《科学》子刊：自然杀伤细胞“强吻”癌细胞，陷入昏迷

NK细胞，生来便是一个毫不留情的杀手。杀手~

作为先天免疫系统中的重要免疫细胞，NK细胞能够迅速进行防御并直接出击，以其细胞毒性消灭体内的病原微生物以及肿瘤细胞[1]。

而近日，一篇发表在Science Advances期刊上的文章表示，冷酷杀手NK细胞竟然也会干起偷盗的行当！而且偷窃的的对象，正是肿瘤细胞。

加拿大渥太华大学的Mohamed S. Hasim和他的同事们发现，NK细胞表面存在的免疫检查点PD-1并非来自内源性表达，而是NK细胞通过由SLAM受体介导的胞啃作用，从肿瘤细胞的细胞膜上获取的。得到PD-1后，NK细胞的抗肿瘤免疫功能被抑制，不过可以由PD-1抑制剂挽救[2]。

论文首页截图

要论设计PD-1抑制剂的初衷，是为了保全T细胞的抗肿瘤活性，阻断其PD-1/PD-L1通路。而且很长一段时间大家都认为，它也就主要依赖于T细胞来发挥抗肿瘤疗效。

直到后来发现，在使用PD-1抑制剂时，唤醒的不只是T细胞，还有另一群杀手——NK细胞[3]。

不过，NK细胞的抗肿瘤免疫功能为何会被PD-1抑制剂激活，目前还不清楚。虽然在消化道癌、黑色素瘤、肾细胞癌等癌症患者的浸润NK细胞上检测到有PD-1，但其实，NK细胞它自己压根就不会表达PD-1[3-5]！

于是，Mohamed S. Hasim和他的同事们做出一个大胆的猜测。既然无法内源性表达，难道说，NK细胞身上的PD-1取自其它细胞？

他们发现，如果将表面不存在PD-1的小鼠NK细胞，与高表达PD-1的小鼠白血病细胞系（C1498）在体外共培养一段时间，24小时后便可以从NK细胞上检测到PD-1，72小时内PD-1水平进一步增加。而且，肿瘤细胞的PD-1表达水平越高，在共培养后，NK细胞表面存在的PD-1就越多。

本身没有PD-1的NK细胞，与肿瘤细胞共处越久，身上的PD-1越多

相比而言，如果只是单独培养、没有肿瘤细胞的存在，这群NK细胞还是“长”不出来PD-1。

不仅如此，除了PD-1，TCRvβ12、CD45.2、Thy-1.1等同样并非由NK细胞内源性表达的抗原，在与白血病细胞共培养后也出现在NK细胞表面。

这样看来，NK细胞自己没有的东西，比如PD-1，还真可能是从肿瘤细胞上拿过来的。

那么，NK细胞要如何“行窃”呢？

这涉及到NK细胞的一种生物学过程——胞啃作用（trogocytosis）。

奇点糕没写错，你也没看错，真的是叫胞啃。这个名字其实挺形象的，是指淋巴细胞通过免疫突触，从抗原提呈细胞上啃下一部分细胞膜及其表面分子[6]。胞啃的功能目前还不是很清楚，可能与诱导、调节免疫反应有关，或者对其他细胞系统的调控有重要作用。

利用细胞膜染色（CellVue）、荧光标记PD-1（GFP）等技术，研究者们观察到，与淋巴瘤细胞（RMA）共培养时，NK细胞会频繁“强吻”这些肿瘤细胞，啃下一块细胞膜还顺手将肿瘤细胞的PD-1贴到自己身上。

动态成像：mua mua mua mua mua

（绿色：PD-1-GFP）

如果只是与培养肿瘤细胞的洗澡水上清液一同培养，则无法在NK细胞上检测到PD-1。也就是说，NK细胞需要和肿瘤细胞本尊贴贴才能获得PD-1，外泌体、可溶性分泌蛋白啥的不管用。

