【研究新知】基因改造的CAR-NK細胞,可望更有效殺死癌細胞

麻省理工學院與哈佛大學研究團隊成功研發出可「隱形」的CAR-NK細胞,能在不被患者免疫系統攻擊的情況下,精準殺死癌細胞。研究人員透過基因工程干擾HLA-1蛋白,並導入PD-L1與HLA-E基因,使其具備免疫逃脫與高效抗癌能力。在小鼠實驗中,改造後CAR-NK細胞能維持三週並幾乎清除腫瘤,且副作用較低,為取代CAR-T細胞的新型癌症免疫療法帶來希望。

特殊改造的CAR-NK細胞可以躲避自體免疫破壞

美國麻省理工學院和哈佛大學科學家開發了經過特殊改造的CAR-NK細胞,可以在殺死癌細胞的同時,避免受到人體自體免疫系統的攻擊,可望成為更方便、更有效的癌症免疫療法。

數十年來,利用免疫系統來對抗癌症,一直是醫學研究的焦點,CAR-T細胞療法就是近年來備受矚目的免疫療法,迄今為止6種獲得FDA核准的CAR-T細胞療法,讓癌症患者看到了希望,卻也存在很多挑戰。

這些挑戰包括明顯的副作用,以及複雜且昂貴的個人化治療過程。麻省理工學院和哈佛大學組成的研究團隊成功設計出一種「隱形」的CAR-NK(嵌合抗原受體自然殺手細胞),可以逃避免疫排斥,並在臨床前模型中表現出強大的抗癌活性,是免疫工程的重大突破,也為癌症免疫療法帶來更多希望。

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CAR-NK細胞的製備、難題、更好的替代方法

NK細胞的主要職責是定位並殺死癌細胞或遭病毒感染的細胞,在人體免疫系統中一直扮演重要角色。NK細胞的攻擊策略之一是「脫顆粒」(degranulation)的細胞過程,NK細胞會釋放一種名為穿孔素(perforin)的蛋白質,可以在另一個細胞上戳出孔洞,進而導致該細胞死亡。

為了製備CAR-NK細胞來治療癌症,醫師首先需採集患者的血液樣本,並從中分離出NK細胞,再對其進行基因改造,使其表達嵌合抗原受體(CAR)這種蛋白質,可以鎖定癌細胞上的特定蛋白質。

接下來,這些CAR-NK細胞需要數週時間來增殖,才有足夠的量回輸到患者體內,目前常用的CAR-T細胞也是利用類似的方法製備。

然而,這些CAR-NK 細胞除了增殖時間過長外,還因NK細胞來自癌症患者本身,活力往往不足,因此研究團隊就想出一個替代方法,也就是採用來自健康捐贈者的NK細胞。

這顯然是個不錯的想法,這種外來的NK細胞可以大量培養,且隨時可用,但其缺點是接受治療患者的免疫系統可能會將它們視為外來者,並在它們開始殺死癌細胞之前,就對它們展開攻擊。

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CAR-NK細胞插入干擾HLA-1因子,可躲避患者自體免疫反應而免遭破壞

為了解決這個棘手問題,研究團隊找到一種可以幫助NK細胞「躲避」患者免疫系統的方法。透過免疫細胞交互作用的研究,他們發現如果NK細胞沒有攜帶HLA-1類蛋白這種表面蛋白,就可以避開患者T細胞的反應,躲過攻擊。

因此,研究團隊針對捐贈者的NK細胞進行基因改造,讓它表達一段干擾HLA-1類蛋白的siRNA(短干擾RNA)序列。接下來他們導入了CAR基因,以及PD-L1或單鏈HLA-E(SCE)基因。PD-L1和HLA-E都是蛋白質,可以透過活化參與殺死癌細胞的基因,提高NK細胞的治療效果。

這些基因都可以被攜帶在一段DNA上,這使得NK細胞轉化為具有免疫逃脫能力的CAR-NK細胞,變得非常簡單。

圖、改造後的CAR-NK細胞具有強力抗癌細胞與躲避自體免疫能力。(TiBIA製圖)

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改造後的CAR-NK細胞,在小鼠體內獲得巨大抗癌成效

研究人員隨即以具有類似人類免疫系統、且被注射淋巴瘤細胞的小鼠為對象加以測試。結果發現這些經過基因工程改造的CAR-NK細胞,在受試小鼠體內至少維持了三週,且幾乎能夠消除這些小鼠體內的癌細胞。

相較下,另一批接受未經過基因工程改造CAR-NK細胞、或只接受攜帶一般CAR基因NK細胞的小鼠,其體內免疫細胞會攻擊那些外來的NK細胞,導致NK細胞在兩週內死亡,且癌細胞會不受控制地擴散。

這篇論文於2025年10月8日刊登在《Nature Communications》(自然通訊)期刊。共同通訊作者、麻省理工學院生物學教授暨Koch整合癌症研究所研究員Jianzhu Chen透過該校發佈的新聞資料表示,他們針對CAR-NK細胞進行基因工程改造,不僅可避免被宿主T細胞和其他免疫細胞排斥,還能夠更有效地殺死癌細胞,也更安全。

Jianzhu Chen進一步指出,這些基因改造的CAR-NK細胞不太可能誘發細胞激素釋放症候群,這是一種免疫療法常見的副作用,因此不太可能導致危及生命的併發症。也因此,他認為這種基因改造CAR-NK細胞可能具有更好的安全性,最終有可能取代CAR-T細胞,成為癌症患者的新選擇。

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Ref. :https://www.nature.com/articles/s41467-025-63863-8

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