嵌合抗原受體自然殺傷細胞療法在實體瘤中的研究進展

摘要

作為腫瘤免疫治療的新興策略，嵌合抗原受體自然殺傷細胞(CAR-NK)療法在實體瘤治療中展現出獨特優勢。與嵌合抗原受體T細胞(CAR-T)相比，CAR-NK具有天然抗腫瘤活性、多重殺傷機制、更佳安全性及廣泛細胞來源等特點。目前全球已有30余項臨床試驗探索CAR-NK在實體瘤中的應用，靶向NKG2D、ROBO1等多靶點的研究取得初步成效。然而，實體瘤微環境的免疫抑制特性、NK細胞浸潤不足及持久性差仍是主要挑戰。CAR-NK聯合治療策略，特別是與放射治療協同應用，顯示出增強療效的潛力。未來需通過優化CAR設計、開發新型聯合方案來克服當前實體瘤治療局限，為實體瘤患者提供更有效的治療選擇。

正文

細胞療法是將修飾的免疫細胞轉移回患者體內，以達到治療腫瘤的目的。目前，該療法在血液惡性腫瘤中取得巨大成功，但在實體惡性腫瘤的研究中仍處于早期階段[1-2]。當前嵌合抗原受體(chimeric antigen receptor，CAR)-T細胞療法在白血病、骨髓瘤和非霍奇金B細胞淋巴瘤等血液惡性腫瘤治療中顯示出良好療效[3]，但在實體瘤治療中受限[4]，其原因包括實體瘤的抗原異質性與免疫逃逸[5-6]，腫瘤物理屏障的阻隔[7-9]，以及腫瘤微環境的免疫抑制作用[5]。CAR-自然殺傷(natural killer cells，NK)細胞療法是一種新興的免疫細胞治療技術，它將CAR修飾到NK細胞上，使其能更精準、高效地識別和殺傷腫瘤細胞，近年來在腫瘤治療領域備受關注[10]。

筆者在本文概述CAR-NK細胞療法特點，綜述其治療實體瘤現狀、在實體瘤治療中的研究進展及面臨的挑戰，展望了CAR-NK細胞療法應用前景。

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CA-NK細胞識別和殺傷癌細胞的機制

NK細胞是缺乏特異性抗原識別受體的先天免疫細胞，在抗腫瘤和病毒感染中起關鍵作用[11]。它們可通過不同途徑參與免疫監視，殺死具有不同靶識別機制的癌細胞[12]。NK細胞不受主要組織相容性復合體(major histocompatibility complex，MHC)限制，來源多樣，包括NK-92細胞、臍帶血(umbilical cord blood，UCB)和誘導多能干細胞(induced pluripotent stem cell，iPSC)[13]。NK細胞活性受其表面活化受體(killer-cell activating receptor，KAR)和抑制受體(killer-cell immunoglobulin-like receptor，KIR)調節。在正常生理條件下，NK細胞上的抑制性受體與正常細胞上的主要組織相容性復合物I類分子(major histocompatibility complex class I molecules，MHC-I)結合傳遞抑制信號使NK細胞失活，從而防止殺傷正常細胞。然而，在腫瘤發生或感染過程中，腫瘤和感染細胞中MHC-I表達的下調破壞了抑制信號，活化的NK細胞分泌細胞毒性蛋白穿孔素和顆粒酶，誘導癌細胞壞死和凋亡[14]。與T細胞的激活機制不同，NK細胞功能調控依賴于細胞表面激活信號和抑制信號的動態平衡[15]。這種獨特的調控方式使NK細胞無需腫瘤細胞預先激活即可啟動抗腫瘤免疫應答。

