NK細胞殺傷新冠病毒作用機理及抗新冠病毒的研究進展

目前，國家新冠防控政策將新冠病毒實行乙類乙管，同時取消了入境隔離（5+3），國外流行的病毒變異株BQ.1.1和XBB等已經在國內部分地區(qū)被檢出。比起國內主要流行的保定版BF7、廣州版BA52、北京版 BA276三種毒株，BQ.1.1和XBB逃逸能力更強，傳播速度更快，感染性更強。近日，奧密克戎的“曾孫”XBB.1.5 也引起了廣泛關注，根據美國疾病控制和預防中心 (CDC) 的預測，XBB.1.5亞變體可能成為美國頭號流行毒株，并且其全球流行率正在上升。隨著中國傳統(tǒng)節(jié)日——春節(jié)的臨近，國內將開啟數(shù)十億人次的南北遷徙，大幅度的人口流動將更容易引起交叉感染，根據專家預測，緊接第一波疫情感染后可能在2-3個月迎來第二波感染高峰，由此可見我們需要做好戰(zhàn)勝病毒將是一場持久戰(zhàn)的準備。

眾所周知，感染后的癥狀輕重與免疫力息息相關，免疫力強，感染癥狀較輕，康復速度快；免疫力弱，癥狀嚴重，并且持續(xù)時間長。

人體免疫系統(tǒng)由免疫器官、免疫細胞和免疫分子組成，它們承擔著免疫防御、免疫監(jiān)視和免疫平衡的重擔。免疫系統(tǒng)具有識別和排除抗原性異物、與機體其他系統(tǒng)相互協(xié)調，共同維持機體內環(huán)境穩(wěn)定和生理平衡的功能 [1] 。就目前某些新冠特效藥的表現(xiàn)而言，健康的免疫系統(tǒng)對我們自身打贏這場健康狙擊戰(zhàn)至關重要，NK細胞作為人體免疫力的第一道防線，最先識別并參與戰(zhàn)斗入侵人體的病毒和細胞。NK細胞與人體其他150多種白細胞最大的不同在于它不需要接受免疫系統(tǒng)的特殊指令，也不需要其他細胞的協(xié)同配合，自己就能單獨識別和攻擊外來細胞、癌細胞和病毒。人體內的NK細胞通常處于休眠狀態(tài)，當NK 細胞在檢測到靶細胞感染或惡性轉化的異常信號后就會被激活，一旦被激活，它們會滲透到組織中，分泌穿孔素及腫瘤壞死因子，攻擊腫瘤細胞和病毒感染細胞。

 NK細胞工作原理（圖片來源于網絡）

NK細胞殺傷新冠病毒作用機理
大量臨床試驗結果證明NK細胞對具有免疫逃逸性的乙肝病毒、艾滋病毒、丙肝病毒等病原微生物的感染有一定的抑制效果。盡管NK細胞在新冠肺炎（COVID-19）病理生理學中的特定作用仍有待探索，但越來越多的證據表明，NK細胞和T細胞一樣，對于阻止新冠肺炎的發(fā)生可能起著關鍵作用。

日本生物治療研究所副所長鄧學文博士及其研究組發(fā)現(xiàn)，重癥患者的NK細胞總數(shù)和種類較健康個體顯著減少，甚至耗盡；而在治療后恢復的患者中，NK細胞的數(shù)量和種類會恢復到正常水平。這表明NK細胞的功能耗竭與新冠病毒（SRAS-CoV-2）感染有關[2]。
 

