肿瘤学研究中干细胞来源NK细胞生成的进展

最近的临床研究表明，源自脐带血的干细胞如何能够优化靶向CAR-NK疗法的可扩展生产。

研究人员是否正在接近克服历史上与细胞免疫疗法相关的制造瓶颈？最近的临床前研究表明，优化发生基因修饰的发育阶段可以显著优化细胞产量和一致性。通过利用源自脐带血的造血干细胞，研究人员展示了一种用于生成诱导自然杀伤（Induced Natural Killer, iNK）细胞的高度可扩展方法，为围绕高级治疗医疗产品的全球监管框架提出了新的考虑因素。

临床研究中自然杀伤细胞的作用

自然杀伤（Natural Killer, NK）细胞是先天免疫系统不可或缺的组成部分，作为对抗病毒病原体和异常细胞生长的早期防御机制。由于其固有的在无需事先致敏的情况下识别和靶向异常细胞的能力，它们已成为全球肿瘤学研究的焦点。

在嵌合抗原受体（Chimeric Antigen Receptor, CAR）-NK细胞疗法这一专业领域，研究人员使用合成受体对NK细胞进行工程化处理。这种靶向修饰使免疫细胞能够识别靶细胞表面的特定生物标志物，从而更精确地引导其活性。

解决细胞疗法中的制造挑战

生成CAR-NK细胞疗法的传统方法通常依赖于从外周血或脐带血中收集成熟的NK细胞。虽然这是该领域的基础，但这种方法带来了一些后勤和监管方面的挑战。

主要障碍包括供体间的高细胞间变异性、次优的基因修饰效率、延长的制备时间以及高昂的制造成本。这些变量使遵守大规模临床应用所需的严格质量控制标准变得复杂。

干细胞工程的一种新方法

为了解决这些局限性，由中国科学院动物研究所王金勇教授领导的研究团队开发了一种替代制造范式。研究人员没有尝试对完全成熟的成人NK细胞进行基因修饰，而是从脐带血中分离出CD34+造血干细胞和祖细胞（Hematopoietic Stem and Progenitor Cells, HSPCs）。

利用这些早期祖细胞，该团队成功生成了iNK细胞和CAR工程化iNK细胞（CAR-engineered iNK cells, CAR-iNK cells）。这些发表在《自然-生物医学工程》（Nature Biomedical Engineering）上的发现提供了一种可重复的方法学，这与国际上在伦理审查和临床转化之前标准化细胞制造方案的努力相一致。

三阶段扩增与分化方案

从历史上看，从脐带血衍生的CD34+ HSPCs生成功能性NK细胞的效率较低，且细胞在功能上不成熟。为了解决这个问题，研究团队将基因工程阶段转移到了细胞发育周期的更早阶段。

该方法学利用了一个严格的三阶段系统，结合了CAR转导、祖细胞扩增和定向分化：

阶段1：初始扩增

研究人员利用经辐照的AFT024饲养层细胞，扩增了分离的CD34+造血干细胞——包括那些转导了CD19 CAR构建体的细胞。在14天的培养期内，细胞体积估计扩大了800至1,000倍。

阶段2：类器官聚集

随后，扩增的细胞群与OP9饲养层细胞共培养。这种环境促进了人造造血类器官聚集体的形成，这是旨在支持NK细胞谱系定向分化的专门结构。

阶段3：成熟与增殖

在最后阶段，已定型谱系的细胞经历了进一步的成熟。该方案最终产生了高纯度的iNK和CAR-iNK细胞群，这些细胞表达内源性CD16，这是免疫功能的关键标志物。

规模化生产：细胞产量与载体效率

该研究的数据突显了高度的可扩展性。研究人员观察到，单个CD34+造血干细胞可以生成高达1400万个iNK细胞或约760万个CAR-iNK细胞。基于这些指标，作者估计，仅仅五分之一的标准脐带血单位在理论上就可以产生足够的细胞数量，以支持数千个标准化的治疗剂量。

此外，该方案证明了CAR工程所需的病毒载体体积显著减少。与修饰成熟NK细胞的标准方案相比，这种新方法在培养的第42天利用了大约1/140,000的病毒载体，而在第49天利用了大约1/600,000。这种减少对于降低制造成本和简化关于病毒载体安全概况的监管合规性具有显著意义。

白血病模型中的临床前评估

生成的iNK和CAR-iNK细胞经历了严格的临床前评估，以评估其体内疗效。研究团队利用了人类B细胞急性淋巴细胞白血病（B-cell Acute Lymphoblastic Leukemia, B-ALL）的小鼠模型，特别是采用了细胞系来源的异种移植（Cell Line-Derived Xenograft, CDX）和患者来源的异种移植（Patient-Derived Xenograft, PDX）模型。

在这些受控的实验室环境中，CD19 CAR-iNK细胞成功展示了靶向抗肿瘤活性，在动物模型中有效抑制了疾病进展并延长了生存期。这些临床前结果提供了将该制造方法推向正式临床研究以及最终治疗应用所需的基础数据。