【科学实锤】NK细胞进入体内后24小时内消除癌细胞！它的分泌物也是抗癌能手

NK细胞对抗肿瘤的潜力已经得到证实，研究发现NK细胞进入肺后12-24小时内消除弥散性肿瘤细胞。近年来，除了NK本身，其分泌的细胞外囊泡对抗肿瘤也不断被科学实锤，成为抗癌领域的新热点。今日分享《International Journal of Molecular Sciences》杂志上的一篇新文献。这篇文献表明：NK细胞分泌的外囊泡可以抑制肿瘤生长，降低肿瘤细胞的活力，并且具有更稳定、更易于储存、可以随时获得现成的产品等优点。

癌症是全球死亡的第二大原因。目前，化疗和放疗是治疗癌症的常规方法。然而，这些治疗方法会引起很多副作用，因为它们不仅杀死癌细胞，也会损害正常细胞。

自然杀伤细胞(NK)是先天淋巴样细胞，在防止肿瘤转移的发展中起着关键作用。近年来，NK细胞衍生物，如由NK细胞产生的细胞外囊泡（NK-EVs），富含具有细胞毒性的蛋白质、细胞因子和miRNA，能够选择性地杀死肿瘤细胞，成为了抗癌领域的新热点。

图片来自文献[2]

NK 细胞有几种受体可以激活和抑制它们攻击靶细胞。正常细胞表面的 MHC 与 NK 细胞的抑制性受体结合，从而阻止NK攻击这些正常的细胞。癌细胞表面没有足够的 MHC 与 NK 细胞的抑制性受体结合，因此它们会被 NK 细胞清除。

NK 细胞可以启动抗肿瘤活性，即使它们之前没有接触过癌细胞上的抗原。其他淋巴细胞如细胞毒性 T 细胞只有在之前接触过这些细胞时才能消除癌细胞。NK 细胞的这种独特能力使其成为治疗癌症的有吸引力的选择。目前许多研究通过使用治疗剂动员内源性NK细胞或提供离体扩增的NK细胞治疗癌症。

作为无细胞产品，NK-EV可以抵抗肿瘤微环境和肿瘤相关外泌体的影响，并且可以直接应用。最近，《International Journal of Molecular Sciences》发表了一篇综述文章：《Natural Killer Cell-Derived Extracellular Vesicles as a Promising Immunotherapeutic Strategy for Cancer: A Systematic Review》，对NK-EV在治疗不同类型癌症方面的安全性和有效性进行了评估[1]。

（1）如何获得NK细胞来源的外泌体

最初，细胞外囊泡被认为是处理细胞废物的一种机制。后来的研究发现这些微小囊泡富含脂质、蛋白质、核物质（如DNA、RNA、mRNA、miRNA）和其他生物活性分子。根据尺寸，细胞外囊泡通常可分为不同的亚群。最大的细胞外囊泡是凋亡体（1000-5000nm），其次是微囊泡（50-1000nm），最小的是外泌体（30-150nm）。每个亚群都具有特定的蛋白质表型和分子组成。

超速离心是最常用的细胞外囊泡分离方法。CD63、CD81和TSG101是对细胞外囊泡进行测试鉴定的生化标志物。此外，针对特定来源的细胞外囊泡，如NK细胞，可以使用特异性标志物，例如Fas/FasL或Fas/TRAIL、颗粒酶A（GzmA）和/或B（GzmB）以及PFN来证明其起源。

（2）NK细胞外泌体抑制肿瘤生长的科学证据

在下图显示的四项研究中，研究人员报告了NK细胞分泌的外囊泡可以抑制肿瘤生长，降低肿瘤细胞的活力。有研究者将NK-EVs直接输注到小鼠肿瘤内部：另外，还有七项研究NK-EVs通过静脉途径输注，也得到了类似的结果。在所有这些研究中，相对于未经治疗的动物，NK-EV输注显著降低了生物发光强度信号和/或肿瘤块的物理尺寸。

图片来自文献[1]

