基于CD70靶向和人类诱导多能干细胞的嵌合抗原受体NK细胞在肿瘤和异体反应性T细胞中的强效功能
靶向CD70的iPSC衍生CAR-NK细胞治疗
背景与研究目的
过去十年,采用细胞治疗的癌症治疗方式以“活性药物”的形式彻底革命了传统治疗理念。尤其是嵌合抗原受体T细胞(CAR-T)的设计大幅提高了免疫疗法的疗效,为治疗之前传统方式无法治愈的血液系统恶性肿瘤提供了潜在的治愈途径。然而,CAR-T疗法仍然面临一些限制,包括靶向范围有限、生产流程耗时且昂贵,以及自身制造失败的风险。这些限制使得这一疗法难以广泛应用于需要快速干预的癌症患者群体。
针对这些问题,CD70作为一种免疫检查分子,以其在广泛的血液系统和实体瘤中的高表达,成为近年来癌症免疫疗法的重要研究目标。CD70靶向药物(例如单克隆抗体、抗体偶联药物及CD70 CAR-T细胞)在急性髓系白血病、淋巴瘤及肾癌等癌症中的应用取得了积极的疗效。此外,自然杀伤细胞(NK细胞)的先天抗肿瘤机制为拓展抗肿瘤覆盖范围提供了新平台。然而,NK细胞的内在抗肿瘤功能通常会因肿瘤细胞上NCR/NKG2D配体(NCR/NKG2D ligands)的显著减少而被削弱,使其难以应对特定癌症的异质性。
为解决上述问题,Wang等人提出开发通用型的iPSC(诱导性多能干细胞)衍生CD70靶向CAR-NK细胞(70CAR-iNK),以探索一种面向未来的普适性免疫细胞疗法。文章旨在通过此研究,提供一种全新策略,将其应用于癌症治疗及减少异体T细胞的排斥。
论文来源与作者团队
该研究由浙江大学医学院、浙大干细胞与免疫治疗省重点实验室及基因编辑公司Qihan Biotech联合完成,由Linqin Wang、Yiyun Wang、Xiangjun He等人主导。研究论文发表于2025年1月21日,在《Cell Reports Medicine》第6卷第101889篇文章中公开发布。
研究设计与方法概述
本研究的实验流程分为多个阶段,涵盖从基因编辑到体内/体外功能评估的多层次设计:
1. CD70靶向基因编辑与iPSC衍生NK细胞的生成
研究团队通过CRISPR-Cas9技术对iPSCs进行多基因编辑,具体包括以下功能性修饰:
- 敲除CD70基因(CD70-KO):此举旨在防止NK细胞之间因CD70互相结合导致的“同胞杀伤”(fratricide)。研究同时验证,CD70-KO并未对iNK细胞的分化潜能或功能造成影响。
- 引入高亲和力非可剪切型CD16(hnCD16):增强抗体依赖的细胞介导的细胞毒性(antibody-dependent cellular cytotoxicity, ADCC)。
- 融合IL-15受体α与IL-15(IL15RF):提高细胞持久性与扩增能力。
- 表达CD70靶向CAR分子:提升肿瘤识别与杀伤效率。
通过优化的分化平台,这些修改后的iPSCs被成功诱导生成高纯度的功能性iNK细胞。在细胞表型矫正和功能验证中,研究确认它们具备成熟标志物的表达,包括CD56、NKG2D及NKp46等。
2. CD70表达特性及对多种肿瘤类型的分析
研究从TCGA数据库对33种肿瘤类型进行转录组分析,发现包括肾癌、弥漫大B细胞淋巴瘤(DLBCL)及间皮瘤在内的14种癌症中,相较于相邻正常组织,CD70表达显著升高。此外,基于人类蛋白质图谱数据,验证CD70尤其在丙型淋巴瘤(尤其是病毒感染亚型)及复发/难治性DLBCL中呈现更广泛的高表达。
3. 体外细胞毒性评估
利用造血系统和实体瘤细胞株(例如Raji、MT-4、HeLa及SKOV-3)作为靶细胞,70CAR-iNK细胞展现出显著的抗肿瘤能力。尤其在NCR/NKG2D配体表达较低的肿瘤细胞中,CAR结构表达对提升毒杀效应起到了关键作用。
此外,在CD70-KO的Raji细胞中,研究通过Rituximab(抗CD20抗体)进一步验证ADCC的增强效应,确认hnCD16的非剪切性可以稳定激活效应功能。
4. 体内抗瘤及持久性评估
在小鼠异种移植模型中(淋巴瘤MT-4及肾癌Caki-1),接种70CAR-iNK细胞显著抑制了肿瘤生长,延长小鼠的生存期。相较于未经修饰的iNK细胞,表达IL15RF的70CAR-iNK细胞展现出更长的体内存活时间和扩增能力。
5. 异体T细胞反应的抑制效果
通过设计异体排斥模型,研究发现,70CAR-iNK细胞可以有效消除CD70高表达的异体激活性T细胞,显著降低其活化标志物(例如CD69、CD137)水平,从而在一定程度上减少异体排斥。
研究结论与意义
本研究验证了70CAR-iNK细胞具有强大的抗肿瘤潜力,不仅能覆盖多个肿瘤类型,还可消除受体异体排斥T细胞,从而提高NK细胞的持久性。研究为开发通用型免疫细胞平台提供了理论支撑,也为临床个性化治疗以及大规模工业化生产铺平了道路。
临床与科学价值
- 科学价值:首次综合多基因编辑技术解决同胞杀伤和功能补强问题,开辟了CD70靶向的NK治疗新篇章。
- 应用价值:作为一种通用型免疫细胞产品,70CAR-iNK细胞可在降低成本和加速生产周期的同时,显著扩大潜在患者群体的受益范围。
研究亮点
- 多基因修饰的创举:通过整合CAR模块、IL15RF及hnCD16,实现功能全面增强。
- 广泛肿瘤靶点覆盖:针对CD70高表达的多种肿瘤类型,填补现有临床疗法空白。
- 异体免疫排斥防控:提出CD70靶向策略减少GVHD(移植物抗宿主病)风险,为普适性免疫疗法奠定基础。
通过这篇研究报告,Wang等人展示了以基因编辑和细胞工程推动下一代免疫疗法发展的全貌,为癌症治疗的未来带来了新的曙光。