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2（IL-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的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细胞以提高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！

图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。该项研究强调了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。

图2 CBLB、NKG2A和TIGIT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。研究者发现，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-15的NK-92细胞，结果显示针对MYC基因过表达的B-ALL细胞时，可以表现出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。

图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（Cish^fl/flNcr1^Ki/+），以评估CISH在NK细胞功能和抗肿瘤特性中的作用。他们使用CRISPRi技术对NK-92细胞系中的CISH基因进行靶向敲除，以探究CISH对NK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。

图4 CISH缺失的NK细胞对抗“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，这是目前基因编辑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~

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.

Nature：Natural 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).