CAR療法是近年來新興的腫瘤免疫治療方法，利用基因工程將人免疫細胞轉化為能夠識別和消除腫瘤細胞的CAR細胞[16]。在腫瘤發展過程中，腫瘤細胞往往下調相關表面抗原或上調抑制性受體以逃避免疫監視[17]。在免疫細胞上安裝CAR結構可使其識別特異性抗原; CAR與靶抗原結合時，激活信號釋放細胞毒性物質[13]。目前，CAR結構已發展到第4代，在第3代(共刺激信號增強型)基礎上，整合了細胞因子[如白細胞介素-12(interleukin-12，IL-12)]或共刺激配體[如4-1BB配體(4-1BB ligand，4-1BBL)]，通過局部免疫調節增強抗腫瘤活性，同時改善腫瘤微環境，提升持久性與療效[18-19]。由于CAR-NK細胞治療的特點，它在克服實體瘤異質性方面比CAR-T細胞治療顯示出潛力。

2

CAR-NK細胞療法的優勢

NK細胞通過動態整合表面激活受體[如自然殺傷細胞群2D(natural killer group2D，NKG2D)、自然細胞毒性受體(natural cytotoxicity receptors，NCRs)]與抑制受體(如KIR家族、CD94/NKG2A)信號，實現對正常組織“MHC-I自身肽”的識別，從而避免對健康細胞的攻擊。這種非MHC限制性識別大幅降低了“脫靶毒性”風險[20]。CAR-NK細胞活化后主要分泌干擾素-γ(interferon-gamma，IFN-γ)和粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony-stimulating factor，GM-CSF)等Th1型因子，而CAR-T細胞則高釋放IL-1、IL-6、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-alpha，TNF-α)等促炎因子。這種差異使CAR-NK治療的細胞因子釋放綜合征(cytokine release syndrome，CRS)發生率降低>50%，免疫效應細胞相關神經毒性綜合征(immune effector cell-associated neurotoxicity syndrome，ICANS)風險極低[12]。同時，由于CAR-NK細胞在體內存活周期較短(2~4周)且缺乏TCR介導的持續活化，其誘發移植物抗宿主病的概率不足5%。這一特性使其成為“現貨型”(off-the-shelf)免疫治療的理想載體，無需嚴格的HLA配型[21]。

CAR-NK細胞的通用性體現在細胞來源可及性與多重抗腫瘤機制的協同: 可從外周血單核細胞獲取初始NK細胞; 利用單份臍帶血經細胞因子(IL-2/IL-15/IL-21)或人工抗原呈遞細胞刺激實現擴增; 而誘導多能干細胞技術可建立無限增殖的標準化細胞庫，解決治療級細胞規模化生產的難題[13]。CAR-NK展現出獨特的雙重殺傷模式: 一方面通過單鏈抗體介導CAR依賴性途徑精準靶向腫瘤相關抗原(如CD19、BC-MA); 另一方面充分保留并強化固有免疫途徑———包括釋放穿孔素/顆粒酶B直接裂解靶細胞、表達FcγRIII(CD16)介導抗體依賴性細胞毒性、激活FasL/TRAIL死亡受體通路誘導腫瘤凋亡，并分泌CCL3/CCL4/CCL5等趨化因子募集T/B細胞增強適應性免疫應答[22]。此外，在靶抗原下調或缺失的情況下，CAR-NK細胞能通過NKG2D、NKp30/NKp44/NKp46等天然細胞毒性受體識別腫瘤細胞應激配體[如MHC I類鏈相關蛋白A/B(MHC class I chain-related protein A/B，MICA/MICB)]，有效清除MHC-I分子缺失的惡性細胞，這種“雙保險”機制為克服實體瘤抗原異質性提供了解決思路[23-24]。

此外，CAR-NK細胞療法在治療實體瘤方面擁有巨大潛力。其通過共表達趨化因子受體C-X-C基序趨化因子受體4/2(C-X-C motif chemokine receptor4/2，CX-CR4/CXCR2)增強向腫瘤灶的定向遷移能力，并分泌基質金屬蛋白酶2/9(matrix metalloproteinase2/9，MMP2/9)及肝素酶降解細胞外基質屏障，提升腫瘤微環境穿透效率[23-24]; 同時針對性重塑免疫抑制性腫瘤微環境(tumor microenvironment，TME)—轉導顯性負性轉化生長因子-β(transforming growth factor-beta，TGF-β)受體Ⅱ阻斷抑制信號以維持細胞毒性[25]，構建嵌合共刺激轉換受體將PD-L1抑制信號轉化為自然殺傷細胞群2D-4-1BB(natural killer group2D-4-1BB，NKG2D-4-1BB)激活信號[26]，并表達IL-15/21抵抗調節性T細胞(Treg)抑制作用。臨床前研究證實，靶向雙唾液酸神經節苷脂(disialoganglioside，GD2)、黏蛋白1(mucin1，MUC1))、表皮生長因子受體變異體Ⅲ(epidermal growth factor re-ceptor variantⅢ，EGFRvⅢ)等抗原的CAR-NK細胞在膠質瘤等實體瘤模型中能抑制腫瘤生長并延長生存期，為實體瘤免疫治療開辟新路徑[27]。