图1.（A）研究的癌症类型，（B）NK-EVs的给药途径，（C）每剂量NK-EVs的测试剂量和（D）整个研究阶段给药频率的体内研究分布 [1]。

（3）NK细胞外泌体具有临床适用性

研究显示，NK-EVs是一种有效且安全的免疫疗法，可长期储存和直接使用。作为一种无细胞产品，NK-EV可以在冷藏条件下（4°C）立即使用，也可以在冷冻状态下（-20°C或-80°C）储存长达12个月，尽管其中可能会有蛋白质和RNA的损失，但这是可以接受的。更重要的是，NK-EVs保留了其抗肿瘤活性。为了更便于储存和运输，NK-EVs还可以进行冷冻干燥处理。

肿瘤微环境具有酸性和缺氧特性，它形成了一种化学屏障，如图2所示，可阻碍免疫细胞渗透。癌细胞能够释放细胞外囊泡（肿瘤来源的细胞外囊泡），改变周围的微环境，让免疫细胞和其他健康组织对肿瘤产生敌意。肿瘤微环境和肿瘤来源的细胞外囊泡共同作用会破坏NK细胞的功能，从而降低NK细胞疗法的有效性，导致NK细胞和其他免疫细胞几乎无法正常工作。

图片来自文献[1]

图2. 肿瘤微环境阻止免疫细胞做出反应或进入肿瘤。同时，缺氧和酸性环境会诱发细胞死亡并加剧炎症。

而研究显示，NK-EV可以克服肿瘤微环境的化学和物理障碍。

NK-EVs继承了NK细胞的成分和功能，无论在体内还是体外，它们都能对肿瘤细胞发挥细胞毒性，并具有趋化性的归巢和迁移特性。如图3所示，NK-EV的结构更加紧凑（30-200nm），并且比NK细胞更具生物稳定性，这些特性使它们能够在充满敌意的肿瘤微环境中存活。

图片来自文献[1]

图3.肿瘤来源的细胞外囊泡抑制募集和迁移，并降低NK细胞的增殖、存活和细胞溶解功能。NK细胞分泌的NK-EVs体积小，足以克服肿瘤微环境的物理和化学屏障，达到并发挥其对肿瘤细胞的细胞溶解作用。

研究人员总结了NK细胞和NK-EV在免疫治疗中的益处和挑战（如下表）。

不过，NK细胞疗法也面临着一些挑战，比如细胞的大小和性质限制了其在生物屏障中的渗透能力、由于肿瘤微环境和肿瘤来源的细胞外囊泡的易感性，细胞的存活率和稳定性较差、药物传递潜力有限、使用异基因细胞可能引发移植排斥反应、制造过程面临中产量或纯度低，成本高等挑战。

同样的，NK-EV也面临着挑战，例如需要从组织和细胞培养中进行新的分离以补充库存，缺乏符合GMP标准的产品分离、测试和保存方案，作为一个相对新颖的产品，其临床潜力仍有待进一步探讨和验证。

未来的研究将更加关注改进基于细胞外囊泡的免疫疗法，因为它在初期研究就已经显示出明显的优势。相对于手术治疗，基于细胞和细胞外囊泡的治疗方法有望成为更安全的替代方案，对于高危人群如婴儿和老年人风险较小。

小结

NK细胞外泌体对于正常或健康细胞没有细胞毒性，对肿瘤细胞显示出明显的细胞毒性。研究显示其可以延长肿瘤动物的寿命，且没有观察到不良作用。因此，这种新的治疗方法具有巨大的临床潜力。此外，NK细胞外泌体能够规避NK细胞疗法所面临的一些局限，如肿瘤微环境和肿瘤来源的细胞外囊泡对NK细胞功能的阻碍等，。此外，NK细胞外泌体还有更稳定、更易于储存、可以随时获得现成的产品等优点。未来，NK细胞外泌体疗法及其生产工艺需要进一步研究以提高其安全性和有效性，并提高产量、降低生产成本，从而推动其更为广阔的临床应用。

参考文献：

1. Chan, A. M. L., Cheah, J. M., Lokanathan, Y., Ng, M. H. & Law, J. X. Natural Killer Cell-Derived Extracellular Vesicles as a Promising Immunotherapeutic Strategy for Cancer: A Systematic Review. International Journal of Molecular Sciences 24, 4026 (2023).

2.https://elifesciences.org/articles/76269