肝细胞癌（HCC）是最常见的原发性肝癌类型，是一种高度致死的恶性肿瘤，5年生存率低于20%。因此，改进治疗方案是非常必要的。虽然索拉非尼和其他激酶抑制剂等靶向药物被用于治疗肝细胞癌，但这些疗法通常无法治愈。免疫疗法（例如阿替利珠单抗）联合血管内皮生长因子（VEGF）抑制（贝伐珠单抗）目前是肝细胞癌的一线疗法，但疗效仍不高。
基于细胞的免疫疗法被提出作为解决这一未满足的临床需求的一种选择。然而，使用T细胞和自然杀伤（NK）细胞疗法来治疗实体瘤仍然具有挑战性。这些挑战包括肿瘤异质性、免疫细胞向肿瘤的充分转运以及免疫抑制性的肿瘤微环境（TME）。在肿瘤微环境（TME）中，免疫效应细胞可被多种细胞结合因子和可溶性因子抑制，这些因子损害其生存、活化、增殖和效应功能。之前的研究也显示，CAR-T或CAR-NK细胞疗法对肝细胞癌的临床治疗效果有限。
2024年7月9日，加州大学圣地亚哥分校的研究人员在 Cell 子刊 Cell Stem Cell 上发表了题为：Disruption of TGF-β signaling pathway is required to mediate effective killing of hepatocellular carcinoma by human iPSC-derived NK cells 的研究论文。
该研究表明，阻断TGF-β信号，是诱导多能干细胞（iPSC）来源的自然杀伤细胞（iPSC-NK）有效治疗肝细胞癌（HCC）所必须的。
NK细胞是一种固有免疫效应细胞，具有杀伤病毒感染细胞和肿瘤细胞的固有能力，无需抗原致敏。NK细胞介导的细胞毒性受一系列激活性和抑制性受体表达调控。活化的NK细胞可以通过颗粒依赖性途径释放颗粒酶和穿孔素，也可以通过死亡受体途径诱导非颗粒依赖性细胞死亡。
多项临床试验已经表明，来自外周血、诱导多能干细胞和脐带血的同种异体原代NK细胞，无论是否表达嵌合抗原受体（CAR），都相对安全，不会引起任何显著的毒性，例如细胞因子释放综合征（CRS）、神经毒性和移植物抗宿主病（GvHD）。
该团队率先使用了诱导多能干细胞（iPSC）来源的自然杀伤（NK）细胞用作标准化的“现货型”同种异体细胞疗法来治疗各种恶性肿瘤。iPSC也是一个绝佳平台，可用于设计嵌合抗原受体（CAR）或其他方法，以提高iPSC来源的NK细胞的抗肿瘤活性。
目前，已有几种诱iPSC来源的NK细胞疗法在临床试验中用于治疗血液系统恶性肿瘤和实体瘤，早期研究表明其具有疗效和安全性。iPSC-NK细胞为治疗肝细胞癌（HCC）等恶性肿瘤提供了一种有吸引力的方法。
转化生长因子β（TGF-β）在肝细胞癌（HCC）中通常过度表达，提示其在肿瘤促进中发挥作用。TGF-β还促进间质成纤维细胞的增殖，而这是肝细胞癌已知的晚期特征。此外，肝细胞癌来源的TGF-β的作用以及免疫抑制细胞（例如髓源性抑制细胞和Treg细胞）可直接抑制NK细胞功能，这些细胞也能产生免疫抑制细胞因子（包括TGF-β）。
磷脂酰肌醇蛋白聚糖3（GPC3）是一种硫酸乙酰肝素蛋白聚糖，在肝细胞癌中经常过度表达，但在正常组织中不存在或表达极低。靶向GPC3的CAR-T细胞已证明在体外和体内均具有消除肝细胞癌细胞生长的能力，并正在进行肝细胞癌临床试验。
甲胎蛋白（AFP）是一种分泌型糖蛋白，在发育过程中高度表达，但在成人中表达极低或不存在。靶向AFP的CAR-T细胞也正在进行治疗肝细胞癌的研究。
然而，在标准的CAR-T细胞中纳入多个基因编辑（这是既抑制TGF-β活性又提供CAR介导的肿瘤细胞靶向所必需的）仍然具有挑战性，并且在CAR-T细胞中这样做会产生异质性细胞群。
在这项研究中，研究团队对iPSC来源的NK细胞进行工程改造以克服TGF-β介导的抑制作用，并结合靶向肝细胞癌（HCC）的嵌合抗原受体（CAR）的表达，以提高其抗肿瘤活性。
研究团队应用了两种策略来对iPSC-NK细胞进行工程改造以克服TGF-β的抑制作用，然后结合抗GPC3或抗AFP-CAR以诱导更具特异性的肿瘤杀伤作用。研究团队发现，抑制了TGF-β的工程化NK细胞显示出显著提高的抗肿瘤活性，而没有抑制TGF-β的CAR-N细胞并不能导致有效的抗肿瘤活性。
具体来说，研究团队生产了iPSC-NK细胞，然后将这些细胞要么敲除TGF-β受体2（TGFBR2-KO），要么表达TGF-β受体2的显性负性形式（TGFBR2-DN），结合靶向GPC3或AFP的嵌合抗原受体（CAR）。
TGFBR2-KO iPSC-NK细胞和TGFBR2-DN iPSC-NK细胞的抗肝细胞癌活性增强。然而，在iPSC-NK细胞上表达抗肝细胞癌的CAR并不能产生有效的抗肝细胞癌活性，除非同时抑制TGF-β活性。
这些研究结果表明，在肝细胞癌中，无论是否表达CAR，抑制TGF-β信号是有效的NK细胞抗肿瘤活性所必须的，对于肿瘤微环境中TGF-β表达水平较高的其他肿瘤可能也是如此。
总的来说，这些研究结果表明，TGF-β信号阻断是NK细胞有效对抗肝细胞和其他表达高水平TGF-β的恶性肿瘤的必要条件。
最后，论文通讯作者 Dan Kaufman 教授表示，这项研究提示我们，任何研发实体瘤治疗方法的人都应该致力于抑制TGF-β的活性，以提高癌细胞杀伤和抗肿瘤活性。
论文链接：
https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(24)00217-0
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