综述：CAR-NK细胞疗法：克服抗原异质性和免疫抑制性肿瘤微环境

《Human Immunology》：CAR-NK cell therapy for overcoming antigen heterogeneity and immunosuppressive tumor microenvironments

CAR-NK细胞疗法通过整合天然杀伤细胞活性与人工抗原受体，在降低移植物抗宿主病风险及实现异体应用方面具有优势，其第四代改造策略结合细胞因子分泌、代谢重编程及抑制性检查点敲除技术，在血液肿瘤和实体瘤中展现出可控毒性及持久疗效，但需解决肿瘤异质性、微环境抑制及规模化生产等挑战。

　　

穆罕默德·库图布（Mohammad Qutub）| 坦维·普雷姆昌达尼（Tanvi Premchandani）| 萨克希·巴加特（Sakshi Bhagat）| 阿莫尔·塔托德（Amol Tatode）| 杰什里·塔克桑德（Jayshree Taksande）| 米林德·乌梅卡尔（Milind Umekar）| 乌杰班·穆罕默德·侯赛因（Ujban Md Hussain）| 拉赫穆丁·汗（Rahmuddin Khan）

印度马哈拉施特拉邦纳格浦尔市拉什特拉桑特·图卡多吉·马哈拉杰大学（Rashtrasant Tukdoji Maharaj Nagpur University）坎普蒂分校（Kamptee）基肖里泰·博亚尔药学院（Smt. Kishoritai Bhoyar College of Pharmacy）药学系

摘要

嵌合抗原受体工程化自然杀伤细胞（CAR-NK）已成为癌症免疫治疗中的变革性策略，具有独立于主要组织相容性复合体（MHC）的细胞毒性、降低移植物抗宿主病（GVHD）风险以及异体“即用型”应用潜力。本文综述了CAR-NK设计的进展，包括具有细胞因子分泌功能的第四代“装甲”结构、通过mTOR/c-Myc调控实现的代谢重编程，以及利用CRISPR技术敲除抑制性检查点（CISH）。临床试验表明，针对HER2、B7-H3和NKG2D的CAR-NK细胞在血液系统和实体瘤中表现出有效性，同时具有可控的毒性和较低的细胞因子释放综合征。非病毒基因递送方法（如Sleeping Beauty转座子、mRNA电穿孔）和组合策略（如免疫检查点抑制剂、趋化因子受体整合）增强了肿瘤浸润和持久性。尽管取得了进展，但仍存在挑战，如肿瘤异质性、免疫抑制性肿瘤微环境（TME）以及生产方案的可扩展性。本文对临床前和临床数据进行了批判性评估，重点介绍了新兴靶点（EpCAM、CEA）、工程化范式（逻辑门控CAR、吞噬细胞介导的转移）以及应对抗原丢失和代谢压力的策略。通过填补TME调控方面的知识空白并标准化临床方案，本文旨在促进跨学科合作，以开发更安全、更持久的CAR-NK疗法，用于治疗难治性癌症。

引言

嵌合抗原受体（CAR）工程化自然杀伤（NK）细胞疗法已成为癌症免疫治疗中的变革性策略，结合了先天免疫机制和合成抗原靶向的精准性[1,2]。与依赖MHC限制识别的CAR-T细胞不同，CAR-NK细胞利用其固有的细胞毒性，同时规避了GVHD风险，实现了异体“即用型”应用。这种双重功能使CAR-NK细胞成为针对血液系统和实体瘤的多功能工具[3,4]。NK细胞中的CAR结构通常包含一个用于抗原识别的细胞外单链可变片段（scFv）、跨膜结构域和细胞内信号传导基序（CD3ζ、4-1BB），而第四代“装甲”设计则结合了细胞因子分泌或抵抗抑制性检查点的功能，以应对免疫抑制性肿瘤微环境[5],[6],[7]。尽管在临床前和临床研究中取得了进展，但仍面临肿瘤异质性、免疫抑制性肿瘤微环境障碍以及生产方案可扩展性等挑战，需要持续优化CAR-NK的工程设计和应用策略。

近期CAR-NK设计的创新集中在提高肿瘤特异性、韧性和功能持久性上。通过mTOR或c-Myc调控实现代谢重编程[99],[100],[101]，利用CRISPR技术敲除抑制性检查点（如CISH），以及整合趋化因子受体（CXCR1），以改善NK细胞在缺氧、腺苷丰富的肿瘤微环境中的浸润和活性[3,102,103]。非病毒基因递送系统（如Sleeping Beauty转座子和TcBuster转座酶）降低了生产复杂性，并实现了CAR在基因组安全位点的稳定整合[104,105]。此外，通过mRNA电穿孔实现的短暂CAR表达降低了基因毒性风险，为临床应用提供了可控的安全性开关[106]。这些策略与组合方法（如免疫检查点抑制剂、细胞因子共刺激[IL-15]）相结合，增强了CAR-NK的细胞毒性和持久性。临床前模型和早期试验表明，针对HER2、B7-H3和NKG2D配体的CAR-NK疗法在胶质母细胞瘤、非小细胞肺癌（NSCLC）和三阴性乳腺癌（TNBC）中表现出有效性，同时具有可控的毒性和较低的细胞因子释放综合征[107,108]。

然而，CAR-NK疗法的临床转化仍受到多种限制。肿瘤异质性和抗原丢失可能导致治疗逃逸，而由TGF-β信号、缺氧和髓系来源的抑制细胞（MDSC）招募形成的免疫抑制性肿瘤微环境会阻碍NK细胞的功能[109],[110],[111]。此外，特别是对于诱导多能干细胞（iPSC）衍生的或由饲养细胞扩增的NK产品，生产方案的可扩展性和标准化需要进一步完善，以确保可重复性和成本效益[112],[113],[114]。新兴技术，如吞噬细胞介导的CAR转移和合成生物学驱动的逻辑门控CAR，为解决这些挑战提供了新途径，能够实现快速、抗原特异性的反应，并提高安全性[115,116]。

