殺病毒、調節免疫、抑制纖維化，全面透視NK細胞在新冠肺炎的應用

12月來，已經有12位共和國兩院院士離開了我們，特別是上海藥物所原所長蔣華良院士，才57歲，這讓我們不得不對新冠再次提高認識和警惕。

但是我們面臨的窘境是，一方面我們沒有有效阻斷新冠傳播的辦法，另外一方面如何防止新型冠狀病毒破壞宿主免疫穩態，刺激過度活躍的促炎反應，最終導致重癥的方法依然欠缺。

那么即便奧密克戎的低致病性，我們也要面對絕對數量上大量的死亡病例。

在針對過度活躍的促炎反應中，科學家提出的一個模型表明，新型冠狀病毒可以有效地避開免疫系統，這種免疫逃逸導致無限制的新型冠狀病毒復制，最終導致過度激活的促炎反應。

NK細胞作為病毒感染的重要前線應答者，在先天免疫反應中至關重要。NK細胞受體影響新型冠狀病毒的清除和新冠肺炎級數，此外，高NK細胞計數與病毒載量下降相關，新型冠狀病毒病毒RNA脫落持續時間短，抗體反應更強，新冠肺炎患者存活率更高。

2022年4月26日，日本生物治療研究所在國際期刊《Biopharmaceuticals》上發布了一篇《探索 NK 細胞在 COVID-19 中的效用》的研究結果。

因此，增加功能性NK細胞的數量可能有助于通過在早期階段消除新型冠狀病毒感染的細胞和抑制疾病進展來控制新冠肺炎。

NK細胞

NK細胞是先天免疫細胞，在針對病毒病原體和癌癥的免疫監測中發揮重要作用，同時也調節適應性免疫反應。

NK細胞通過各種機制殺死受到病毒侵擾的靶細胞：

• 穿孔素和顆粒酶或死亡受體通過細胞毒性脫顆粒作用直接裂解靶細胞；
• 產生炎性細胞因子，如干擾素-γ (IFN-γ)和腫瘤壞死因子-α (TNF-α)，導致靶細胞的間接消除；
• CD16的表達，其允許檢測抗體包被的靶細胞，從而導致NK細胞引導的抗體依賴性細胞毒性(ADCC)；
• 通過與其它免疫細胞如單核細胞相互作用，誘導IFN-γ產生并增強細胞毒性。

新冠肺炎患者NK細胞失調

急性新型冠狀病毒感染影響循環NK細胞的數量及其表型。

由于局部和全身炎癥，新冠肺炎患者中的NK細胞的特征在于歸因于細胞活化和炎癥以及細胞衰竭和低反應性的信號。NK細胞表型的這些改變決定了在IFN-γ和TNF-α產生、脫粒溶細胞潛力和控制病毒復制能力方面NK細胞效應子功能的損傷。

機體對新型冠狀病毒的免疫反應是新冠肺炎嚴重程度和結果的關鍵決定因素。

NK細胞的失調與新冠肺炎的嚴重程度密切相關。

• 外周血中NK細胞的減少可能是由于新型冠狀病毒對NK細胞的直接感染和/或感染過程中活化誘導的NK細胞死亡，以及NK細胞向受影響組織的動員/歸巢。新型冠狀病毒感染可通過例如病毒刺突蛋白上調抑制性受體NKG2A的表達來損害NK細胞功能。
• NK細胞的I型干擾素應答受損已在新型冠狀病毒感染中得到證實。
• 過度炎癥反應，如升高的IL-6水平和TGF-β的過早產生或其他未知的可溶性血漿成分，也可能導致NK細胞的損傷。
• 對宿主對病毒感染反應的轉錄組數據集的分析揭示了IL-15/IL-15RA軸在免疫失調中起作用，其中新冠肺炎患者的NK細胞長期暴露于高循環IL-15水平會引發NK細胞功能障礙。

NK細胞是病毒感染的第一反應者。新型冠狀病毒感染后，局部先天免疫細胞如組織常駐的NK細胞、樹突狀細胞和肺泡巨噬細胞，在新型冠狀病毒感染的組織中迅速反應，啟動免疫反應以消除病毒。

在識別新型冠狀病毒感染的細胞后，功能性NK細胞表現出平衡的活化，其中活化受體的表達水平高，而抑制性受體的表達水平低。

因此，足夠數量的活化功能性NK細胞發揮增強的脫粒和細胞因子分泌，并啟動先天細胞毒性功能，以在早期階段消除新型冠狀病毒感染的細胞。

新冠肺炎患者NK細胞的失調不僅導致不能直接清除新型冠狀病毒感染的細胞，還間接損害了調節適應性免疫反應的NK細胞與DCs的串擾。因此，未能提供足夠的CTL-和抗體-介導的新型冠狀病毒清除使病毒持續復制和傳播，導致單核細胞和粒細胞的進一步募集。結果，隨著新型冠狀病毒感染的細胞和炎性髓樣細胞在病毒感染部位的逐漸積累，出現了對免疫系統的過度和長期刺激，這又導致細胞因子和趨化因子的產生，并導致炎性髓細胞的進一步募集。這些過程中促炎細胞因子釋放失調，水平升高，導致過度炎癥和組織損傷（下圖），在嚴重和危急的新冠肺炎患者中出現了免疫反應失調的情況。

事實上，重癥新冠肺炎患者的肺部被異常激活的巨噬細胞和中性粒細胞高度浸潤，而T細胞和NK細胞的數量沒有顯著增加。相比之下，在輕度新冠肺炎患者中，更多的NK細胞和T細胞積聚，而中性粒細胞和巨噬細胞較少，這表明NK細胞不參與ARDS中觀察到的過度炎癥反應，但可能促進免疫-免疫細胞相互作用，以防止過度炎癥和組織損傷。

