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納米顆粒在NK細胞免疫治療中的應用

2022-12-26 14:38

前言

自然殺傷（NK）細胞是抵御感染和惡性腫瘤的第一道防線之一�；贜K細胞的免疫療法正在成為基于T細胞的免疫治療的替代方案。在過去的幾十年中，基于NK細胞的免疫療法的臨床前和臨床研究在惡性血液腫瘤展現(xiàn)了有希望的結果。

然而，基于NK細胞的免疫療法仍有局限性，例如在實體瘤中的表現(xiàn)有限／治療效率低、NK細胞的壽命短、過繼轉移和基因修飾的特異性有限、患者免疫系統(tǒng)對NK細胞的排斥、NK細胞向腫瘤微環(huán)境（TME）的浸潤、以及治療的昂貴費用。新興的納米技術可以提高NK細胞的功能、實時分析其性能并提高免疫治療效率，潛在地幫助激活、增殖并增強NK細胞的細胞毒性活性。目前，納米技術在五個不同領域可以提高免疫治療效率：納米顆粒輔助免疫調(diào)節(jié)以提高NK細胞活性、納米顆粒增強NK細胞歸巢、納米顆粒遞送RNAi以增強NK細胞活性，基于納米顆粒的NK細胞遺傳調(diào)節(jié)，以及納米顆粒激活NKG2D。因此，納米技術可能會增強基因NK細胞的免疫療法，并克服各種實體癌的免疫抑制環(huán)境。

NK細胞生物學

NK細胞是第一個被鑒定的先天性淋巴細胞（ILC）亞型，能對病毒感染和／或轉化的細胞產(chǎn)生多種效應器功能，主要是細胞殺傷和產(chǎn)生促炎細胞因子。NK細胞和其他ILC家族成員（—1型ILC（ILC1s）、ILC2s和ILC3s）與B細胞和T細胞來源于相同的淋巴祖細胞。NK細胞的細胞毒性活性使它們在功能上與CD8＋T細胞最為相似，而ILC1、ILC2和ILC3群體的細胞因子生成模式將這些細胞分別對應CD4＋T細胞的TH1、TH2和TH17亞群。

NK細胞的兩個最典型的亞群是CD56brightCD16－和CD56dimCD16＋群體。CD56bright細胞在外周血中的數(shù)量較少（循環(huán)中90％的NK細胞是CD56dim），而組織中的NK細胞主要是CD56bright。CD56bright NK細胞是強有力的細胞因子產(chǎn)生者，除非受到促炎性細胞因子如IL－15的刺激，否則細胞毒性較弱。相比之下，CD56dim NK細胞群可介導感染細胞和惡性細胞的連續(xù)殺傷，主要通過包含顆粒酶B和穿孔素的預先組裝的溶細胞顆粒在免疫突觸中的胞吐，最終誘導靶細胞凋亡。

NK細胞的激活和抑制性受體

與B細胞和T細胞不同，NK細胞不表達體細胞重排的抗原受體，而是激活受體和抑制受體的隨機組合。通過這些不同受體的刺激信號與抑制信號的平衡產(chǎn)生對靶細胞的反應或耐受。MHC－I（主要組織相容性復合物Ⅰ類）抗原特異性的抑制性受體可密切調(diào)節(jié)NK細胞介導的細胞毒性和淋巴因子的產(chǎn)生。MHC－I特異性受體的抑制信號對于造血細胞避免NK細胞的破壞至關重要。這個概念被稱為“丟失自我”，最初是由 Ljunggren和Karre 提出的。這種MHC－I識別抑制性受體形成了NK細胞表面受體的三個家族，即KIRs（殺傷細胞免疫球蛋白樣受體）、LIRs（白細胞免疫球蛋白樣受體）和NKG2A（自然殺傷細胞2族A）。

KIRs是免疫球蛋白超家族的成員，是識別經(jīng)典人類白細胞抗原A、B和C（HLA－Ia類）的I型跨膜分子。LIRs又稱ILTs（免疫球蛋白樣轉錄物），形成第二組受體，除了HLA Ia類外，主要識別非經(jīng)典HLA－G（Ib類）分子。LIRs與KIRs屬于同一個Ig超家族。NKG2A是NKG2族的一個成員，包括A、B、C、D、E、F和H，與CD94二聚形成NKG2A／CD94受體。它屬于受體的C型凝集素家族，識別非經(jīng)典HLA－EⅠ類分子作為其配體。

NK細胞的殺傷作用不僅需要通過抑制性受體檢測轉化細胞上的MHC－I分子，還需要通過激活性受體激活NK細胞。自然細胞毒性受體（NCR）是一組自然殺傷細胞表面激活性受體，包括NKp46、NKp30和NKp44。這些受體以及NKG2D和DNAM－1（DNAX輔助分子－1）識別病毒感染或惡性轉化細胞表面表達的配體。一些共受體（2B4、NKp80、NTB－A和CD59）也被表達，它們只有與其他激活性受體結合才能發(fā)揮作用。CD16（或FcγRIII）也是一種激活性受體，主要由CD56dim NK細胞亞群表達，對IgG包被靶細胞的抗體依賴性細胞毒性（ADCC）至關重要。

納米顆粒輔助免疫調(diào)節(jié)增強NK細胞活性

作為免疫調(diào)節(jié)劑的納米顆�？梢蕴岣呙庖咧委煹男Ч�，并克服傳統(tǒng)癌癥治療方法的局限性。一些納米顆�？捎糜谶f送抗癌藥物、趨化因子和細胞因子，基于脂質的納米顆�？梢园@些分子，并有效地將其輸送到腫瘤部位。