而且，一旦通过抑制ATP合成或肌动蛋白聚合来阻断NK细胞的胞啃作用[7,8]，NK细胞表面的PD-1水平便大幅度降低。

不让亲亲，就没有PD-1

进一步研究发现，一种在NK细胞、T细胞、B细胞上大量表达的细胞表面分子——SLAM受体，介导了NK细胞对肿瘤细胞的胞啃作用。

虽然没整明白NK细胞窃取PD-1是否有什么目的，还是说肿瘤细胞有意而为之。但可以确定的是，从肿瘤细胞上啃下来PD-1后，NK细胞会陷入“沉睡”。

研究者们先是在正常表达PD-1的淋巴瘤小鼠模型中观察到，与体外实验结果一致，只有位于肿瘤微环境中的浸润NK细胞能够“就地取材”，通过胞啃作用从肿瘤细胞表面获得PD-1。其它的NK细胞则不会额外获得PD-1。

接下来，他们对NK细胞的抗肿瘤免疫活性进行了一系列研究。结果发现，在不表达PD-1的淋巴瘤小鼠模型中，NK细胞能够显著抑制肿瘤生长。一旦NK细胞通过胞啃作用从表达PD-1的肿瘤细胞上获取PD-1后，其抗肿瘤免疫功能就会受到抑制；而使用PD-1免疫抑制剂可以“唤醒”小鼠的这些NK细胞，恢复其活性。

PD-1会抑制NK细胞的抗肿瘤活性

（RMA-S-Pdl1：不表达MCH I 的淋巴瘤细胞，突出NK细胞的效果；NCG小鼠：没有NK细胞）

最后，研究者们对28名多发性骨髓瘤患者骨髓中的NK细胞进行分析，同样观察到，NK细胞能够通过胞啃作用从肿瘤细胞上获得PD-1，甚至还能把肿瘤标志物（浆细胞上的CD138）也拿过来。

将多发性骨髓瘤患者骨髓中的NK细胞上的CD138、PD-1共染色

总体而言，Mohamed S. Hasim和他的同事们发现，NK细胞虽然无法内源性表达PD-1，但可以通过由SLAM受体介导的胞啃作用，从肿瘤细胞的细胞膜上获取PD-1等表面分子。获得PD-1后，NK细胞的抗肿瘤免疫功能受到抑制，用PD-1抑制剂可以有效恢复其活性。

这项研究成果，一方面为我们展示了一种细胞之间十分有趣的交流方式，破解NK细胞获取PD-1的特殊途径。更重要的是，这有利于我们更好地了解，PD-1抑制剂是如何作用于不同种类的免疫细胞，而不局限于T细胞，或为肿瘤免疫疗法提供些新想法。

所以，胞啃这一“吻”，究竟是NK细胞主动行窃、欲取PD-1，还是肿瘤细胞故意设局，用PD-1给NK细胞下了迷魂药？

参考文献：

[1]Vivier E, et al. Innate or adaptive immunity? The example of natural killer cells. Science. 2011;331(6013):44–49. doi: 10.1126/science.1198687.

[2]https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abj3286

[3]Hsu J, et al. Contribution of NK cells to immunotherapy mediated by PD-1/PD-L1 blockade. J Clin Invest. 2018 Oct 1;128(10):4654-4668. doi: 10.1172/JCI99317. Epub 2018 Sep 10. PMID: 30198904; PMCID: PMC6159991.

[4]S. J. Judge, et al, Minimal PD-1 expression in mouse and human NK cells under diverse conditions. J. Clin. Invest. 130, 3051–3068 (2020).

[5]Z. Davis,et al, Low-density PD-1 expression on resting human natural killer cells is functional and upregulated after transplantation. Blood Adv. 5, 1069–1080 (2021).

[6]Joly E, Hudrisier D. What is trogocytosis and what is its purpose?[J]. Nature immunology, 2003, 4(9): 815.

[7]L. M.et al, Intercellular transfer and supramolecular organization of human leukocyte antigen C at inhibitory natural killer cell immune synapses. J. Exp. Med. 194, 1507–1517 (2001).

[8]M. Hamieh, et al, CAR T cell trogocytosis and cooperative killing regulate tumour antigen escape. Nature 568, 112–116 (2019).