因此，在新冠肺炎，NK細胞在從有效免疫反應向有害免疫反應的轉變中起著關鍵作用。足夠數量的功能性NK細胞可以加強對新型冠狀病毒感染的免疫監測。較高數量的NK細胞與病毒載量下降較快相關，病毒RNA脫落持續時間更短，抗體反應更好，新冠肺炎患者存活率更高。

基于NK細胞的新冠肺炎療法

NK細胞不僅在直接對抗新型冠狀病毒感染中是重要的效應物，也間接通過調節適應性免疫反應來減少與樹突狀細胞的交叉感染，并抑制纖維化進程。

已經在新冠肺炎患者中觀察到NK細胞的失調，這些細胞表現出衰竭和功能障礙，NK細胞功能障礙與新型冠狀病毒易感性增加有關，表明NK細胞的失調可能導致新冠肺炎的惡化。

因此，基于功能性NK細胞的治療可能提供對抗新冠肺炎疫情的潛在治療策略。

事實上，已經有多個針對新冠肺炎患者的NK細胞療法臨床試驗在進行(下表) 。

NK細胞(CYNK-001)治療新冠肺炎患者的I/II期臨床試驗的早期結果(NCT04365101)最近有報道。CYNK-001是一種冷凍保存的同種異體現成NK細胞產品，來源于胎盤CD34+細胞。在關注給藥安全性的I期試驗中，患者接受多達三次CYNK-001輸注。到目前為止接受治療的6名患者中有4名在報告時已經進行了評估。在4名患者中，所有輸注都具有良好的耐受性，并表現在首次輸注CYNK-001后氧合作用有所改善，影像學有改善，3名患者在首次輸注后平均隨訪16天出院。《免疫學前沿》和《人類疫苗與免疫治療》系列研究：NK細胞過繼轉移增強內源性免疫，通過抑制病毒而提供臨床益處

正在進行的新冠肺炎NK細胞療法臨床試驗

編號	NK細胞	入組	階段	標識符	狀態	位置
1	未知	未知	1	NCT04280224	招聘	中國
2	從臍帶血中富集并基因工程化的同種異體NKG2D-ACE2 CAR-NK細胞	發病時間< 14天	1/2	NCT04324996	招聘	中國
3	誘導多能干細胞(iPSC)衍生的NK細胞	住院病人	1	NCT04363346	完成	美國明尼蘇達州
4	人胎盤CD34+來源的和培養擴增的NK細胞	中度疾病	1/2	NCT04365101	進行中，不招募	美國新澤西州
5	新冠肺炎康復供體的同種異體NK細胞	癥狀發作< 10天	1/2	NCT04578210	招聘	西班牙
6	未知	未知	1	NCT04634370	尚未招聘	巴西
7	CD34+造血干細胞來源的同種異體NK細胞	住院病人	1	NCT04900454	招聘	美國西雅圖

基于NK細胞的療法可能有助于通過在疫苗接種或先前感染后由NK細胞介導的保存的ADCC來快速控制和清除病毒感染，從而減輕疾病的嚴重性。

盡管疫苗和抗病毒藥物在減輕感染和加速新型冠狀病毒病毒清除，以及降低死亡率方面具有不可估量的價值。然而，患有免疫缺陷疾病的個體(例如，器官移植和免疫缺陷患者)可能無法產生有效的免疫反應。基于NK細胞的療法，可能為對當前保護策略無反應的患者提供替代策略，為未來的大流行做準備。

此外，新冠肺炎感染后NK細胞的失調可能是由于I型IFN應答受損，如I型干擾素缺乏，或升高水平的促炎細胞因子，如IL-6和/或TGF-β。因此，針對對免疫調節劑有反應的人群，如用INF-α或INF-β或Tocilizumab治療，結合基于NK細胞的療法，是有吸引力的。

基于NK細胞的新冠肺炎治療的基本原理必須基于治療干預的時機和疾病的嚴重程度，這是由有益的抗病毒作用和潛在的有害病理作用之間的平衡決定的。

基于NK細胞的療法在感染早期會更有效，以便啟動有效的免疫反應來防止疾病的發展。通過與髓樣細胞的相互作用，對NK細胞的調節功能進行免疫調節，特別是對抗病毒感染的單核細胞和巨噬細胞(它們產生大量促炎細胞因子和趨化因子，導致局部炎癥和危險的全身性炎癥反應)，可用作進行性新冠肺炎的輔助治療，從而減輕疾病的嚴重程度。

未來方向和結束語

新型冠狀病毒的迅速傳播和新冠肺炎的前所未有的性質要求全世界采取緊急應對措施。

預防感染、疫苗和抗病毒藥物對結束這種新冠肺炎疫情很重要。

迄今為止積累的大量數據強調了這樣一個事實，即對新型冠狀病毒感染的免疫反應在形成新冠肺炎的臨床過程中起決定性作用，NK細胞在控制病毒感染中很重要。

值得注意的是，新型冠狀病毒清除率、抗體反應和新冠肺炎進展與NK細胞狀態相關，而NK細胞功能障礙與新型冠狀病毒易感性增加有關。

因此，基于NK細胞的療法具有足夠的抗病毒能力和很強的安全性，可以通過抑制病毒、促進精細調節的免疫反應和抑制纖維化進程，促進這些細胞在改善新冠肺炎病治療中的快速應用。