发育分化的另一重要场所。怀孕期间子宫
蜕膜层CD56CD16NK细胞,其表型及功能均不同于其他组织器官的NK细胞亚群,推测可能与孕期
bright
子宫局部微环境有关。人类CD56CD162NK细胞优势表达CD62L、CCR7、CXCR4以及一系列黏附分子,提示该群细胞易于在次级淋巴组织及非淋巴
dim+
组织中聚集;而CD56CD16NK细胞高表达CX2CR1、CX3CR1以及ChemR23受体,提示是能够趋化
hi
2
ζ信号接招募至外周炎症部位的重要机制。“CD3
bright
头分子”在CD56NK细胞中的表达水平明显低
dim
于CD56NK细胞,可能是其杀伤功能差异的重要原因。
2 NK细胞的识别活化机制
NK细胞可通过多种受体而被活化,这些活化
受体包括细胞因子受体、膜整合素分子、天然细胞毒受体(CD16,NKp46,NKp30,NKp44,NKp80)、免疫球蛋白样杀伤受体(NKG2家族,DNAM21/CD226家族,SLAMs家族/SLAM,2B4,NTB2A,CD84),识别非己抗原分子的受体(Ly49H)以及其他一些受体(如CD18,CD2,TLR23/29等);NK细胞抑制性受体包括
多种识别MHC2Ⅰ类分子的特异性受体(Ly49s,KIRs,CD94/NKG2A/B)。目前NK细胞的天然免疫识别机制较为公认的是Raulet等归纳的“non2self”、“missing2self”、“induced2self”等三种识别模式。
NK细胞对机体正常细胞维持免疫耐受的机制尚不清楚,推测在NK细胞发育分化过程中NK细胞前体细胞与正常自身细胞的相互作用对NK细胞进行“education”,从而使得NK细胞对自身细胞具有免疫耐受功能。除KIR/Ly49分子与经典MHC2I
[728]
类分子相互作用,新近研究表明,机体存在
[426]
・4・
中国肿瘤生物治疗杂志,2009年2月,16(1)
从而使NK细胞被招募至肿瘤组织部位发挥相应生物治疗效应。
4 基于NK细胞识别受体的肿瘤免疫治疗新途径
OX40、2B4;亦或上调MHC2Ⅱ类分子的表达行使抗
原提呈功能。
[20]
研究者利用小鼠EAE模型已证实NK细胞能够通过CD94/NKG2A2Qa21分子作用对自身反应
+
性T细胞行使调节功能,NKG2ANK细胞直接杀伤不表达Qa21分子的自身反应性CD4T细胞,提示NK细胞在自身免疫病治疗过程中可能有新的应用
+
基于NK细胞的肿瘤生物治疗取得了较大进
展,其中基于NK细胞天然免疫识别的肿瘤生物治
[13]
疗途径有很多新的设想:(1)利用细胞因子、造血生长因子和免疫调节剂可以促进NK细胞活化性受体的表达和加强杀伤分子(如穿孔素、粒酶)的表达和功能,其中I型干扰素、IL22、IL212、IL215、IL218、IL221在体内外实验中均显示强有力的功效;(2)靶向NK细胞抑制性受体的人源化单克隆抗体可促使NK细胞免疫识别谱偏向免疫活化,从而使NK细胞大量活化;(3)采用RNA干扰(RNAi)技术消减NK细胞抑制性受体表达或直接转基因超高表达NK细胞活化性受体,使NK细胞易于活化而获得杀伤活性;(4)构建表达嵌合受体的NK细胞,使该细胞的活化受体含有超高活性的胞内信号功能区而易于高度活化,或者使该细胞活化受体具有特定的识别特性(例如具备识别Erb2的单链抗体多变区),使该细胞可以靶向癌细胞;(5)免疫放疗和免疫化疗方案大幅度提高NK细胞的抗癌功效。近期研究证明,适度放疗和化疗可以使肿瘤细胞高表达NK细胞活化受体识别(如NKG2D)的配基(如MI2CA、MICB等),使肿瘤细胞易于被NK细胞识别而清除;同时,还发现组蛋白脱乙酰酶抑制剂和蛋白酶体抑制剂可以诱导肿瘤细胞DR2,从而被NK细胞以TRAIL途径杀伤;(6)基于NK细胞的ADCC效应设计生物治疗方案。采用治疗性单抗或治疗性双功能抗体结合NK细胞体内转输可以极大提高临床肿瘤生物治疗的疗效。
