究竟是什么影响了NK细胞的ADCC？

niwanmao

本文故事情节纯属虚构，仅为便于大家理解其中的专业内容，相关知识点和图片引用自Benavente MCR, Hakeem ZA, Davis AR, et al. Distinct CD16a features on human NK cells observed by flow cytometry correlate with increased ADCC. Sci Rep. 2024;14(1):7938. Published 2024 Apr 4. doi:10.1038/s41598-024-58541-6IF: 4.6 Q2

阿曼达-沃克医生在审阅最新一批病历时，不禁发出了一声沉思的叹息。尽管采取了积极的治疗手段，仍然有几位晚期癌症患者未能战胜病魔。身为一名资深肿瘤学家，她深知化疗犹如一把双刃剑：在削减肿瘤细胞的同时，也会误伤至关重要的免疫战士——比如那些能够有效压制癌细胞的自然杀伤（NK）细胞。

阿曼达琢磨着，必然存在某种更好的方式来强化人体自身的防御机制。新兴的免疫疗法，尤其是利用抗体触发抗体依赖性细胞介导的细胞毒性（ADCC），通过集聚NK细胞并摧毁被抗体包覆的肿瘤细胞，展现出了广阔的应用前景。然而，这种疗法在不同患者身上的效果差异显著，让人颇感困惑。

为探寻背后的秘密，阿曼达找到了她在佐治亚大学的老朋友，Adam W. Barb博士。Adam的实验室正专注于研究那些如糖衣般修饰蛋白质的糖分子，是如何戏剧性地改变CD16a受体功能的。

“有趣的是，”Adam在品尝咖啡间隙娓娓道来，“我们发现不同捐献者来源的NK细胞，其CD16a受体上的聚糖组成千差万别。有的NK细胞表面的低聚甘露糖修饰程度较低，与那些携带复杂糖链的NK细胞相比，它们对抗体的结合亲和力就高出许多。”

Adam团队运用NSI-MS/MS技术（即纳喷雾电离质谱/串联质谱，Nanoelectrospray Ionization Tandem Mass Spectrometry，是一种用于分析生物大分子尤其是糖蛋白复杂糖链结构的高灵敏度质谱技术），从NK细胞裂解液中释放并分析了N-糖链，以此探究NK细胞表面CD16a受体上的糖基化修饰与ADCC（抗体依赖性细胞介导的细胞毒性）活性的关系。

他们观察到野生型细胞和MGAT1敲降细胞株E1之间N-糖链类型的差异，以及kifunensine处理后NK细胞N-糖链的改变：



然而，要获取足够数量的NK细胞进行深度分析，比较困难。于是，他们创新性地开发出一种高效的流式细胞术检测方法，利用与CD16a上不同表位结合的特异性单克隆抗体（如B73.1和3G8）来评估与N-糖基化有关的受体特性变化，从而间接分析了CD16a的N-糖链组成，研究了N-糖链加工改变对CD16a表达和抗体结合特性的影响。

研究结果令人瞠目结舌：大多数儿童表现出低亲和力表型，但在相当一部分成人体内，却隐藏着一个独特的、具有高亲和力糖基化NK细胞群体。这一发现与已知的低聚甘露糖随年龄和炎症增加的现象相吻合。



然而，这些糖基化差异究竟是否会对抗癌ADCC产生实质性影响呢？

经过一系列精心设计的实验，Adam团队证实了高亲和性NK细胞在结合利妥昔单抗等治疗性抗体后，确实展现出了强大的癌症杀伤能力。而通过使用抑制剂kifunensine或通过基因编辑MGAT1酶以阻止糖基化，可以促使更多高亲和性NK细胞出现，并持续增强ADCC效能。


“瞧瞧这些数据吧！”Adam递过来一叠文件。“在我们的对照实验中，经过kifunensine处理后，这些改良后的NK细胞对癌症的杀伤力提升了整整60%！”


数据显示，在来自编号123的捐献者的原始NK细胞中，kifunensine处理使针对特定癌细胞株的裂解效率近乎翻倍，从25%跃升至48%；另外两位捐献者的细胞也同样展现了惊艳的效果，ADCC分别增强了30-40%。


阿曼达赞叹不已：“这真是令人难以置信！不过我留意到，原始细胞的数据变异幅度似乎较大，是不是有什么因素在影响它的稳定性呢？”

Adam此时略显尴尬地笑了笑：“嗯，这就引出了我们的一项关键新发现。尽管kifunensine能提升ADCC，但同时也会大幅增加对血清IgG抗体阻断的敏感度……”

他接着解释，那些高亲和力的NK细胞在与治疗性抗体结合时确是抗癌的一把好手，但不幸的是，它们的功能也更容易被正常血清中高浓度的非特异性多克隆IgG所阻断。

“在我们的血清阻断试验中，高浓度IgG几乎完全抵消了kifunensine增强的ADCC效果。”Adam摊开双手，“这么说吧，这些高亲和力NK细胞就像一把双刃剑，要想发挥其威力，必须得小心翼翼地调控血清IgG水平，或者考虑采用能规避此问题的生物工程细胞。”

阿曼达深思熟虑后回应：“这或许就能解释为何在抗体疗法中，部分患者反应不一。如果有患者天生拥有较多的高亲和性NK细胞，那么他们的抗肿瘤作用可能就会被拮抗性血清IgG水平削弱。”

“没错！”Adam精神焕发，“这就是我们对糖基工程化高亲和性NK细胞与治疗性抗体联用前景感到无比振奋的原因所在。当前已有数项临床试验正在使用携带高亲和性CD16a变异的工程化NK细胞。我们的方法则有望提供一种补充性的糖基化调节策略，进一步增强ADCC效果。”

Adam展示了几幅令人震撼的流式细胞仪图像，清晰地区分了不同供体样本中的高亲和力和低亲和力NK细胞群体。“借助我们的糖基化分析方法，我们可以对患者进行细分，并识别出哪些患者最适合接受糖工程化高亲和性NK细胞输注。这将有助于最大化抗体免疫疗法的潜力。”

当阿曼达慢慢咀嚼这些新的见解时，一股乐观情绪油然而生。利用患者自身经过糖优化的NK细胞——这些在肿瘤靶向抗体精准导航下的超级杀手，可能是实现更长久缓解和提高顽固性癌症存活率的关键钥匙。

尽管前方的道路充满了挑战，需要广泛开展临床试验和细致的监测，但通往更为高效且个性化的抗癌免疫疗法的大门已然渐行渐近，即将成为关注的焦点。

要点
1. NK细胞的CD16a上低聚甘露糖修饰程度降低，可提高抗体结合亲和力，并对癌细胞产生有效的 ADCC。
2. 用 kifunensine 抑制 N-聚糖加工，可使 NK 细胞系的 ADCC 提高 60%，使一些供体的原代 NK 细胞的 ADCC 提高 50%。
3. 然而，经kifunensine处理的高亲和力 NK 细胞易受正常血清 IgG 的阻断，从而降低 ADCC 效能。
4. CRISPR 敲除 MGAT1 酶再现了聚糖效应，证实了 kifunensine 通过抑制 N-聚糖加工发挥作用。
5. 根据不同的抗体染色模式，流式细胞术检测可以区分 CD16a 亲和力高与低的 NK 细胞群。
6. 对健康捐献者的分析表明，与儿童（20%）相比，成人（44%）中高亲和力 NK 细胞的比例更高。
7. 成人高亲和力表型的增加与低聚甘露糖与年龄相关的积累预期相吻合。
8. 对于一些成人供体，高亲和性 NK 群体在糖基化调节后表现出ADCC 活性和 IFNγ分泌量明显增加。