NK 细胞相关治疗策略的非临床研究模型选择

近几年，以 T 细胞为靶点的免疫治疗策略的研究一直居于肿瘤免疫治疗研究热点榜高位，当大家都想在这个领域分一杯羹时，新的尝试开始逐渐挤入热度的核心，其中不乏以 NK 细胞为靶点的治疗方法的探索。与 T 细胞的研究相比，NK 细胞相关研究出了「抄作业」之外，还有什么特殊之处呢？

IL15 是 NK 细胞发育所必须的细胞因子

NK 细胞又称自然杀伤细胞，属于天然免疫系统的核心细胞，是机体内重要的免疫细胞。NK 细胞是人体抵抗癌细胞和病毒感染的第一道防线，可非特异性直接杀伤肿瘤细胞，这种天然杀伤活性既不需要抗原致敏，也不需要抗体参与，且无 MHC 限制，因此 NK 细胞具有「最有效的广谱抗癌细胞」的称号。除了强大的杀伤功能外，NK 细胞还具有很强的免疫调节功能，与机体其他多种免疫细胞相互作用来调节机体的免疫状态和免疫功能。

NK 细胞相关治疗策略的研究中以 CAR-NK 最为火热，NK 细胞经改造后的 CAR-NK 可以精准杀瘤，疗效显著。基于 NK 细胞的 ADCC 抗体药物研发也是开展的如火如荼。此外，自带「免疫记忆」的 NK 细胞在肿瘤疫苗等领域的研究中也被寄予厚望。

图 1. IL15 对 NK 细胞重建的作用

这些研究中，NK 细胞发挥作用的前提条件是具有一定水平的成熟的 NK 细胞，但这一点恰恰可以成为限制因素。例如，CAR-NK 的非临床研究中，需要在免疫缺陷鼠上进行 CAR-NK 治疗疗效的验证，但免疫缺陷鼠能「支持」这种外源 NK 细胞发挥作用吗？研究表明，NK 细胞发育需要一种关键细胞因子—IL15。IL15 主要由单核细胞和巨噬细胞分泌产生，是一种重要的促炎因子，也是 NK 细胞和记忆 CD8+T 细胞活化和存活的关键细胞因子，可以促使 NK 前体细胞（NKPS）发育成成熟的 NK 细胞（如图 1）。

重度免疫缺陷小鼠 NCG 敲入人源化 IL15 可促进人源 NK 细胞重建

在构建免疫重建模型时，由于物种差异，重度免疫缺陷小鼠的鼠源细胞因子无法有效支持人源 NK 细胞的发育，限制了 NK 细胞免疫重建的效率和成熟度。为了打破这一局限，集萃药康对 NCG 小鼠中 IL15 基因进行人源化改造，获得二代 NCG 品系 NCG-hIL15（NO.T004886），该品系可支持人源 NK 细胞的定植及活性。在此品系上，我们将人造血干细胞(CD34+HSC）移植到 NCG-hIL15 小鼠中从而获得的重建人免疫系统的模型。该模型能重建有功能性的 T 细胞和 NK 细胞，生存周期大于 39 周，可以较好的重建 NK 细胞，该品系可作为肿瘤免疫治疗药物研究的模型。

此外，我们还需要验证以下两点：

hIL-15 是否能够支持不同组织器官 NK 细胞的增殖？

huHSC-NCG-hIL15 模型重建的 NK 细胞是否可以杀伤肿瘤细胞？

1、NCG-hIL15 可以支持人源 NK 细胞重建并在不同组织器官内均有 IL15 的表达

与 HUHSC-NCG 小鼠相比，HUHSC-NCG-HIL15 的 CD56+NK 细胞重建水平明显升高。随着免疫重建进程，在 5 周左右HCD45+白细胞水平已达 20% 以上，其中 HCD3+T 细胞水平逐渐增加，且分化出 HCD4+T 及 HCD8+T 细胞亚群。

图 2. huHSC-NCG 及 huHSC-NCG-hIL15 小鼠外周血中各细胞的重建情况

与 huHSC-NCG 相比，huHSC-NCG-hIL15 小鼠人源 NK 细胞重建水平显著升高，且可表达 KIR2DL、NKG2D 功能性蛋白。

图 3. huHSC-NCG 及 huHSC-NCG-hIL15 小鼠外周血中重建人源 NK 细胞功能性基因表达检测

NCG-hIL15 mRNA 表达水平验证：NCG-hIL15 人源化小鼠中人源 IL15 组织表达特异性与 NCG 背景鼠鼠源 IL15 表达特异性一致。

图 4. 对比 NCG-hIL15 小鼠人源 IL15 和 NCG 小鼠鼠源 IL15 mRNA 表达水平

2、huHSC-NCG-IL15 模型中重建的 NK 细胞可以有效的杀伤肿瘤细胞

图 5. NCG-hIL15 小鼠中移植人源造血干细胞 HSC 重建 NK 细胞杀伤及 ADCC 作用

随着效靶比的增加，NCG-hIL15 人源化小鼠重建 NK 细胞对于人慢性髓系白血病细胞 K562 的杀伤率也随之增加。并且当加入 Rituximab（靶向 CD20 抗体，主要通过抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用 ADCC 杀伤 CD20+肿瘤细胞），Rituximab 抗体通过 NK 细胞介导的 ADCC 作用，对 Raji 细胞的杀伤作用进一步增强。

图 6. 基于 huHSC-NCG-hIL15 小鼠体内药效评价

Rituximab 组及 Blincyto 组对 huHSC-NCG-hIL15 中的 Raji 细胞肿瘤生长有显著的抑制作用。

综上，NCG-hIL15 小鼠模型可以表达内源性人源 IL15 因子，有助于人 NK 细胞的重建，可以 CAR-NK 细胞免疫治疗疗效；而 huHSC-NCG-hIL15 小鼠中具有人源 NK 细胞，可用于药物 ADCC 效应等研究。这两个品系的更多应用可行性，期待您于我们共同开拓。