近年来抗体药物很热,各种抗体药物的检测平台的开发也如火如荼。关于单抗的作用机制研究也越来越深入,今天翻译一篇综述:肿瘤免疫治疗中的NK细胞介导的抗体依赖的细胞毒性作用(ADCC),侧重讲述NK细胞(自然杀伤性细胞)在免疫治疗中的作用。全文很长,分三次更新。
本篇为摘要、前言和NK细胞作用机制等部分。
摘要
在肿瘤免疫治疗(包括靶向于肿瘤抗原的单抗药物)中,NK细胞起着重要的作用。
NK细胞表面有很多活化受体/抑制受体调节自身功能和活性。不同的靶向细胞可以与细胞表面的特定FC受体结合,使得NK细胞特异性地被激活。NK细胞表面表达的FC受体包括FCγRIIIA和/或FCγRIIC,顾名思义,它们可以结合免疫球蛋白的FC段,从而传递信号使NK细胞活化。
一旦FC受体识别靶向结合于目标蛋白的单抗并被激活,NK细胞就可以直接裂解靶向细胞,并释放细胞因子如IFNγ等,招募其他免疫细胞。这种针对肿瘤细胞的抗体依赖的细胞毒性(ADCC)作用被广泛用来治疗各种癌症,这些癌症细胞通常都表达了某种特定的抗原,比如神经母细胞瘤、乳腺癌、B细胞淋巴瘤等等。
NK细胞还表达一类受体家族,叫做杀伤性免疫球蛋白样受体(KIRs),这类受体用来调节NK细胞的功能,而且KIRs还可以和肿瘤细胞表达的同源配体相互作用从而调节NK细胞对肿瘤的应答。
KIRs,KIR配体以及FcγR的基因多样性对NK细胞联合单抗免疫疗法的应答水平有很大影响。本综述集中阐释当前用于治疗的单克隆抗体,增强抗肿瘤效应的ADCC的不同策略,以及不同病人基因型的不同对抗体依赖的免疫疗法的应答率的影响。
前言
NK细胞即自然杀伤细胞,被很多文献描述为杀死病毒感染或恶性肿瘤细胞的细胞。和B细胞、T细胞不同,NK细胞不需要基因重排产生高度特异性的识别靶细胞的受体。相反,成熟的NK细胞里有大量的颗粒,颗粒含有细胞毒素如穿孔素、颗粒酶等,此外,NK细胞还有IFNγ的mRNA,一旦被激活就会立即转录。正常情况下,NK细胞的激活和抑制信号是平衡的,可一旦激活信号占了上风,NK细胞就会和靶向细胞相结合,然后释放穿孔素、颗粒酶来裂解靶细胞,同时启动IFNγ的合成。此外,NK细胞还会通过杀伤受体/配体结合启动死亡信号的传导。正是NK细胞的这种对肿瘤细胞的毒性作用和产生炎症因子的能力,使得它在肿瘤免疫治疗中起到了重要的作用。
NK细胞识别和“Missing-Self”假设
成熟的NK细胞表达有一系列的跨膜受体。激活受体识别压力信号配体,而抑制受体防止正常细胞被攻击。激活受体的胞内区域通常有激活原件,受体与配体结合该区域就会被磷酸化,继而激活下游的激酶,使得NK细胞脱颗粒和释放细胞因子。相反,抑制受体的胞内侧含有一个或多个抑制原件,被磷酸化后会激活磷酸化酶,抑制信号激酶活性,从而使NK细胞处于抑制状态。通过这两种受体,NK细胞的活性受到严格调控,处于抑制和激活信号平衡的状态。
人NK细胞的一个受体家族即KIR受体家族,能够识别HLA配体。一些抑制KIR和激活KIR有相同的配体,不过,大多数抑制型KIR与共用配体的亲和力更强。打破抑制/激活平衡、激活NK细胞的一个方法就是降低抑制型受体信号通路。当细胞经受压力或被病毒感染,它们表面HLA的表达就会被下调从而逃脱T细胞的识别。而NK细胞遇到这些靶细胞,就会启动免疫连接。这就是非我即敌(Missing-Self)机制假设:靶向细胞缺失了与NK细胞抑制受体结合的配体,而与激活受体结合的配体仍然表达,这就导致NK细胞由于抑制信号缺失而被激活。
不过,在一个人体内,不是所有的NK细胞都有相同的受体表达谱,每一个个体都有着不同的KIR表达谱。所以,不是所有NK细胞都表达抑制型KIR。相对于表达抑制型KIR的NK细胞,没有抑制型KIR的NK细胞,对于缺失HLA配体的靶细胞就不敏感。那些不表达抑制型KIR或者表达的KIR只识别异源HLA的NK细胞,不能进入NK细胞分化的“认证”过程。而这个认证过程可以赋予通过该认证的NK细胞更强的针对不表达抑制型HLA配体的靶细胞的杀伤能力。相比较而言,非认证的NK细胞对于HLA缺失的靶向细胞引起的激活能力要更差,当然杀伤能力也更差。有意思的是,老鼠模型中表达了Ly49(和人的抑制型KIR相当的老鼠NK细胞上发现的抑制型受体)却没有自身配体的非认证NK细胞,在被放入表达有同源配体的环境当中时,却能够正常的发挥作用。
