基因编辑改造的NK-92细胞功能变得如此强大!

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发布日期:2024年05月27日
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基因编辑改造的NK-92细胞功能变得如此强大!

基因编辑改造的NK-92细胞功能变得如此强大!

自然杀伤(NK)细胞由独特的先天淋巴样细胞群组成,具有多种细胞毒性机制和通过细胞因子调节免疫反应的能力,在抗癌免疫中扮演着关键角色[1]。在过去的五十年中,NK细胞的重要性和潜力得到了广泛的研究[2]。最初是学术上的探索,现在已演变成前途光明的癌症免疫疗法领域

NK-92细胞是一种白细胞介素2IL-2)依赖性NK细胞系,来源于急性非霍奇金淋巴瘤分离的外周血单核细胞。在众多NK细胞中,NK-92细胞因其易于培养和扩增的特性,被视为“现成的”NK细胞过继性免疫疗法的候选者,同时NK-92细胞是首个获得美国食品药品监督管理局(FDA)批准的进行临床试验NK细胞[1]。但是研究者发现NK-92细胞在肿瘤微环境中通常功能耗竭,为了克服免疫抑制或增强NK细胞的肿瘤靶向识别,目前已开发多种方法。其中,研究者可以利用基因编辑改造NK-92细胞提高NK细胞适应性和抗肿瘤能力[3]。跟随小源一起来看看,研究者是怎么对NK-92进行改造的吧!

 

用于癌症免疫治疗的CRISPR/Cas9介导的NK细胞基因编辑示意图[3]  

1 用于癌症免疫治疗的CRISPR/Cas9介导的NK细胞基因编辑示意图[3] 

武装CAR”的NK细胞

嵌合抗原受体修饰T细胞(CAR-T cells)疗法在治疗白血病方面具有显著的疗效,但其个性化的定制和高昂的费用仍旧是个挑战,因此开发一种更经济且随时可用的治疗方法尤为重要。Guillermo等人[4]探究了CRISPR-Cas9技术改造的CAR-NK-92细胞在治疗急性髓性白血病(AML)和急性B淋巴细胞白血病(B-ALL)中的潜力。首先,NK-92细胞经改造后表达特定的嵌合抗原受体(CAR,能够识别并靶向癌细胞。随后敲除NK细胞上的免疫检查点基因(CBLB, NKG2A, TIGIT,旨在提高NK-92细胞的细胞毒性。实验结果表明,与未经改造的NK-92细胞相比,经过CRISPR编辑的CAR-NK-92细胞在体外实验中展现出更强的靶向细胞毒性,尤其在AML细胞系中。尽管在B-ALL细胞系中细胞毒性效果不明显,但在AML治疗中,三重敲除的CD276-CAR-NK-92细胞显示出显著增强的细胞毒性,表明这些经过基因编辑的NK-92细胞有潜力成为一种有效的治疗方法。项研究强调了NK92细胞在癌症免疫治疗中的应用潜力,特别是通过CRISPR-Cas9编辑敲除特定基因后,能够增强其抗白血病的细胞毒性,为开发新型白血病治疗方案提供了科学依据。

CBLB、NKG2A和TIGIT的gRNAs在其对应基因中的切割位点[4] 

2 CBLBNKG2ATIGIT的gRNAs在其对应基因中的切割位点[4]

增强NK细胞的激活途径

I型干扰素(IFN-I)在实体肿瘤的免疫监视中起着推动作用。然而,在血液系统恶性肿瘤中,IFN-I驱动的免疫反应却被抑制。为了探明这一机制对疾病发展的影响,Kumar Anil等人[5]对此进行研究并探索了分泌IL-15的NK细胞的治疗潜力。研究发现,IFN-I信号通路的高表达与B-ALL患者的有利临床结果相关联,而IFN-I的产生在B-ALL微环境中受到内在抑制,这导致了IL-15的减少和NK细胞功能的降低。通过采用CRISPRa技术,研究者构建了能够分泌IL-15NK-92细胞,结果显示针对MYC基因过表达的B-ALL细胞时,可以表现更强的增殖能力和细胞毒性。在体内模型中,IL-15分泌型NK-92细胞能有效减缓MYC过表达B-ALL的疾病进展,表明它们在恢复IFN-I通路活性和增强NK细胞介导的免疫监视方面具有潜在的治疗应用。

