医药生物行业深度报告：NK细胞为免疫系统先锋队，关注其细胞免疫疗法

证券研究报告·行业深度报告·医药生物 NK细胞为免疫系统先锋队，关注其细胞免疫疗法 证券分析师：朱国广 执业证书编号：S0600520070004联系邮箱：zhugg@dwzq.com.cn二零二三年四月 目录 一、NK细胞疗法简介 二、基于NK细胞的创新性临床治疗策略三、海外NK细胞疗法产业的发展现状四、国内NK细胞疗法的代表企业 五、风险提示 一、NK细胞疗法简介 自然杀伤细胞（Naturalkillercell，NK细胞）是淋巴细胞的一个亚群，是人体固有免疫的重要组成部分，也是抵御病毒感染和肿瘤细胞的第一道防线。NK细胞无须抗原的预先刺激与活化即能够直接杀伤被病毒感染的自身细胞或者肿瘤细胞，因此称为自然杀伤细胞。常用的人类NK细胞表型标志是CD56+CD16+CD19-CD3-，不表达T细胞和B细胞所特有的膜表面分子。NK细胞体积较大，胞浆中含有较为粗大的嗜苯胺细胞颗粒，故又称大颗粒淋巴细胞。 NK细胞来源于造血干细胞，分布广泛。NK细胞约占外周血淋巴细胞的10%~15%，由造血干细胞分化而来，具有独立于T细胞和B细胞之外的发育途径。NK细胞广泛分布于骨髓、外周血、肝、脾、肺和淋巴结等。其中，以外周血和脾、淋巴结中NK细胞活性最高。 NK细胞可以分为两个亚群。根据人类NK细胞表达CD56分子的表面密度，可以将NK细胞分为CD56bright和CD56dim两个亚群。CD56dimNK细胞占外周血NK细胞的90%，为终末分化的NK细胞亚群，以杀伤功能为主，具有很强的细胞毒性。CD56brightNK细胞约占外周血NK细胞的10%，为中间期过渡分化的NK细胞亚群，以分泌细胞因子为主，细胞毒活性较低。 自然杀伤细胞：直接杀死靶细胞 先天性免疫：第一时间进行的快速反应 NK细胞的分化过程及功能 淋巴系祖细胞 杀伤性T淋巴细胞：经由表面蛋白质作用杀死靶细胞 辅助性T细胞：分泌细胞因子 ，激活B细胞和巨噬细胞 浆细胞/效应B细胞：释放大量抗体 适应性免疫：需要时间进行扩增的慢反应 NK细胞的分型 NK细胞无需抗原预先致敏即可快速反应并非特异性产生杀伤效果。与人体其他150多种白细胞都不同，NK细胞单独就能识别和攻击外来细胞 、癌细胞和病毒，其作用特点如下： 无需抗原致敏、或抗体参与，启动时间最快 不被主要组织相容性复合体（MHC）限制，具有强大的杀伤功能 具有很强的免疫调节功能，与机体其他多种免疫细胞相互作用 细胞种类 免疫类型 作用特点 劣势 NK细胞 先天性免疫 无需事先活化，就可以非特异性直接杀伤肿瘤细胞和病原体。这种天然杀伤活性既不需要抗原致敏， 也不需要抗体参与，且无MHC限制 不会生成免疫记忆或产生长期保护性免疫 T细胞 适应性免疫 抗原刺激下，Ｔ细胞经过多次分裂增殖，形成效应性Ｔ细胞。效应性Ｔ细胞的存活期短，具有杀伤靶细胞的能力，但必须与靶细胞结合才能产生免疫效应 许多癌细胞下调MHCI分子的表达，使得杀伤性T细胞无法检测 B细胞 适应性免疫 浆细胞可合成、分泌抗体（免疫球蛋白），抗体在血液中循环。通过抗体与抗原结合，可中和毒素，抑制细菌或靶细胞的代谢，溶解靶细胞，从而清除相应抗原并促进巨噬细胞吞噬抗原 需要先受到抗原刺激后，然后增殖分化为大量浆细胞，再合成抗体 DC细胞 适应性免疫 细胞表面积大，且有丰富的MHCⅡ类分子，所以捕获抗原和递呈抗原的能力很强 吞噬能力较弱 不同免疫细胞的作用特点NK细胞免疫反应速度较快 NK细胞：T细胞作出反应前的“吹哨人” 数据来源：细胞知识库，Cusabio，东吴证券研究所5 NK细胞主要通过以下机制实现其杀伤功能： 1.分泌杀伤介质：穿孔素（Perforin）、颗粒酶（Granzyme）、颗粒溶素（Granulysin）等具有细胞毒性的溶解性颗粒，诱导靶细胞凋亡。 2.释放可溶性NK细胞毒因子（NKCF）：NKCF与靶细胞表面的NKCF受体结合后，可选择性杀伤和裂解靶细胞。 