除了表达HLA配体用来和NK细胞的抑制型受体结合之外,正常细胞还通过一些其他的机制保护自己不受NK细胞的伤害。在对人和老鼠的实验都发现,当持续暴露在可以与活化受体结合的配体中时,表达活化受体的NK细胞对产生该配体的靶细胞的敏感度会逐渐下降。这意味着和活化配体持续的相互作用会让NK细胞脱敏。
ADCC机制
ADCC在肿瘤靶向单抗治疗领域里,很多单抗抗肿瘤的效应都是NK细胞依赖的。人NK细胞表达两种可以和人免疫球蛋白FC段相结合的受体,FcγRIIC/CD32c 和FcγRIIIA/CD16a。FcγRIIIA一般和FcεRI-γ或者CD3-ζ链,或者这两者的杂合链相结合。FcεRI-γ和CD3-ζ的胞内一侧都含有免疫酪氨酸残基活化序列(ITAM)。和大多数NK细胞活化受体不同,FcγRIIC本身在细胞内侧即含有ITAM序列。FcγR结合配体之后,这些ITAM序列被磷酸化,通过一系列的信号传导(结合酪氨酸激酶ZAP-70和Syk,激活PI3K、NF-κb以及ERK通路),NK细胞脱颗粒,细胞因子释放,并最终引发肿瘤细胞的裂解。
抗体依赖的NK细胞介导的肿瘤杀伤,可以通过以下几种方式实现:1. 细胞毒性颗粒的外排;2. 肿瘤坏死因子家族(TNF)坏死受体通路;3. 前炎症细胞因子释放,如IFNγ。前两种途径会导致细胞凋亡,而后一种会激活附近的免疫细胞,通过抗原提呈引起免疫应答。IFNγ生成和细胞毒性机制一直被认为是两类不同的NK细胞的两种截然不同的功能,但是越来越多的证据表明,通过细胞毒性起作用的NK细胞,比如在单抗介导的肿瘤杀伤作用中起关键作用的CD56dimCD16+NK细胞,也会生成IFNγ引发免疫应答。除了抑制细胞增殖、血管生成、增加表面MHC表达,IFNγ还可以上调NK细胞的TRAIL表达,这表明不同作用机制彼此交织,协同增强肿瘤杀伤作用。近来有研究表明,本来对NK细胞不敏感的靶细胞,经过IFNγ处理之后变得对NK细胞敏感,表现为ICAM-1表达上调、与NK细胞结合并引发裂解。在清除肿瘤细胞的过程中,这些机制可能一起发生作用。是否有哪一种机制比另外一种机制更占优势,目前还不得而知。
NK细胞和ADCC
人体内影响FcR功能的 FcγRIIC和FcγRIIIA都有多个基因型(多态性)。这样,它们的基因型可以影响到这些受体和免疫球蛋白的相互作用,所以不同基因型病人接受相同单抗治疗,最终的效果却有差异。此外,免疫球蛋白的不同亚型(IGg1,IGg2,IGg3和IGg4),以及这些亚型不同的修饰(岩藻糖基化和葡萄糖基化)也会影响到免疫球蛋白分子和FcγRIIC和FcγRIIIA的亲和力。在使用单抗治疗时,综合考虑以上因素,可以使病人采用单抗药物的治疗效果最大化。因为最优方案的选择能够启动最大程度的免疫应答。
很多研究表明,某特定抗肿瘤单抗的抗肿瘤活性取决于其和FcR的亲和力,而这种亲和力为FcR的基因型所决定。这说明,这些单抗是通过表达FcR的细胞所介导的ADCC起作用的。值得一提的是,NK细胞的FcγRIIIA有一个SNP(单核苷酸多态性),表现为158位点氨基酸的不同(F苯丙氨酸或者V缬氨酸)。不同的病人可能是FcγRIIIA-158-V/V(缬氨酸纯合),FcγRIIIA-158-F/F(苯丙氨酸纯合)或者FcγRIIIA-158-F/V(杂合体),该位点为缬氨酸的FcγRIIIA亚型与单抗的亲和力更强。一些研究也证明,缬氨酸纯合基因型的病人,相比其他两种基因型的病人,在接受ADCC诱导肿瘤反应的单抗治疗时,有更好的临床表现。即使不是所有的研究都证实了这一点,一些临床分析和这一发现是吻合的。下面讲述的几种通过ADCC起作用的单抗药物即在此列。
待续……
网友评论