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CAR-NK細胞療法在實體瘤中的臨床進展

在臨床轉化方面，CAR-NK療法已取得重要進展。一項針對CD19陽性B細胞淋巴瘤的I/Ⅱ期臨床試驗證實，CD19-CAR-NK細胞具有顯著的抗腫瘤效果[28]。目前多項臨床試驗正在積極推進，以系統評估其療效和安全性。全球范圍內已有30余項相關臨床試驗注冊開展，主要集中在中國和美國。中國研究團隊主導了多項創新性研究，包括靶向NKG2D(NCT03415100、NCT06478459)、ROBO1(NCT03940820)和多靶點(Clau-din6/GPC3/間皮素/AXL，NCT05410717)的CAR-NK細胞療法，其中NKG2D CAR-NK治療轉移性實體瘤的Ⅰ期試驗已入組患者30例。美國研究則聚焦于TROP2(NCT06066424)和PD-L1(NCT04847466)等靶點，其中PD-L1CAR-NK治療胃癌/頭頸癌的Ⅱ期研究正在招募患者55例。值得注意的是，MUC-1特異性CAR-NK治療復發性實體瘤的臨床試驗(NCT02839954)顯示，在8例可評估患者中7例達到疾病穩定且未出現嚴重不良事件[29]，初步證實了該療法的安全性和潛在療效。然而，部分試驗如針對晚期肝癌的SZ003CAR-NK研究(NCT05845502)因故終止，提示該領域仍需克服腫瘤微環境抑制、細胞持久性等技術瓶頸。隨著臨床研究的深入，正在中國開展的200例多靶點CAR-NK大型臨床試驗(NCT05410717)，有望為實體瘤患者提供新的治療選擇(表1)。

與單一療法相比，CAR-NK細胞免疫療法聯合其他治療方法在腫瘤治療中取得顯著成果[32]。放射治療(放療)與NK細胞抗腫瘤免疫的協同機制主要體現在3個關鍵層面。在分子調控方面，放療通過誘導腫瘤細胞DNA損傷，激活環狀GMP-AMP合成酶/干擾素基因刺激蛋白(cyclic GMP-AMP synthase/stimulator of interferon genes，cGAS/STING)通路并促進I型干擾素分泌，刺激CXCL9/10/11等趨化因子的產生[33-34]。這些趨化分子通過NK細胞表面的CXCR3等受體引導其向腫瘤部位定向遷移[35]。在血管重塑方面，放療呈現出劑量依賴性效應: 中等劑量(如10Gy)可促進一氧化氮(nitric oxide，NO)介導的血管正常化，改善腫瘤灌注和氧合; 而分次放療(20Gy/10次)則能在維持血管密度的同時提升血管成熟度[36-37]。這種血管重構為NK細胞浸潤創造了有利的微環境。臨床轉化證據顯示，放療可顯著增加宮頸癌、子宮內膜癌和結直腸癌患者的腫瘤浸潤NK細胞數量，并上調其遷移和細胞毒性相關基因表達[38]。在動物模型中，放療聯合NK細胞治療能顯著抑制三陰性乳腺癌和肉瘤的轉移進展[39-40]。上述發現為放療聯合CAR-NK治療提供了科學依據。

內抗腫瘤活性增強[41]CAR-NK-92細胞與PD-L1抗體組合在體外及體。在鼻咽癌患者異種移植物的人源化小鼠模型[42]中，免疫檢查點抑制劑與造血干細胞衍生的CAR-NK組合療法顯示協同抗腫瘤應答。此外，CAR-NK細胞療法在與化療聯合使用時可能表現出協同效應，這種組合治療可增強CAR-NK細胞在TME中的募集和浸潤[43]。