3.通过表达膜TNF家族分子的杀伤效应：NK细胞可以通过膜TNF家族分子（FASL，TRAIL、mTNF等）与靶细胞膜配体结合诱导靶细胞凋亡。 4.介导ADCC效应：NK细胞表面表达FcγR受体，与靶细胞表面的IgG抗体结合，产生抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（ADCC）。 5.分泌细胞因子，发挥免疫调节功能：合成多种小分子蛋白质，比如淋巴因子等，与其他免疫细胞相互作用形成免疫应答。 NK细胞表面表达大量的受体蛋白，根据其功能可分为两个亚群 ：活化性受体和抑制性受体，两者信号的平衡，决定NK细胞最终的功能。 ①健康状态下（稳态模式），自身MHCI类分子抑制NK细胞活性，使机体免受NK细胞的攻击。 ②病毒感染时NK细胞通过其表面受体直接识别感染细胞表达的病毒蛋白，从而诱导NK细胞活化（“非我”模式） 。 ③当病毒感染或肿瘤发生时靶细胞表面自身MHCI类分子水平下调，导致抑制性信号减弱，从而诱导NK细胞活化（“丢失自我"模式）。 ④在应激状态下（如感染、肿瘤、炎症、损伤等），靶细胞上调活化性受体的配体分子的表达，活化性信号“战胜"抑制性信号从而诱导NK细胞活化（“诱导自我”模式） 人类NK细胞抑制性受体主要有免疫球蛋白样杀伤受体（KIR）和C型凝集素样受体（KLR）。NK细胞活化性受体包括天然细胞毒受体（NCR）、KLR、KIR、细胞因子受体、膜整合素分子和其他活化性受体。 循环的NK细胞通常处于休眠状态。一旦被活化，它们会渗透到组织中，分泌穿孔素及肿瘤坏死因子，攻击肿瘤细胞和病毒感染细胞。 活化性和抑制性信号的平衡决定NK细胞的功能 NK细胞最早发现于1975年，随后便不断开发NK细胞在肿瘤免疫治疗中的临床应用。 更好地应用NK细胞于临床治疗中仍需要克 服几个挑战： 阻断抑制性受体的激活，从而保留NK细胞活性 消除调节性T细胞（TReg）对NK细胞 的抑制作用 使NK细胞可以穿梭至实体瘤 大实体瘤通常包含大量低氧浓度的区域，需要克服在缺氧的肿瘤微环境中的活性丧失 中和免疫抑制性因子，比如肿瘤细胞分泌的转化生长因子β（TGFβ） 消除髓源性抑制细胞（MDSCs），他们会抑制免疫抑制，促进肿瘤逃避免疫监控。 提供必需的生长因子和细胞因子，从而维持NK细胞的激活、增殖和存活。 30年间关于NK细胞激活受体/共同受体的主要发现 红色：来自AlessandroMoretta研究小组的贡献；蓝色：来自其他小组的贡献。 二、基于NK细胞的创新性临床治疗策略 基于NK细胞的创新性临床治疗策略 随着近年来肿瘤免疫疗法、细胞疗法、基因编辑等新技术不断获得突破，基于NK细胞的抗肿瘤创新疗法逐渐展现出了巨大临床潜力，可分为5种策略： 1)细胞因子疗法：向患者输注IL-2、IL-15等细胞因子以激活体内NK细胞活性。 2)NK细胞过继性疗法（AdoptiveCellTransferTherapy，ACT）：向患者输注健康的经活化的NK细胞，其中回输的NK细胞在体外经过IL-2、IL-15等细胞因子的活化处理。 3)基因工程NK细胞疗法：向患者输注基因改造的NK细胞，例如嵌合抗原受体修饰的NK细胞（CAR-NK）。 4)单克隆抗体疗法：根据抗体的靶向不同，可以分为两类：a）采用靶向肿瘤相关抗原的治疗性抗体，例如靶向表皮生长因子受体（EGFR ）的西妥昔单抗（Cetuximab）、靶向CD20的利妥昔单抗（Rituximab），通过NK细胞诱导ADCC效应达到治疗目的；b）采用直接 靶向NK细胞抑制受体的抗体，例如靶向NKG2A的莫那利珠单抗（Monalizumab），增强NK细胞的杀伤力。 5)NK细胞衔接器（Engager）：多特异性抗体同时靶向肿瘤细胞抗原以及NK细胞活化受体，将NK细胞和肿瘤细胞“拉拢”在一起，进而触发NK细胞破坏肿瘤细胞和分泌细胞因子来杀伤肿瘤细胞。 