IL-15分泌的NK-92细胞能有效减缓MYC过表达的B-ALL发展[5] 

3 IL-15分泌的NK-92细胞能有效减缓MYC过表达的B-ALL发展[5] 

CISH治疗靶点的发现

当前的免疫治疗策略主要针对CD8+ T细胞,但许多患者对这些治疗不敏感。因此,研究者开始探索其他免疫细胞的潜在治疗作用。在T细胞中,CISH基因的抑制已被证明可以增强抗肿瘤免疫反应。因此研究者认为通过敲除CISH基因,可以提高NK细胞的自然细胞毒性受体(NCR)信号传导功能,从而增强NK细胞对肿瘤细胞的识别和杀伤能力。Bernard Pierre-Louis等人[6]构建一个条件性CISH缺陷的小鼠模型(Cishfl/flNcr1Ki/+),以评估CISHNK细胞功能和抗肿瘤特性中的作用。他们使用CRISPRi技术NK-92细胞系中的CISH基因进行靶向敲除,以探究CISHNK细胞功能的影响。研究结果表明,敲除CISH可以增强NK-92细胞的NCR信号传导,提高其抗肿瘤功能,并且减少TIGIT的表达,这可能有助于减少NK细胞的耗竭。这些发现表明,CISH是一个新兴的治疗靶点,可以用于增强NK细胞免疫疗法的效果。

CISH缺失的NK细胞对抗“转移”的免疫力具有增强作用[6] 

4 CISH缺失的NK细胞对转移的免疫力具有增强作用[6]

从以上研究不难看出,通过基因编辑改造后的NK细胞具有强大的“威力”对抗肿瘤。但是NK细胞对普通转染具有抵抗力,使Cas9系统的递送变得困难,目前基因编辑NK细胞研究的关键问题现在,源井生物已成功构建适合基因编辑的NK-92细胞系,已通过基因编辑认证!如果您在进行科研研究时,遇到NK-92细胞难转染等基因编辑问题却又无从下手,可以交给小源帮您轻松解决~

源井基因敲除NK-92细胞转染图 源井基因敲除NK-92细胞转染图

5 源井基因敲除NK-92细胞转染图


参考文献:

[1] Laskowski, Tamara J., Alexander Biederstädt, and Katayoun Rezvani. "Natural killer cells in antitumour adoptive cell immunotherapy." Nature Reviews Cancer 22.10 (2022): 557-575.

NatureNatural killer cell therapies

[2] Vivier, Eric, et al. "Natural killer cell therapies." Nature 626.8000 (2024): 727-736.

[3] Afolabi, Lukman O., et al. "Genetic reprogramming for NK cell cancer immunotherapy with CRISPR/Cas9." Immunology 158.2 (2019): 63-69.

[4] Ureña-Bailén, Guillermo, et al. "Preclinical evaluation of CRISPR-edited CAR-NK-92 cells for off-the-shelf treatment of AML and B-ALL." International Journal of Molecular Sciences 23.21 (2022): 12828.

[5] Kumar, Anil, et al. "Intrinsic suppression of type I interferon production underlies the therapeutic efficacy of il-15-producing natural killer cells in B-cell acute lymphoblastic leukemia." Journal for Immunotherapy of Cancer 11.5 (2023).

[6] Bernard, Pierre-Louis, et al. "Targeting CISH enhances natural cytotoxicity receptor signaling and reduces NK cell exhaustion to improve solid tumor immunity." Journal for Immunotherapy of Cancer 10.5 (2022).

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