5 NK细胞与自身免疫疾病的发生、发展
空间。自身免疫病发生过程中炎性反应会导致多种趋化因子的产生,NK细胞表面表达某些趋化因子的受体如CX3CR1、CCR2等,从而NK细胞被招募至炎性组织部位发挥相应生物学效应。在小鼠MC2MV感染模型中,肝脏局部CCL2、CCL3表达上调,招募NK细胞至肝脏,NK细胞抗病毒的同时导致肝组织损伤。在人类,心脏移植患者感染Coxsack2ievirus2B4病毒后,心脏局部CX3CL1表达增高,招募NK细胞至心脏,NK细胞控制病毒感染的同时加速心脏排斥。另外,在EAE模型中亦证实脑部CX3CL1能够招募NK细胞至CNS发挥调节作
用
[20]
。
6 结束语
1976年美国几个研究小组同时发现可“自然杀
伤(naturalkiller)”癌细胞的NK细胞,为T和B细胞之后的第三类淋巴细胞,誉为天然免疫核心细胞。由于前期NK细胞识别“自我2非己”机制不清,NK细胞研究停滞不前。20世纪90年代初发现了NK细胞识别受体,NK细胞进入第二个研究高潮。1998年爱尔兰医生报道肝脏NK/NKT细胞占淋巴细胞总数50%以上,是其他器官含量的5～10倍,以研究肝脏免疫细胞为核心的“肝脏免疫学”从此诞生。纵观NK细胞研究发展历史,NK细胞天然免疫“泛特异识别”机制和NK细胞发育分化迁移的“区域”特性始终是其核心科学问题,该两个研究领域的新突破总伴随着NK细胞理论和应用的巨大进展。基于NK细胞的肿瘤免疫治疗的研究进展也同样遵循这个规律,推动NK细胞该两个领域的研究进展必然会加快肿瘤免疫治疗的发展。[参考文献]
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研究表明天然免疫系统及获得性免疫系
统均参与了多种自身免疫性疾病的发生发展,而且天然免疫细胞NK细胞与自身反应性T细胞存在直接相互作用关系。NK细胞可通过多种机制抑制反应性T细胞,如NK细胞直接对APCs或T细胞行使杀伤功能;NK细胞分泌抑制性细胞因子IL210、
γ;NK细胞上调自身反应性T细胞WAF1的TGF2
表达以调节细胞周期;亦或通过作用于其他调节性细胞如NKT、Treg细胞间接抑制反应性T细胞。另一方面,NK细胞可通过多种机制促进反应性T细
γ;促进胞的增殖分化,如分泌炎性细胞因子IFN2
APC细胞的活化;上调T细胞共刺激分子的表达如
[18,20]
田志刚.基于NK细胞的肿瘤免疫治疗研究进展
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[收稿日期] 2009-02-02[本文编辑] 韩 丹
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[修回日期] 2009-02-10
・读者・作者・编者・
《中国肿瘤生物治疗杂志》常用英文缩略词表(一)
根据科技名词使用规则,已被公认公知的缩略词可以不加注释直接使用,非公认公知的缩略词首次出现时应写出全称。为方便作者和读者撰写和阅读论文,本刊将陆续公布肿瘤生物治疗专业中公认公知的常用英文缩略词,并注明其英文全称和中文名称。作者撰写论文时,可直接使用这些缩略词,无需写出英文全称。
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