我國科學家揭示促進NK細胞過繼治療的新靶點

　　2月1日，腫瘤免疫治療學會(SITC，Society for Immunotherapy of Cancer)的官方雜志Journal for ImmunoTherapy of Cancer在線發表了田志剛課題組的最新研究成果”TIPE2 deletion improves the therapeutic potential of adoptively transferred NK cells”，報道了在腫瘤微環境的NK細胞中TIPE2分子的表達水平與NK細胞的功能耗竭狀態相關，通過CRISPR/Cas9技術敲除TIPE2阻滯了NK細胞耗竭狀態并顯著增強過繼NK細胞的抗腫瘤效應，表明靶向敲除TIPE2是促進NK細胞免疫治療的潛在策略。

　　中國科學技術大學田志剛教授、孫昊昱教授及中國科學院深圳先進技術研究院畢嘉成副研究員為該文的通訊作者，畢嘉成副研究員同時是該文的第一作者。

　　免疫治療的快速發展正在改變腫瘤的治療范式，然而，并不是所有的患者都能從免疫治療中受益。在應對實體腫瘤等情況下，免疫治療仍面臨有效性和安全性不足等問題。另一方面，在合成生物學理念與技術的影響與驅動下，當前的免疫治療研究正往以工程化操控為主要特征的“合成免疫學”新階段發展，旨在通過設計與構建新型合成免疫分子、合成免疫細胞等，對免疫應答進行理性操控，從而實現腫瘤等重大疾病的免疫治療。 “卡控點分子/ Immune Checkpoints”（對免疫系統具有重要調節作用的分子）作為合成免疫分子/細胞設計的重要元件，對其進行深入研究不僅能揭示免疫應答的調控規律，而且能提供工程化設計合成免疫分子/細胞的理論依據。因而，“卡控點分子”研究是當前“合成免疫學”研究的關鍵切入點。

　　NK細胞（天然殺傷細胞，Natural Killer cells）是一種固有免疫細胞，通過殺傷靶細胞、誘導靶細胞凋亡或分泌細胞因子來發揮對腫瘤的免疫監視功能。大量研究早已顯示NK細胞不僅在控制血液系統腫瘤及腫瘤轉移中發揮關鍵作用，而且NK細胞在實體腫瘤中的浸潤水平也與患者的預后密切相關。NK細胞在當前的腫瘤免疫治療研究中具有重要的地位，因為NK細胞不僅能識別并殺傷HLA低表達等逃逸T細胞應答的腫瘤細胞類型，而且NK細胞對基于T細胞的免疫治療（如靶向PD-1/PD-L1的“卡控點療法”）也具有促進作用，此外NK細胞還天然具有作為“通用型”合成免疫細胞療法底盤細胞的優勢。盡管如此，NK細胞在腫瘤微環境中會受到一系列免疫負調控細胞、分子等的負向調控，進入功能低下的“免疫耗竭”狀態（圖1）[1, 2]；為了充分發揮基于NK細胞的免疫治療策略的優勢，研究人員需要深入揭示腫瘤相關NK細胞的功能調節機制。

　　盡管如此，NK細胞在腫瘤微環境中會受到一系列免疫負調控細胞、分子等的負向調控，進入功能低下的“免疫耗竭”狀態（圖1）[1, 2]；為了充分發揮基于NK細胞的免疫治療策略的優勢，研究人員需要深入揭示腫瘤相關NK細胞的功能調節機制。

　　課題組前期已發現卡控點分子TIGIT（Hepatology 2014a,2014b； Nat Immunol 2018）、A3AR（Cell Mol Immunol 2021）和TIPE2（Science Advances 2021）在疾病狀態如腫瘤、組織損傷與再生等過程中對NK細胞的功能具有負調控作用[3-7]。其中胞內卡控點分子TIPE2分子在穩態NK細胞中的表達水平與NK細胞的功能成熟相關，NK細胞條件性缺失Tipe2的小鼠呈現出更強的抗腫瘤功能[7]。在上述研究基礎上，研究人員進一步通過單細胞轉錄組分析、報告基因小鼠等手段發現TIPE2在人及小鼠腫瘤相關NK細胞中的表達水平與NK細胞的功能耗竭狀態相關（圖2），且高表達TIPE2的NK細胞亞群與腫瘤患者較差的預后顯著相關。

　　于是研究人員在人外周血來源的NK細胞及人誘導多能干細胞來源的NK細胞中，通過CRISPR/Cas9手段敲除TIPE2基因，然后在體外通過細胞因子誘導“記憶樣”NK細胞的功能增強狀態，隨后轉輸到荷瘤小鼠，并發現TIPE2敲除的NK細胞相比對照NK細胞而言顯著抑制腫瘤生長，并伴隨NK細胞在腫瘤組織中更高的浸潤水平（圖3）。該研究表明靶向敲除胞內卡控點分子TIPE2可以阻滯NK細胞在腫瘤微環境中的免疫耗竭水平，促進NK細胞的浸潤及功能，從而促進過繼NK細胞的腫瘤免疫治療，提示靶向TIPE2是促進NK細胞治療的潛在策略。

　　該工作獲得了科技部國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國科學院定量工程生物學重點實驗室、深圳合成生物學創新研究院等項目的支持。