四特异性抗体联合体外扩增NK细胞输注用于改善食管癌控制的开发与临床前评价

Development and preclinical evaluation of tetraspecific antibodies in combination with ex vivo expanded NK cells infusion for improved control of esophageal cancer

作者信息Yafei Liu, Xueyuan Fan, Xueyang Zuo, Jiaqi Zhao, Yu Wang, Bin Wu, Yinliang Sheng, Lan Huang, Feng Li, Yu Qi
PMID42914560
发布时间2026-10-22
DOI10.1136/jitc-2026-015492

实验完整度

高

包含患者样本转录组测序、多种ESCC细胞系体外功能验证、NK细胞RNA测序及皮下和转移性动物模型体内验证,并有机制验证。

主要模型

人ESCC细胞系KYSE-150、EC-109、TE-1、EC-1、KYSE-70、KYSE-410 患者外周血来源体外扩增NK细胞 BALB/c裸鼠皮下ESCC异种移植模型 BALB/c裸鼠尾静脉转移模型

重点核对

NK细胞来源于患者外周血,经IL-2和饲养细胞体外扩增7天,CD3⁻CD56+比例46.4–84.0% 体外细胞毒性实验E:T比0.5:1、1:1、5:1、10:1,抗体浓度25 nM至梯度稀释,每组三个生物学重复 皮下模型于肿瘤体积50–100 mm³或200 mm³开始治疗,每组n=5,每周一次共三次,NK细胞5×10⁶/鼠静脉注射,抗体30 μg/鼠静脉注射 转移模型尾静脉注射1×10⁶ KYSE-150-luc细胞,第14和21天输注NK细胞,第16和23天给予抗体 比较分析限制在同一供者来源NK细胞内部进行,以避免批次效应

摘要

背景:食管鳞状细胞癌(ESCC)高度异质,导致药物疗效有限和耐药。抗体治疗因应答率低而获益有限。靶向多种肿瘤抗原和自然杀伤(NK)细胞受体的多特异性抗体可能克服这些挑战,但其在ESCC治疗中的有效性尚不清楚。方法:对ESCC患者样本进行转录组测序和数据库分析以鉴定肿瘤抗原。设计靶向肿瘤抗原和NK细胞表面标志物的多特异性抗体。应用快速蛋白液相色谱和表面等离子体共振进行抗体质量控制。使用多种ESCC细胞系和来自不同供者的NK细胞,通过流式细胞术评估NK细胞细胞毒性和活化。使用免疫荧光测定确认共定位。进行转录组测序、流式细胞术和蛋白质印迹以探索分子机制。建立皮下和转移性异种移植肿瘤模型,以评估抗体联合NK细胞过继转移的体内抗肿瘤疗效。结果:EGFR的表达在所有ESCC样本中持续高表达,而MET在复发性ESCC中特异性上调,数据库也验证了两种抗原在肿瘤组织中的过表达。成功工程化抗体以实现多抗原结合。与仅NK组相比,四特异性抗体在体外显著增强NK细胞对ESCC和紫杉醇耐药细胞系的细胞毒性,最高达30%。转录组分析和实验验证表明,抗体触发免疫激活通路并增加NK细胞中肿瘤坏死因子-α、干扰素-γ和颗粒酶B的表达,但也诱导NK细胞耗竭。在体内,与对照相比,四特异性抗体联合NK细胞输注发挥优越的抗肿瘤疗效,早期模型肿瘤体积减少82.3%,晚期模型减少65.7%。在转移性肿瘤模型中也观察到治疗效果。同时,联合治疗耐受良好,肿瘤组织中NK细胞浸润增强。结论:我们开发了四特异性抗体,可有效桥接ESCC细胞和NK细胞。该抗体具有增强NK细胞抗ESCC抗肿瘤活性的潜力。本研究支持四特异性抗体用于基于NK细胞的ESCC免疫治疗的临床转化。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
四特异性抗体能否增强体外扩增NK细胞对ESCC的抗肿瘤活性,及其联合NK细胞输注在体内控制ESCC的疗效和机制如何。
核心机制
四特异性抗体同时靶向肿瘤抗原EGFR、MET和NK细胞激活受体CD16及NKp30或NKp46,桥接NK细胞与ESCC细胞,触发免疫激活通路并增强NK细胞毒性;持续刺激同时诱导NR4A1相关NK细胞耗竭和KLF4下调。
主要证据
体外细胞毒性实验显示四特异性抗体使NK细胞毒性最高增加30%;转录组测序、流式细胞术和Western blot验证免疫激活及耗竭标志物;皮下模型肿瘤体积减少82.3%(早期)和65.7%(晚期),转移模型生物发光信号降低。
研究意义
本研究为四特异性抗体联合重复NK细胞输注用于ESCC的基于NK细胞的免疫治疗提供了实验和机制依据,支持其临床转化。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

