合成免疫学与NK细胞治疗（四）| 田志刚院士讲座系列
欢迎来到”2022细胞治疗论坛“系列文章第四篇，本章的主题为“合成NK细胞的进一步思考与探索”。
△图1
本系列文章为田院士在2022年细胞论坛（金鸡湖科学家专题论坛）中的讲座整理。
△图2
目前细胞是一个非常重要的产品，日后非常有希望通过细胞实现人工操控免疫力。所以如果我们有良好的供受体数据库，同时我们知道哪些免疫力是有用的，就能够让细胞成为将来的免疫力银行。
这些产品经过这样的中间过程，通过免疫学的技术，让细胞变为可控化、定量化、工程化的产品，再输回到病人体内。除了抗肿瘤之外，这些细胞可能还有很多的作用，例如抗弱（目前人体机体老化弱化是非常常见的）以及阻衰救亡等。
△图3
为了做这样的实践，田院士的团队下决心要解决将细胞转化为药物的问题，恩凯赛药就是为了聚焦人才和资源来解决这些问题而成立的公司。
需要解决的首要问题就是异体NK细胞的不同来源究竟哪一个是最好的？
基于众多基础理论及通过反复验证分析，目前异体NK细胞主要有四大类来源，第一个是外周血来源（异体或者自体），第二个是脐带血的，第三个是iPSC，第四个是NK细胞系。
△图4
田院士团队认为外周血的NK细胞可能是最好的。
原因有以下几点：首先从培养成本的角度来看，从原理上外周血NK细胞已经在体内发育分化成熟，剩下需要做的就是数量扩增及功能增强。但是如果利用脐带血就仍然需要把其中的造血干细胞转变成NK细胞后再进行扩增等操作。
如果使用iPSC来源的话周期就更长了，如图4所示，要先经历造血的前体细胞，分化成NK细胞之后才能进行扩增。
△图5
可以看出不同的细胞来源生产培养细胞药物的周期差距是非常大的，并且由于每一个阶段的过渡都需要更换培养基中各类昂贵的细胞因子，多了一个阶段造价成本就可能会大幅提升。
从细胞功能的角度来看，例如上文提到的造血干细胞，它要在体内慢慢分化成NK细胞。从免疫学的角度来说，NK细胞必须要在体内复杂精细的微环境中经历完备的education才可能会成熟，获得完整的功能，单纯靠体外培养体系很难做到。
和iPSC做对比也可以看出,很多NK细胞该有的受体它都没有或者表达很低，这就是为什么如果要iPSC在体内发挥作用，有的研究人员要对它做CD16的基因过表达才会有ADCC效应，否则NK细胞到体内以后功能就会很弱，这是一个巨大的挑战。
△图6
与之相比，直接用外周血可以得到在人体内就已经发育成熟的NK细胞。
CAR-NK与CAR-T相比虽然有缺陷，但是优势也是非常巨大的。第一，CAR-NK的来源很丰富，可以用同种异体的细胞来源，相对来说来源是丰富的；第二点是CAR-NK可以实现“一对多”，如图所示可以应用于多位病人；第三点是在临床操作当中，CAR-NK细胞的费用是比较低的，因为它没有毒副作用，在门诊就可以进行相关的治疗。
△图7
但是要使这些扩增的NK细胞变成真正可用于治疗的功能性细胞需要合成免疫学的技术，因此，合成免疫学技术会决定细胞治疗领域最后的赢家。
合成免疫的技术可以让细胞能够重塑免疫力，纠偏免疫失衡，再造免疫系统等；让免疫学跨越“粗暴试错”的原始阶段，从定性研究过渡到定量、可控、工程化。利用逻辑回路、反馈开关、智能操控等技术，人工创制免疫细胞和免疫分子。
△图8
这其中的发展空间是巨大的，当我们聚焦到更细化的问题，例如与NK细胞治疗相关的技术，除了目前聚焦的热点（例如精准打击）之外，要解决的问题还有很多。
例如：
NK细胞如何进入肿瘤、破解肿瘤屏障？
如何长期驻扎适应肿瘤代谢微环境？
如何保持长期的扩增能力并抵抗肿瘤和衰老微环境？
如何调动其他的免疫细胞进行协同作战（例如，与CTL协同作战/消灭负调免疫细胞）？
如何规模化扩增（ex vivo + in vivo）？
△图9
要解决这些问题，需要有太多的技术融合进来，恩凯赛药英文名称是NK Celltech也有这一层含义在里面。
