随着NK细胞在先天免疫系统中的作用越来越明朗，NK细胞独特的识别靶细胞及杀伤机制使其成为肿瘤免疫的一位重要选手。因此，开发同种异体的NK细胞、“off-the-shelf” CAR-NK细胞疗法以治疗肿瘤也就成为一个热门的研究方向。
但是，在临床治疗中，如何快速有效地获得足够数目的、功能较强的记忆样NK和CAR-NK细胞，是一大难题。具体地说，如何使得这些NK细胞和CAR-NK细胞具有更好的增殖和细胞毒性，以便更好的帮助患者实现肿瘤消退呢？
▲ 图片来源：sciencedirect
近日，Molecular Therapy Methods & Clinical Development 上刊登了一篇来自美国新泽西罗格斯大学刘东方研究团队的文章，其中提出通过调控CAR-NK细胞免疫代谢可以使得各种来源的NK和CAR-NK细胞获得优于传统方法的扩增和细胞毒性。
刘东方博士是罗格斯大学免疫和病理系副教授。先后主持多项美国国立卫生院、Celgene等多项科研项目，在Nature Immunology, Immunity, JACI, PNAS等期刊发表论文多篇。刘东方博士现从事免疫细胞治疗方面的研究工作，在基础免疫和临床免疫研究方面取得了一系列研究成果。
▲ 刘东方研究团队（图片来源：http://njms.rutgers.edu/）
新的饲养细胞系助力NK细胞免疫疗法
在NK细胞扩增过程中，人们采用较多的还是用4-1BBL（CD137L）和膜结合IL-15（mIL-15）转导的基于K562细胞的间质基质细胞或人工抗原呈递细胞（aAPC），来支持源自于外周血和脐带血的NK细胞的扩增，也通常用于CAR-T细胞的扩增。
而此前的研究中，有发现IL-21在NK细胞扩增中也具有重要作用。于是该研究团队使用辐照技术将721.221（henceforth, 221）细胞系（不表达显性MHC I类分子或表达少量MHC I类分子的B细胞系）工程化，以表达膜结合IL-21（mIL-21），以下缩写为221-mIL21；以及制备了表达mIL-21的K562细胞（K562-mIL21）作为对照组。
通过研究分析，研究人员发现221-mIL21培养扩增的NK细胞和CAR-NK细胞的扩增能力、纯度和细胞毒性均优于常规的K562-mIL21扩增的NK细胞和CAR-NK细胞。同时，RNA测序显示：221-mIL21培养扩增的NK细胞分化程度较低、未衰竭、较低的“自相残杀”、记忆样表型，这些均与丰富的代谢途径相关。
因此，研究人员认为，利用221-mIL21来扩增各种来源（包括外周血、脐带血和肿瘤来源）的NK和CAR-NK细胞，都具有更高的纯度和更强的扩增能力。这强大的扩增能力将极大的支持NK和CAR-NK细胞疗法的临床应用。
在CAR-NK细胞中，221-mIL21饲养细胞同样展示出良好的CAR-NK细胞增殖。随后，研究人员进一步测试了CAR-NK细胞的抗肿瘤活性，将两种扩增途径的CD19 CAR-NK细胞输注到淋巴瘤细胞异种移植NSG小鼠体内，结果显示：与K562-mIL21饲养细胞扩增的CD19 CAR-NK细胞相比，使用221-mIL21扩增的CD19 CAR-NK细胞具有更好的抗肿瘤活性。
▲ 不同扩增途径的CAR-NK细胞抗肿瘤活性（图片来源：sciencedirect）
同时，刘东方研究团队也已进一步探讨了221-mIL-21扩增系统优越性的分子机制。221-mIL21扩增系统优越性主要由于以下五大原因：
1. 221-mIL21细胞表面特定HLA表达图谱可以“批准”CAR-NK细胞杀伤活性。
2. 221-mIL21细胞表面上调的共刺激分子可以增强的CAR-NK活性及增殖。
3. EBV转化的221-mIL21细胞可以促进NK活化及增殖。
4. 221-mIL21细胞可以通过增强代谢，从而促进记忆性CAR-NK形成。
5. 221-mIL21细胞可以降低CAR-NK“自相残杀”
目前，NK细胞疗法已经成为一个炙手可热的领域。自然杀伤细胞（natural killer cell, NK细胞）是人体先天免疫系统的一部分，能对身体内遇到的各种病原体迅速作出反应，是抵御危险感染或异常细胞的第一道防线，是身体对抗癌症的正常储备。
与其他免疫细胞（T细胞、B细胞）不同的是：通常情况下，T细胞需要检测到靶细胞表面的MHC，才会引起细胞因子的释放，进而导致靶细胞裂解或凋亡；而NK细胞可以在没有抗体或MHC的情况下，识别这些细胞并进行快速的免疫响应。
NK细胞在外周血中约占淋巴细胞总数的10-30%，而作为细胞疗法，单剂数量要求在千上万以上。因此，刘东方团队研制出的新一代的记忆样（memory-like）CAR-NK扩增法推动了NK细胞疗法的临床发展。
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