SARS-CoV-2感染的免疫反應示意圖
圖源：https://www.mdpi.com/2227-9059/10/5/1002

新冠病毒感染人體后，組織內的NK細胞、樹突狀細胞、肺泡巨噬細胞迅速聚集。作為先天免疫主力軍的 NK細胞會調節(jié)適應性免疫反應以消除病毒。功能性NK細胞在感染組織中識別病毒時表現(xiàn)為平衡激活，即激活受體表達水平較高，抑制受體表達水平較低。 因此，足夠數(shù)量的活化NK細胞會增加脫顆粒和細胞因子分泌，在早期啟動消除SARS-CoV-2感染細胞的反應，并與DC細胞相互作用以促進適應性免疫反應，如上圖所示。DC細胞識別已經降解的SARS-CoV-2抗原，激活的NK細胞還會分泌一系列細胞因子，如IFN-γ，隨著細胞因子環(huán)境的建立，通過如IL-12的釋放，促進DC細胞的成熟，DCs通過TCR-MHC相互作用將SARS-CoV-2衍生肽呈現(xiàn)給CD4+ T細胞和CD8+ T細胞。 一旦暴露于抗原，Th0 CD4+ T細胞主要向Th1極化，導致細胞因子的釋放，從而促進抗原呈遞到細胞毒性CD8+ T細胞(CTLs)。CTLs可檢測新冠病毒感染細胞，釋放顆粒酶B和穿孔素等細胞毒顆粒，清除病毒; 另一方面，Th2 CD4+ T細胞促進抗原識別的B細胞觸發(fā)體液介導的免疫反應和抗體分泌，參與消除SARS-CoV-2，從而達到清除新冠病毒的效果。

更重要的是，新冠肺炎患者體內的NK細胞數(shù)量與病毒載量下降的速度直接相關，與“低”（≤40細胞/μl）NK細胞數(shù)的新冠患者相比，具有“正常”（40細胞/μl）NK細胞數(shù)的新冠患者病毒載量下降更快，恢復健康也更快。此外，由于健康成人和老年人的NK細胞數(shù)量、含量本身存在基礎差異，因此感染新冠病毒后對成人和老年人的影響也有明顯差異。一直以來，NK細胞的治療方法一直被應用于癌癥治療的研究中，并頗有成效，相關的NK細胞藥物也在全球范圍內大量開展著�；�于現(xiàn)有的臨床數(shù)據結果，科學家們意識到，可以利用NK細胞的自然殺傷能力來對抗新型冠狀病毒，從而避免新冠肺炎病人重癥或者危重癥的發(fā)生。

NK細胞抗新冠病毒研究
疫情發(fā)生三年以來，關于免疫細胞治療新冠病毒感染的臨床報道很多。大量臨床研究發(fā)現(xiàn)，在感染SARS-CoV-2病毒后，NK細胞能夠快速活化并在感染的早期就被“歸巢”到肺部發(fā)揮抗病毒感染的作用。根據美國臨床試驗注冊網站數(shù)據顯示，目前在全球范圍內利用NK細胞抑制新冠病毒感染的臨床試驗注冊有61項，NK細胞抑制新冠病毒感染的研究漸趨火熱。
 

圖源：https://clinicaltrials.gov/

2020年1月29日，Sorrento制藥公司與Celularity細胞治療公司聯(lián)合宣布啟動臨床合作，目的是將CYNK-001（一種異體、胎盤來源的NK免疫細胞療法）的用途擴展到治療和預防冠狀病毒感染的研究中。隨后，美國FDA批準了該療法的新藥臨床試驗申請，用于治療成年新冠肺炎患者。

2020年5月，美國生物技術Celularity公司的NK細胞療法CYNK-001獲得FDA批準在COVID-19成年患者開展臨床試驗的細胞免疫療法。該公司開展了I/II期臨床研究，研究入組了86名COVID-19患者。其中臨床I期試驗和臨床II期試驗均采用臍血NK細胞對志愿者在第1、4和7天進行注射，并將注射用的NK細胞命名為CYNK-001。CYNK-001是一種現(xiàn)成的異基因細胞療法，用于從人胎盤CD34+細胞擴增的CD56+/CD3- NK細胞。

“研究已經證實，在病毒感染過程中，無論病毒種類如何，NK細胞都會強烈的活化。CYNK-001表現(xiàn)了一系列預期的NK細胞的生物活性，包括活化受體NKG2D、DNAM-1的表達，以及自然細胞毒性受體NKp30、NKp44和NKp46的表達，它們與受感染細胞上的應激配體和病毒抗原結合。”Celularity首席科學官Zhang Xiaokui博士總結說：“CYNK-001還顯示了細胞溶解分子穿孔蛋白和顆粒酶B的表達，它們可以殺死被識別的感染細胞。這些功能提示，CYNK-001可以通過消除感染細胞，在限制SARS-CoV-2復制和疾病進展方面，為COVID-19患者從NK治療中獲益。”