NK Celltech的战略可以缩写成5NK™（即ABCDE—NK™）。
A代表异体的血液来源
B代表可冻存的
C表示能够满足现货供应
D代表通过需要来进行基因设计（甚至可以根据病人的病情来进行定制化设计）
E代表众多病人能够同时使用一个产品
△图10
合成的NK细胞如图10所示，一方面需要迅速感应和适应微环境的变化，另一方面要对肿瘤细胞进行精准识别，强力活化，要保证能够在肿瘤组织中长期存活并扩增，可以进入肿瘤并抵抗耗竭，并重塑肿瘤免疫微环境等。
从更细化的角度看，就基因线路而言，有两个大板块的考虑，一个板块是基础的线路，即底盘线路，来使NK细胞和肿瘤微环境达成一个更加友好的环境，这其中有许多可操作的技术空间。
另一个板块是是如何精准识别肿瘤，有几种方法可以尝试：
第一种方法是研究如何使受体通过或门识别更多种类的肿瘤，例如装2个或更多的CAR或者NK受体，可以根据需要知道对应的配体表达在哪些肿瘤细胞上。
第二种方法是区分自身抗原，即区分正常的自身抗原和非正常的肿瘤抗原，能让细胞遇到正常抗原不活化，只有遇到肿瘤才活化。
第三种方式是针对一些肿瘤的共有抗原，因为有些肿瘤可能会共同表达两个或三个抗原，在这种情况之下为了更加精准，有两个抗原或者三个抗原同时存在才能被活化，如果只有其中一个抗原则不能被活化。
△图11
目前大部分人普遍关注点都集中在细胞的活化，现在细胞治疗的毒副作用不亚于化疗甚至致命的原因就是它没有办法区分正常细胞和癌细胞。以上提到的几种方法，都是想利用逻辑门控的线路和基因底盘的线路来解决这个问题。
△图12
当然，这其中还有很多更加精准的策略，例如如何使受配体变得更加的匹配？特别是适合于NK细胞对肿瘤的攻击所需要的mismatching？NK细胞的活化利用了missing-self的原理，这是可以大幅使用的。
第二点是可以对供者的NK细胞做预先的评估，因为并不是每个人的NK细胞取出以后都适合在体外培养，如果直接取出，养了两周后如果结果并不理想会直接影响临床进度。
田院士的团队通过大量的研究，形成了数据库，了解了哪些指标对体外培养是重要的，只要检测这几项指标，就能够判断供者的NK细胞是否值得取出进行培养。
△图12
下一步要关注的问题就是如何更好地更精准地识别肿瘤，如何适应肿瘤的微环境，如何把其他的细胞调动起来一起抗肿瘤等。研究表明可以通过合成免疫学的技术来实现我们想达到的效果，不过距离形成一个全自动化的细胞工厂还需要时间。
△图13
总结下来，NK细胞的免疫治疗应该可以分成两大路径：一个是刚才介绍的细胞治疗，另外一个是通过注射药物（特别是抗体类的药物）来应对人体内NK细胞的功能低下、数量减少、活性丢失等问题。
这种抗体类药物能在体内直接起作用，也可以配合NK细胞发挥协同作用，既可以输细胞打药物同时进行，也可以把NK细胞在体外装载好这些药物后再输入体内抗肿瘤，尽管这两个体系的生产模式和技术路线是不一样的，但是从治疗病人的角度来看，依靠的都是NK细胞抗肿瘤的原理。
△图14
田院士判断这两条道路最终可能会走成一条，因此他带领团队在全世界范围内最早启动了合成免疫学的前沿论坛，并逐渐走向国际。2020年召开了第一届论坛，2021和2022年也陆续开展了后两期论坛。
△图15
可以看出，从科大的免疫学研究所开始认识NK细胞，到利用合成免疫学技术改造NK细胞，直到现在对这些技术的应用，田院士团队一直在不断努力，希望这些产品能落地真正为病人服务。
希望有同样愿景和希望的学者和商界精英能够与田院士的团队一起共同往前走，希望基于NK细胞的免疫治疗方面，中国能领先世界成为一张名片，这是一个美好的愿望，需要靠所有人一起努力实现！
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