造血干細胞移植后的同種異體 NK 細胞過繼移植顯示出良好的移植物抗白血病療效和良好的安全性。盡管同種異體 NK 細胞療法（包括 CAR-NK 細胞療法）在某些血液系統(tǒng)惡性腫瘤中已顯示出臨床益處，但其在實體瘤中的臨床療效仍有限，這是由于它們在腫瘤微環(huán)境（TME）中的歸巢和功能效率低下所致。
此外，轉化生長因子β（TGFβ）和激活素 A（activin A）抑制 NK 細胞的功能和增殖，限制了 NK 細胞療法的療效。
2025年3月21日，西班牙龐培法布拉大學的研究人員在 Nature 子刊 Nature Immunology 上發(fā)表了題為：Enhancing human NK cell antitumor function by knocking out SMAD4 to counteract TGFβ and activin A suppression 的研究論文。
該研究表明，敲除 SMAD4 基因，能夠通過對抗轉化生長因子β（TGFβ）和激活素 A（activin A）對人類 NK 細胞的抑制作用，增強人類 NK 細胞的抗腫瘤功能。
大多數(shù)實體瘤對 NK 細胞的滲透性較差，部分原因是腫瘤微環(huán)境（TME）中的腫瘤細胞和其他調節(jié)細胞產(chǎn)生的抑制性細胞因子——轉化生長因子β（TGFβ）的影響。
活化的 TGFβ 與 TGFβ Ⅱ型受體二聚體（TGFβRII）結合，隨后募集并激活Ⅰ型受體（TGFβRI），形成四聚體受體復合物。經(jīng)典的信號傳導始于 SMAD2 和 SMAD3 受體的磷酸化，隨后它們與 SMAD4 形成復合物并轉移到細胞核，在那里它們調節(jié)細胞類型特異性轉錄因子、共激活因子和共抑制因子的活性。此外，SMAD2/SMAD3 還能與包括轉錄中介因子 1γ（TIF1γ 或 TRIM33）、IKKα 或 DROSHA 在內的其他伙伴相互作用，從而調節(jié)造血細胞或上皮細胞中 TGFβ 依賴性的細胞增殖和遷移。除了 SMAD2/SMAD3 之外，TGFβ 還能以一種依賴于環(huán)境的方式通過絲裂原活化蛋白激酶、PI3K/Akt 以及小 GTP 酶來傳遞信號。
在 NK 細胞中，TGFβ 通過依賴于 SMAD2/SMAD3/SMAD4 的信號傳導途徑限制干擾素γ（IFNγ）的產(chǎn)生和細胞毒性，同時誘導組織駐留標志物（例如 Hobit、CD103、CD49a 和 TRAIL）的表達，且這一過程獨立于 SMAD4。TGFβ 還能抑制 NK 細胞的增殖以及活化受體（NKp30 和 NKG2D）的表達，盡管其中的信號傳導中間體尚不清楚。
除了 TGFβ 外，SMAD4 還參與 TGFβ 超家族其他成員的信號傳導，包括激活素（activin）和骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP）。而激活素和骨形態(tài)發(fā)生蛋白對 NK 細胞抗腫瘤功能的影響研究甚少。
在臨床前研究中已對多種 TGFβ 通路抑制劑進行了評估，其中幾種已推進到臨床開發(fā)階段。然而，系統(tǒng)性使用 TGFβ 抑制劑表現(xiàn)出依賴于腫瘤微環(huán)境和腫瘤類型的效果，通常需要與細胞毒性治療（例如化療或免疫治療）聯(lián)合使用，這會增加不良事件的風險。規(guī)避 TGFβ 對 NK 細胞功能抑制作用的替代方法，包括臨床前研究中測試通過基因工程敲除 TGFβRII 或表達具有顯性負性的 TGFβRII 。
盡管在小鼠中，Smad4 缺失會損害 NK 細胞的成熟和穩(wěn)態(tài)，且與 TGFβ 無關，但在遺傳性出血性毛細血管擴張癥患者中，雜合性 SMAD4 功能缺失突變對 NK 細胞庫沒有顯著影響。
因此，在這項新研究中，研究團隊探索了在人類 NK 細胞中利用 CRISPR-Cas9 基因編輯技術敲除 SMAD4 ，是否能夠增強其對 TGFβ 的抗性，并通過利用 TGFβ 驅動的組織駐留特性來增強其抗腫瘤效力。
研究結果顯示，SMAD4 基因敲除的 NK 細胞對 TGFβ 和激活素 A 的抑制具有抗性，保持了其細胞毒性、細胞因子分泌以及 IL-2/IL-15 驅動的增殖能力。無論是作為單一療法還是與腫瘤靶向治療性抗體聯(lián)合使用，它們都表現(xiàn)出增強 NK 細胞的腫瘤浸潤能力和腫瘤生長控制能力。
值得注意的是，SMAD4 基因敲除的 NK 細胞的表現(xiàn)優(yōu)于用 TGFβ 抑制劑處理的對照組 NK 細胞，這突顯了維持 SMAD4 獨立的 TGFβ 信號傳導的益處。
SMAD4 基因敲除使多種 NK 細胞平臺對 TGFβ 具有抗性，包括 CD19-CAR NK 細胞、干細胞來源的 NK 細胞和 ADAPT-NK 細胞。
總的來說，這些發(fā)現(xiàn)表明，敲除 SMAD4 是增強 NK 細胞抗腫瘤活性的一種通用且極具吸引力的新策略，為改進基于 NK 細胞的癌癥免疫療法開辟了新途徑。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41590-025-02103-z
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