2020年4月1日，美國免疫腫瘤學公司 Kleo Pharmaceuticals ，宣布已與Green Cross LabCell（GC LabCell）進行了研究合作，結合雙方的領先技術，開發(fā)治療COVID-19的NK細胞聯(lián)合雙特異性分子療法。

2021年10月25日，《Nature》發(fā)表了Eric Vivier（馬賽-魯米尼免疫學中心）的文章《Clues that natural killer cells help to control COVID》，而Witkowski等就TGF-β1限制了 NK 細胞的抗病毒功能發(fā)表了題為“Untimely TGFβ responses in COVID-19 limit antiviral functions of NK cells”的文章，這兩項研究成果同天發(fā)表于《Nature》雜志。兩篇文章集中探討了NK細胞在抗病毒特別是治療新冠病毒領域的應用價值[3,4]。
 

面對第一波感染，我們幾乎所有人中招，特別是老幼群體更領教了新冠的厲害，隨著國門的打開，對外經濟交流的同時，病毒也隨即而來，我們應該怎樣更好的面對接下來的疫情高峰？NK細胞在新冠病毒免疫中的作用已經得到驗證，我們除加強身體鍛煉提高免疫力外，亦可借助NK細胞在抗病毒免疫中的作用用于預防和治療，特別是年紀大有基礎病的老人和重癥患者體內NK數(shù)量較健康個體顯著減少，隨著科研人員的不懈努力，體外培養(yǎng)的通用現(xiàn)貨型、純因子法NK細胞其特有的普適性和安全性可為你的健康保駕護航。

同立海源生物作為國內十余年專注于細胞和基因治療上游GMP級核心原料試劑研發(fā)生產企業(yè)，始終致力于為生命科學提供可靠的產品與服務，公司研發(fā)生產的NK試劑盒已通過美國FDA DMF II備案，該產品組分原材料均采用公司自產GMP級細胞因子產品制備，并且采用進口藥用包材在GMP制藥環(huán)境生產，不僅能滿足你對高純度、高活率的NK細胞需求，并且能幫助你擺脫對NK細胞安全性的擔憂。
 

產品介紹
同立海源生物自主研發(fā)的AMMS^® NK試劑盒套裝已通過美國FDA DMF II類備案，備案號DMF 035588。該款試劑盒采用自體外周血或臍血細胞中分離得到的單個核細胞，經體外操作使NK細胞活化擴增，最終得到高純度高效應的NK細胞。經過大量的測試數(shù)據表明，該款試劑盒處于國內領先地位。

產品優(yōu)勢
❖ 純細胞因子法，無血清培養(yǎng)
❖ 專利技術，活化和擴增效率高
❖ 試劑盒組分全自產，批次穩(wěn)定性高
❖ GMP制藥級生產環(huán)境，進口藥用包材
❖ ISO9001、ISO13485體系認證
❖ 美國FDA DMF備案

產品性能

圖1：NK細胞擴增數(shù)量
 

圖2：體外擴增的NK細胞對K562細胞的殺傷效果
 

圖3：PBMC培養(yǎng)流式結果

解讀文獻：
[1] 陳淑增，楊翀，邱丹纓主編；謝德秋，田新利，萬巧鳳副主編．病原生物學與免疫學 第2版．武漢：華中科技大學出版社,2015.08：第9頁.

[2]Deng, X.; Terunuma, H.; Nieda, M. Exploring the Utility of NK Cells in COVID-19. Biomedicines 2022, 10, 1002. https://doi.org/10.3390/biomedicines10051002.

[3]https://www.nature.com/articles/d41586-021-02778-y.

[4]Untimely TGFβ responses in COVID-19 limit antiviral functions of NK cells[J]. Nature.