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第三期|NK培养新方法强势来袭,助力现货型NK成药开发——NK细胞培养现状

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2023-08-21

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NK细胞作为一类无需抗原预先致敏即可非特异性杀伤肿瘤细胞的先天淋巴细胞,不会引起移植物抗宿主病,也不会诱发细胞因子风暴,不易产生长期毒性。这一生物学特性决定了NK细胞治疗具有较高的安全性,这也预示着NK细胞具有成为通用即用型药物的潜力。

虽然近几年全球范围内布局NK细胞疗法的企业如雨后春笋般涌出,大量关于NK细胞的研究也在火热的进行着,但是NK细胞疗法多数仍处于临床前及临床研究阶段,海外大部分候选产品处于临床前研究阶段,迈进临床Ⅰ期的更是寥寥无几,国内目前也基本都处于临床早期阶段。

全球NK疗法试验开展地图官.png

截止2023年5月8日全球NK疗法试验开展地图

(数据来源:Clinicaltrials.gov)

关于NK细胞的研究如此之多,但是目前的进展似乎并不顺利,仍处在一个比较初级的阶段,为什么会出现如此强烈的割裂感呢?那就不得不提NK细胞疗法很关键的一步,需要产生数量足够能够识别并杀伤肿瘤的免疫细胞,而目前现有的培养方法似乎并不能够满足这一基本要求。

一、NK细胞培养的难点

在NK细胞疗法中,NK细胞的培养是至关重要的一环,下面将从以下几个方面介绍NK细胞培养的难点:

1、难以获得足够数量和高活性的NK细胞

NK细胞在人体内的数量很少,且分布范围广,因此在体外培养NK细胞需要耗费大量的时间和成本。此外,由于NK细胞自身的特性,如敏感性、稳定性等,使得其在体外培养过程中很容易失活或凋亡,因此获得足够数量和高活性的NK细胞是一个难点。

2、难以确保NK细胞的纯度

在NK细胞培养过程中,可能会存在其他细胞类型的干扰,如T细胞、B细胞等,从而影响NK细胞的纯度和活性。因此,在培养NK细胞时,需要采取一系列有效措施,如细胞分选、培养基选择、生长因子添加等,以确保NK细胞的纯度和活性。

3、难以控制NK细胞的增殖和分化

NK细胞的增殖和分化是在体外培养中最难控制的环节之一。一方面,过度增殖会导致细胞凋亡或分化成其他类型的细胞,影响细胞的纯度和活性;另一方面,过度分化会导致细胞功能的丧失,影响其应用效果。因此,在培养NK细胞时需要通过合理的培养条件和生长因子的添加来控制细胞的增殖和分化。

4、难以实现大规模生产

目前NK细胞疗法还处于起步阶段,其在临床上的应用仍面临许多挑战,其中包括实现大规模生产的难题。在当前的技术水平下,生产高质量的NK细胞需要大量的人力、物力和财力,因此如何实现大规模生产是一个重要的难点。

二、NK细胞培养现状

NK细胞疗法在治疗恶性肿瘤的效果上如此出众,之所以没有被广泛应用起来,和现有培养方法的局限性有脱不开的关系。NK细胞体外培养扩增困难,不论是什么来源的NK细胞,外周血、脐带血或者是干细胞来源,扩增都是目前一个比较大的瓶颈。

当下常用的NK细胞体外扩增方法,主要有以下4种方式:

1、滋养层体系

一般通过K562细胞或经基因改造的K562细胞诱导扩增NK细胞,这种方法的优点在于细胞扩增活率高、速度快,容易获得高表型的CD56+ NK细胞,纯度高,杀伤性强。但是引入的滋养层细胞为肿瘤细胞,其潜在安全风险难以完全消除,这也会导致这种方式培养的NK细胞产品在药物申报方面获批的难度更大。此外,正常的细胞和肿瘤细胞共培养,将这样的细胞用于治疗回输体内,有很大的伦理风险,患者心理难以接受。

2、外周血或脐带血PBMC诱导

通过细胞因子诱导PBMC分化成NK细胞,这种方法使用的原本都是体内就有的因子,相当于模拟了体内环境,安全性更高。但是受限于血液样本初始NK比例的不稳定,培养的最终结果可能偏差较大,生产效率比较低,而且培养过程中需消耗大量细胞因子,成本较高。此外,市面上的纯因子培养工艺水平参差不齐,这就导致细胞的纯度可能不够,存在脱靶效应,杀伤效果偏弱。

虽然纯因子的培养方法存在诸多问题,但是其安全性足够高,这就使得NK产品申报的获批难度有所降低。因此,纯因子培养法成为了当下主流的NK细胞培养方式。而且随着无血清产品的面世、NK细胞培养试剂的迭代升级,越来越多的企业选择纯因子培养法,这也会进一步促进上游企业研发性能更出色的产品反馈下游应用,从而形成一个良好的正向循环。

3、NK-92细胞系

NK92细胞是一种无限增殖的细胞系,具有高效的细胞毒性和稳定的免疫特性。NK92细胞更容易获取和扩增,容易培养,但是NK92的缺点也很明显,它对IL-2过于依赖,对人的身体负担很大,而且缺乏CD16的表达,杀伤能力较差,在使用时需要辐照处理、存在致瘤性,在体内存活时间极短。

4、iPSC或ESC诱导的NK定向分化

通过诱导iPSC或ESC定向分化成NK细胞,这种方法技术壁垒很高,而且iPSC的致瘤性尚未妥善解决,安全性和临床有效性仍需面临监管挑战。如果要应用在临床中,恐怕还有很长一段路要走。


综上所述,NK细胞的培养方法虽然很多,但是都存在一定的局限性,这也是对下游应用的一个制约。目前大家普遍看好的是纯因子培养法,主要考量是它的安全性较高,安全性是目前监管方面特别看重的点。药物申报本就是一个道阻且长的过程,一个好的选择也会让我们在这个过程中少走弯路。