本文综述了CAR-NK细胞疗法的当前进展和未解决的挑战，重点关注机制机制、临床转化和创新工程策略。通过分析临床前研究、临床试验数据和技术突破，我们旨在提供该领域的全面概述，并识别关键的知识空白。这一研究的目的是为了应对传统免疫疗法在实体瘤中的局限性，并利用NK细胞的独特优势，如独立于MHC的细胞毒性和较低的GVHD风险。本文将为研究人员和临床医生提供资源，重点介绍新兴靶点（NKG2D、CEA、EpCAM）、工程化范式（如CRISPR、mRNA电穿孔）和组合策略，这些可能重新定义难治性癌症的治疗格局。最终，我们的目标是促进跨学科合作，加速开发更安全、更持久的CAR-NK疗法，以适应实体瘤的复杂性。

部分摘录

CAR-NK细胞疗法的机制

与CAR-T细胞不同，CAR-NK疗法具有明显优势（图1），包括较低的GVHD风险、不依赖于CAR激活的固有肿瘤杀伤机制（见表1），以及可以从外周血、脐带血或iPSC等多种来源获取细胞[117],[118],[119]。NK细胞中的CAR结构通常包含一个用于抗原识别的细胞外scFv、跨膜结构域和细胞内信号传导结构域

病毒载体与非病毒系统

最近在CAR-NK细胞工程方面的进展（见表2）使其成为CAR-T细胞疗法的有希望的替代方案，尤其因其固有的细胞毒性、较低的GVHD风险以及“即用型”应用潜力（图3）。重点在于优化非病毒基因递送系统，以提高安全性和可扩展性。例如，Sleeping Beauty转座子系统与迷你环DNA的结合

EpCAM

上皮细胞黏附分子（EpCAM）因在多种上皮癌中的过表达及其在癌症干细胞（CSC）生物学中的作用而成为肿瘤治疗的关键靶点。EpCAM通过调节Wnt/β-连环蛋白、EGFR和上皮-间充质转化（EMT）等通路促进肿瘤发生、转移和治疗抵抗[164]。它作为生物标志物和CSC中的功能调节因子的双重角色，凸显了其作为靶向治疗的潜力

组合与协同策略

放射治疗引起的DNA损伤可诱导肿瘤细胞表达NKG2D配体，从而激活NK细胞并增强其对肿瘤细胞的杀伤作用。因此，将CAR-NK细胞疗法与局部放疗结合使用可能是治疗实体瘤的另一种策略。另一方面，使用相应的抗体（如抗PD-L1/PDL1或抗CTLA4抗体）进行免疫检查点阻断（ICB）也显示出显著效果

比较分析：CAR-T细胞与CAR-NK细胞

虽然CAR-T细胞和CAR-NK细胞都被设计用于识别和杀死癌细胞，但它们起源于免疫系统的不同分支，具有不同的生物学特性，从而导致不同的治疗效果。选择这两种平台需要在T细胞的强大记忆形成能力和NK细胞的良好安全性和异体潜力之间进行权衡

NK细胞持久性的未知因素

NK细胞疗法的一个核心且经常被提及的挑战是其在过继转移后的有限持久性和存活率[101,206]。这一短暂体内存活问题在临床前研究和临床试验中一直存在，阻碍了CAR-NK细胞产生持久的抗肿瘤反应[207]。虽然CAR-T细胞在某些情况下表现出长期持久性，但CAR-NK细胞则

临床转化与未来方向

基于CAR的疗法的发展改变了血液系统恶性肿瘤的治疗，为复发或难治性患者提供了持久的疗效（见表5）。针对CD19、B细胞成熟抗原（BCMA）和GPRC5D的CAR-T细胞疗法在多项试验中显示出显著临床效果。例如，来自脐带血的CD19导向CAR-NK细胞在CD19阳性淋巴瘤患者中表现出73%的总体反应率

结论

CAR-NK细胞疗法代表了癌症治疗的范式转变，利用了先天免疫系统的多功能性，同时克服了CAR-T细胞方法的局限性。本文总结了工程策略的关键进展，如利用CRISPR技术进行基因编辑以破坏抑制性检查点，以及通过代谢重编程来对抗肿瘤微环境诱导的抑制作用。非病毒递送系统（包括基于转座子的平台）降低了生产复杂性

作者贡献声明

穆罕默德·库图布（Mohammad Qutub）：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿。坦维·普雷姆昌达尼（Tanvi Premchandani）：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，概念构思。萨克希·巴加特（Sakshi Bhagat）：数据整理。阿莫尔·塔托德（Amol Tatode）：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿。杰什里·塔克桑德（Jayshree Taksande）：监督，数据整理。米林德·乌梅卡尔（Milind Umekar）：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿。乌杰班·穆罕默德·侯赛因（Ujban Md Hussain）：数据整理。拉赫穆丁·汗（Rahmuddin Khan）：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，数据整理。

资助

本研究得到了拉什特拉桑特·图卡多吉·马哈拉杰大学（Rashtrasant Tukadoji Maharaj Nagpur University，RTMNU）的支持，资助编号为RTMNU/RDC/2026/549，属于大学研究项目计划的一部分。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了拉什特拉桑特·图卡多吉·马哈拉杰大学（RTMNU）的支持，资助编号为RTMNU/RDC/2026/549。作者衷心感谢RTMNU提供的财务和机构支持，这对研究的成功完成至关重要。