另一種策略涉及使用表面工程納米顆粒；聚合物或金屬基納米顆粒可以被修飾，使得腫瘤抗原或抗體可以對接到表面上。例如，硒基納米顆粒可以增強NK細胞的功能，還誘導非特異性體液和細胞介導的免疫反應，并提高IL－17和IFN－γ表達。釕納米顆粒用雙特異性抗體（SSFc、抗CD16和抗CEA）修飾，這些抗體通過刺激NK細胞誘導壞死和凋亡來觸發(fā)免疫反應。

納米顆粒增強NK細胞歸巢

歸巢是免疫細胞上的歸巢受體和腫瘤分泌歸巢配體之間的一種信號傳導模式，腫瘤微環(huán)境中的這些相互作用可以招募更多的效應免疫細胞，并增強免疫細胞浸潤。癌細胞分泌細胞因子和趨化因子，如TNF－α和ROS，這些信號可以誘導炎癥或激活細胞毒性活性。其中一些細胞因子誘導效應免疫細胞，通過激活T細胞、B細胞和NK細胞來殺死癌細胞。NK細胞在細胞毒性介導的腫瘤細胞殺傷中起著至關重要的作用，因此，在腫瘤微環(huán)境中誘導NK細胞歸巢對于有效遏制腫瘤至關重要。

納米顆粒，特別是磁性納米顆粒，用于歸巢免疫細胞的用途已經(jīng)被廣泛探索。例如，氧化鐵納米顆粒在原代NK細胞表面的結合將顯著增強NK細胞在腫瘤微環(huán)境中的歸巢。與未修飾的NK細胞相比，這些納米顆粒通過增加神經(jīng)母細胞瘤細胞中顆粒酶和穿孔素的表達，顯示出顯著的抗腫瘤功效。此外，NK細胞對癌細胞的殺傷與NK細胞的歸巢以及外部磁引導相關。

基于納米顆粒的NK細胞歸巢的發(fā)展有多種策略。其中一些策略涉及使用磁性納米顆粒遞送效應分子，如顆粒酶、膜結合熱休克蛋白和細胞因子，如IL－12，這不僅增強歸巢，還激活NK細胞或殺死腫瘤細胞。

納米顆粒遞送RNAi以增強NK細胞活性

RNA效應物如siRNA、miRNA和shRNA可以沉默特定基因，從而改變基因組功能并增強抗腫瘤活性。使用這些RNA效應物可以增強NK細胞活性，例如，二氧化錳（MnO2）納米顆粒系統(tǒng)用于遞送靶向轉化生長因子β受體－2（TGFBR2）的小干擾RNA（siRNA），已知其抑制NK細胞的功能。這些負載有TGFBR2 siRNA的納米顆粒通過抑制TGFBR2保護NK細胞免受免疫抑制。

靶向EpCAM含有si－CD47和si－PD－L1的陽離子脂質體已用于阻斷免疫抑制CD47和PD－L1。這些脂質體有效地阻止了4T1荷瘤小鼠的腫瘤生長并減少了肺轉移。這些siRNA可以略微增加NK細胞的百分比，促進NK細胞反應，也可以增加抗體的產(chǎn)生。

此外，通過將NK細胞衍生的外泌體與miRNA負載的仿生納米顆粒相結合，開發(fā)了一種新的雞尾酒策略，用于將治療性miRNA靶向遞送至神經(jīng)母細胞瘤細胞。他們將NK細胞衍生外泌體與miRNA－186結合，這些外泌體對MYCN基因擴增的神經(jīng)母細胞瘤細胞系表現(xiàn)出顯著的細胞毒性。此外，細胞毒性依賴于miRNA－186的表達。體外研究表明，這些外泌體誘導TGF－β的下調(diào)。這些結果表明，負載miRNA－186的NK細胞衍生外泌體是一種有前途的治療方法，可促進NK細胞的細胞毒性，并阻斷腫瘤細胞的免疫逃逸。

用于NK細胞遺傳修飾的納米顆粒

了解NK細胞生物學及其與腫瘤微環(huán)境的相互作用，有助于修飾NK細胞，以實現(xiàn)更好的NK細胞免疫治療。基于納米顆粒的遺傳修飾和嵌合抗原受體（CAR）－NK細胞也在開發(fā)之中。

負載IL－2和NKG2D基因的殼聚糖納米顆粒在體外可以激活NK細胞和細胞毒性T細胞。與體外結果一致，在CT－26荷瘤小鼠中也觀察到腫瘤體積減少和存活時間延長。

在另一項獨立研究中，殼聚糖納米顆粒成功地將IL－15和NKG2D基因輸送到癌細胞中。這些含有NKG2D－IL－15融合蛋白基因的納米顆粒與細胞毒性T細胞和NK細胞的NKG2D受體結合并有效激活NK細胞。IL－15和NKG2D融合蛋白通過激活＞5％的細胞毒性T細胞和＞50％的NK細胞，增強了B16BL6黑色素瘤細胞的抗腫瘤免疫應答。

激活NKG2D受體的納米顆粒

NKG2D是一種在NK細胞、NKT細胞和細胞毒性T細胞上表達的C型凝集素樣激活受體。NKG2D的配體可以啟動NKG2D信號通路，從而導致免疫細胞的激活和增殖。