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江苏集萃药康生物科技股份有限公司
入驻年限：7 年
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药康生物
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江苏 南京市 浦口区
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抗体、细胞库 / 细胞培养、技术服务、试剂、耗材、实验室仪器 / 设备
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NK细胞相关治疗策略的非临床研究模型选择
460 人阅读发布时间：2022-09-21 16:52
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。
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：
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
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
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。
集萃药康NCG衍生品系模型全梳理
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？
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。
集萃药康NCG衍生品系模型全梳理