NK细胞治疗提高免疫力，降低患癌症和病毒感染的风险 随着NK细胞活性降低 癌症发病率增高 即使身体健康，NK细胞的数量 及活性也会随年龄下降 NK细胞免疫疗法的作用 癌症发病率 年龄 细胞免疫疗法简介 细胞免疫疗法：采集人体自体或者异体免疫细胞，经过体外激活和培养，使其细胞活性化并增殖数百至数千倍，然后再通过点滴回输到患者体内，从而直接杀伤肿瘤和突变细胞、或者激发增强机体免疫反应。传统药物研发，致力于研制可以规模化生产的产品以供所有适用的病人使用。而细胞治疗是从一个或多个人体组织中提取有特定性能的细胞并加以适当数目扩增或功能改进，重新输入患者体内 ，用以针对某一个特定的病人进行个性化治疗的方案。 NK细胞免疫疗法的技术流程大纲 NK细胞疗法的技术流程与 其他免疫细胞类似，包括三部分：细胞源取、扩增生产 、临床投用。 由于使用自体细胞、对病人 身体负担小而备受瞩目。 被广泛探索于各种癌症的辅 助治疗：血液系统肿瘤、神经母细胞瘤、卵巢肿瘤、横纹肌肉瘤、乳腺癌、胃癌等 。 为了生产充足且高质量的 NK细胞，已有多种细胞来 源方式用于满足免疫治疗需 求。 细胞获取 扩增生产 临床投用 NK细胞的四种获取途径 PB-NK：从外周血单核细胞（PBMC）中扩增NK细胞。原代PB-NK可以通过采集抗凝人外周全血，再按标准流程离心分离后获得。PBMC是NK细胞的主要来源，也是NK细胞过继性疗法最常使用的细胞源获取法。然而PBMC中NK细胞的比例仅为10-15%。因此需要体外扩增，主要分为四种技术：无细胞纯因子、饲养层细胞联合细胞因子、膜颗粒以及基因修饰。 NK细胞系：从细胞系中扩增NK细胞。有多种NK细胞系可选：NK-92,NKG,NKL,KHYG-1,YT,NK-YS,SNK-6,和IMC-1。这些细胞系取自于白血病或淋巴瘤患者，同时它们便于获取、培养和进行基因操 。目前只有NK-92细胞系用于了NK细胞免疫治疗的临床研究，其余正在进行临床前研究。NK-92细胞表达高水平的颗粒酶B和穿孔素等效应分子，并且表达相对大量的激活受体和较少的抑制受体，展现优异的细胞毒性。 iPSC-NK：从诱导性多能干细胞（iPSC）或者胚胎干细胞（ESC）中扩增NK细胞。多能干细胞（PSC ）衍生的NK细胞不仅具有原代NK细胞和NK细胞系的优点，而且规避了它们的问题。PB-NK和UCB-NK细胞很容易获得，但扩增的NK细胞的数量和纯度受供体的影响很大，而且产物通常是异质的。NK细胞系的细胞是同质的，在治疗患者时往往需要抑制此类细胞的增殖；然而，这种抑制也会影响抗肿瘤活性。iPSC或ESC衍生的NK细胞已受广泛关注，因为它们可以提供均质的、具有高细胞毒性，允许现货生产。 UCB-NK：从脐带血中扩增NK细胞。虽然相较于外周血来源的NK细胞（PB-NK），UCB-NK细胞表达了较低水平的激活性受体、粘附分子和IL-2Ra，以及较高水平的抑制性受体，但是UCB中的NK细胞占占高于外周血，约占15-20%。且在离体扩增的UCB-NK细胞的细胞毒性与PB-NK细胞相似。 数据来源：Cytotherapy，NatureCellular&MolecularImmunology，东吴证券研究所13 NK细胞的生产制造存储流程 筛选不来自不同细胞源或供者的NK细胞，选择其合适的扩增培养工艺， 最大限度地提高NK细胞的产量和活性， 实现“现货、定制、自支持” 目标是达成NK细胞生产的全自动化过智能工厂，包含三个步骤的流水线制造： 1.细胞加工和储存，包括细胞来源选择、分离和冷冻保存 2.扩展和功能改进，包括NK细胞培养、基因工程、品控体系和包装 3.产品储存，产品进行低温保存 在生产过程中使用质量控制系统，涉及自动采样、测试结果评估、和智能调整的生产过程。 与质量控制系统交互的监控系统，对样品、试验和工艺运行参数的所有信息进行监控。 数据来源：NatureCellular&Mo