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CAR-NK細胞療法在實體瘤治療中面臨的挑戰

臨床研究已初步證實CAR-NK細胞的治療潛力。然而，其在實體瘤中的應用仍面臨挑戰[44]。

實體瘤TME的免疫抑制特性構成關鍵治療屏障。異常的腫瘤血管結構(如內皮黏附分子低表達、血管層級紊亂)阻礙CAR-NK細胞向腫瘤核心的浸潤，而缺氧/酸中毒微環境直接抑制其細胞毒性、IFN-γ分泌及活化受體[45-46]。TME中免疫抑制因子(TGF-β、PGE-2、腺苷、sMICA)與抑制性細胞[Tregs、髓系來源的抑制性細胞(myeloid-derived suppressor cells，MD-SCs)、腫瘤相關巨噬細胞(tumor-associated macrophages，TAMs)]形成協同網絡: 下調NK細胞活化受體并抑制ILC1分化[46]; MDSCs釋放一氧化氮破壞抗體依賴性細胞介導的細胞毒性(antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity，ADCC)效應[47]; Tregs通過膜結合TGF-β及IL-10分泌進一步削弱NK細胞功能[30]，導致浸潤的NK細胞多呈功能失調表型[48]。

細胞存活時間短限制治療持久性。CAR-NK細胞在體內半衰期通常不足10d[49]，其短暫抗腫瘤活性在實體瘤中尤為顯著[50]。離體擴增的細胞因冷凍保存敏感性需嚴格冷鏈運輸[51]，而TME持續抑制作用(如缺氧誘導凋亡、抑制性信號耗竭)進一步縮短了其活性持續時間。基因工程改造(如uAPC擴增技術)雖可提升代謝適應性與抗腫瘤功能[52]，但仍未解決體內持久性不足的根本問題。

規模化制備面臨多重技術瓶頸。臨床級CAR-NK生產需克服三大難點。①細胞來源限制，原代NK細胞(PBMC/臍帶血)起始數量有限，iPSC分化體系仍存在分化效率波動; ②高效擴增工藝挑戰，需依賴人工抗原呈遞細胞(aAPC)或細胞因子組合實現>1000倍擴增，但長期培養易誘發耗竭表型; ③凍存與復蘇損失，解凍后細胞活性下降(通常<80%)及功能損傷增加質控成本。

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展望

CAR-NK細胞療法代表了腫瘤免疫治療領域的重要突破，為實體瘤治療開辟了新路徑。在可及性層面，建立誘導多能干細胞衍生的標準化細胞庫，實現規模化制備; 通過自動化生物反應系統將生產周期縮短至14d，降低生產成本。新型細胞凍存技術提升資源匱乏地區的可及性。在治療增效層面，采用雙特異性抗體增強靶向殺傷效率，聯合表達趨化因子的溶瘤病毒重塑腫瘤微環境; 應用表觀遺傳調節劑提高腫瘤抗原可見性; 結合磁共振引導聚焦超聲技術協同低劑量放療增強免疫應答。在技術優化層面，采用基因編輯技術敲除關鍵抑制性受體，構建微環境響應型CAR結構以動態調控細胞活性; 基于人工智能算法整合多組學數據預測療效，通過生物標志物實時監測調整治療方案。

目前全球范圍內已有30余項臨床試驗正在探索CAR-NK在各類實體瘤中的應用，初步結果展現出良好的安全性和潛在療效。CAR-NK細胞療法聯合免疫檢查點抑制劑、常規化療、局部放療和溶瘤病毒也為患者帶來新希望。未來突破方向在于貫通“技術研發-臨床驗證-個體化應用”，通過持續優化CAR設計、開發新型聯合方案(表觀遺傳藥物/雙抗)、建立生物標志物指導的精準輸注模型，實現從“泛用型”治療向個體化策略的躍遷。

參考文獻

詳見

《醫藥導報》 2026年3月 第45卷第3期

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