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为解决 CAR-NK 细胞治疗癌症的现有问题,新乡医学院研究人员开展双靶点 CAR 修饰 NK92 细胞研究,发现其能增强体内外杀伤活性,为肺癌治疗提供新策略。
一、研究背景
癌症,一直是威胁人类健康的 “头号杀手”,每年都有无数患者因它失去生命。传统的癌症治疗方法,像手术、放疗和化疗,在面对狡猾的癌细胞时,往往存在诸多局限。于是,免疫细胞驱动的肿瘤免疫治疗应运而生,为癌症治疗带来了新希望。
在众多免疫治疗手段中,嵌合抗原受体 T 细胞(CAR-T)疗法曾在血液系统恶性肿瘤治疗中大放异彩,改写了部分患者的命运。然而,当它应用于实体肿瘤时,却遭遇了重重困境,比如严重的细胞因子释放综合征(CRS),会引发患者一系列不良反应,甚至危及生命。
此时,CAR-NK 细胞疗法崭露头角。它相比 CAR-T 细胞疗法有着诸多优势,不需要提前致敏,不受主要组织相容性复合体(MHC)限制,引发细胞因子风暴和移植物抗宿主病(GvHD)的风险更低,细胞来源也更广泛。不过,CAR-NK 细胞疗法也并非完美无缺,在实际应用中,存在抑制性受体结合、抗原逃逸、激活不足等问题,限制了其治疗效果。
为了突破这些困境,新乡医学院的研究人员踏上了探索之路,他们致力于找到一种更有效的免疫治疗策略,为癌症患者带来新的生机。
该研究成果发表在BMC Cancer期刊上,为肺癌的免疫治疗提供了新的思路和方向。
二、研究方法
研究人员采用了多种关键技术开展研究。首先,通过构建细胞模型,将人 NK92 细胞进行改造,使其表达新型双靶点 CAR(dtCAR)。在构建 dtCAR 时,运用基因工程技术,将 PD-L1 纳米抗体(PD-L1Nb)和 NKG2D 激活受体整合到一起,并连接相关的跨膜和胞内信号结构域。然后,利用定量实时荧光定量聚合酶链反应(qRT-PCR)检测 dtCAR 在细胞中的表达情况;借助流式细胞术分析细胞表面分子的表达以及肿瘤细胞表面相关抗原的表达;运用蛋白质免疫印迹法(Western blot)验证相关蛋白的表达;通过细胞计数试剂盒 - 8(CCK-8)实验评估细胞增殖能力;使用荧光素酶实验和酶联免疫吸附测定(ELISA)分别检测细胞的细胞毒性和细胞因子分泌水平;利用高内涵细胞成像系统观察细胞杀伤过程;构建人肺癌 H1299 细胞荷瘤小鼠模型,评估 dtCAR-NK92 细胞在体内的抗肿瘤效果。
三、研究结果
- dtCAR 的合理设计与构建:研究人员基于合成生物学理念,精心设计了 dtCAR。它主要包含 PD-L1Nb和 NKG2D,通过合理的结构设计,能分别靶向癌细胞表面的 PD-L1 和肿瘤细胞表面的 MICA/B。结构分析显示,dtCAR 能维持有利于配体结合的构象。qRT-PCR 和流式细胞术结果证实,成功构建了表达 dtCAR 的 NK92 细胞(dtCAR-NK92 细胞)。
- dtCAR 修饰的 NK92 细胞的特性及细胞毒性:经检测,dtCAR-NK92 细胞与亲本 NK92 细胞相比,在分子表型和增殖能力上相似。在细胞毒性实验中,dtCAR-NK92 细胞对不同肿瘤细胞系的杀伤效果显著优于亲本 NK92 细胞,尤其对高表达 PD-L1 和 MICA/B 的 H1299 细胞,杀伤效果更为突出。阻断实验表明,dtCAR-NK92 细胞可通过 NKG2D 或 PD-L1 单独识别并杀伤 H1299 细胞,双靶点存在时杀伤效率更高,具有协同效应。
- dtCAR-NK92 细胞杀伤肿瘤细胞的机制:高内涵成像系统观察发现,dtCAR-NK92 细胞与 H1299 细胞共培养时,可诱导肿瘤细胞发生焦亡和凋亡。进一步研究证实,dtCAR-NK92 细胞可能通过诱导 GSDME 依赖的焦亡途径清除 H1299 细胞。同时,dtCAR-NK92 细胞杀伤 H1299 细胞后,释放的穿孔素、颗粒酶 B、肿瘤坏死因子 -α(TNF-α)和干扰素 -γ(IFN-γ)等细胞因子水平显著高于 NK92 细胞。
- dtCAR-NK92 细胞在体内的抗肿瘤效果:在人肺癌 H1299 细胞荷瘤小鼠模型中,dtCAR-NK92 细胞治疗组的肿瘤体积和重量明显小于 NK92 细胞治疗组和对照组。而且,dtCAR-NK92 细胞治疗组小鼠血清中细胞因子分泌水平更高,表明其在体内具有强大的抑制肿瘤生长的潜力。
四、研究结论与意义
研究表明,新型 dtCAR 在 NK92 细胞中的表达,可显著增强其在体外的细胞毒性和在体内对人肺癌 H1299 细胞的肿瘤控制能力。dtCAR-NK92 细胞可能通过诱导广泛的焦亡快速清除 H1299 细胞。这一研究成果为肺癌的免疫治疗提供了新的策略,为临床治疗肺癌开辟了新的潜在途径。同时,也为进一步优化 CAR-NK 细胞疗法提供了理论依据,推动了免疫治疗领域的发展,有望让更多癌症患者受益。但研究仍存在一些未解决的问题,如双靶点识别的具体机制、CAR 结构的进一步优化等,需要后续研究不断探索完善。
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