ESCC肿瘤抗原表达谱鉴定

鉴定ESCC中适合抗体靶向的肿瘤抗原及其表达模式。

对32例ESCC患者肿瘤组织进行批量RNA测序和差异表达分析,并利用GEO单细胞RNA测序数据集(GSE203115、GSE196756)验证EGFR和MET在肿瘤细胞中的表达。

2

多特异性抗体的设计、表达与质控

构建靶向肿瘤抗原和NK细胞受体的多特异性抗体并验证其结构完整性和抗原结合能力。

设计8种抗体(包括对照amivantamab),在293F细胞中表达并用Protein G树脂纯化;通过SDS-PAGE、FPLC和SPR评估纯度、复合物形成和结合亲和力;AlphaFold预测抗体-抗原结构。

3

NK细胞体外扩增与受体表达异质性评估

获得患者来源的扩增NK细胞并评估不同供者间激活受体表达的差异。

从ESCC患者外周血分离PBMC,与丝裂霉素C处理的K562饲养细胞按10:1共培养,在含5%自体血清和100 U/mL IL-2的GT-T551 H3培养基中扩增7天;流式细胞术检测CD3⁻CD56+、CD16、NKp30、NKp46表达。

4

抗体增强NK细胞细胞毒性和激活的体外功能验证

验证多特异性抗体能否增强NK细胞对ESCC细胞及紫杉醇耐药细胞的杀伤和激活。

用PI流式细胞术检测NK细胞对KYSE-150、EC-109及紫杉醇耐药KYSE-70、KYSE-410的细胞毒性;流式检测CD69、CD107a;ELISA检测TNF-α;免疫荧光观察抗体、NK细胞和肿瘤细胞共定位。

5

抗体介导NK细胞激活的分子机制解析

探索抗体刺激后NK细胞的转录和蛋白水平变化,揭示激活与耗竭并存的机制。

在E:T 10:1、共孵育4小时后分选CD3⁻CD56+ NK细胞进行RNA测序;流式检测PD-1、CD72、TIM-3、TIGIT、NKG2A、LAG-3及Ki67;Western blot检测AKT、P-AKT、NR4A1、KLF4;进行三次肿瘤再挑战实验和7天增殖实验。

6

皮下移植瘤模型的体内疗效评价

评估四特异性抗体联合NK细胞输注在早期和晚期皮下ESCC模型中的抗肿瘤疗效和安全性。

建立KYSE-150皮下移植瘤模型,于肿瘤体积50–100 mm³(早期)或200 mm³(晚期)开始治疗,每周一次共三次静脉给予NK细胞和抗体,监测肿瘤体积、体重,终点进行IHC检测NK细胞浸润及血清肝肾功能指标检测。

7

转移性肿瘤模型的体内疗效评价

评估四特异性抗体联合NK细胞对转移性ESCC的疗效。

尾静脉注射KYSE-150-luc细胞建立转移模型,第14和21天输注NK细胞,第16和23天给予抗体,第24天进行生物发光成像,处死后取肺组织进行H&E染色评估转移灶和免疫浸润。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
RPMI-1640培养基Gibco--
胎牛血清LONSERA--
OPM-293培养基OPM--
青霉素-链霉素----
10%福尔马林Solarbio--
一抗Servicebio--
淋巴细胞分离液TBD--
GT-T551 H3培养基Takara--
白细胞介素-2----
质粒中提试剂盒Cwbio--
聚乙烯亚胺BIOHUB--
50% D-葡萄糖溶液Sigma--
Hi-exp补料----
Protein G树脂GenScript--
Ni-NTA亲和树脂GenScript--
Amicon Ultra-15离心过滤单元Millipore--
NanoDrop分光光度计Thermo Fisher Scientific--
AKTA pure色谱系统Cytiva--
Superose 6柱Cytiva--
Biacore T200系统Cytiva--
Protein A传感器芯片Cytiva--
抗EGFR、MET荧光标记抗体BioLegend--
BD FACSCelesta流式细胞仪BD Biosciences--
细胞增殖染料eFluor 670Thermo Fisher Scientific--
碘化丙啶染色液Beyotime--
荧光显微镜Zeiss--
ELISA试剂盒BioLegend--
SpectraMax i3x酶标仪Molecular Devices--
FACSAria III细胞分选仪BD--
TRIzol试剂Takara--
D-荧光素MeilunBio--
IVIS光谱成像系统PerkinElmer--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
NK细胞扩增
PBMC与K562饲养细胞比例10:1、IL-2浓度100 U/mL、扩增7天、5%自体血清;不同供者NK细胞受体表达异质性
阅读提示:Methods中NK cell expansion小节及Figure 3A-B
体外细胞毒性实验
E:T比0.5:1、1:1、5:1、10:1;抗体浓度25 nM初筛及梯度稀释;共孵育4小时;每组三个生物学重复;PI流式检测
阅读提示:Methods中Cytotoxicity assay小节及Figure 3D、4B-C、5E-F
皮下移植瘤模型
KYSE-150细胞1×10⁷ cells/mL接种100 μL;肿瘤体积50–100 mm³或200 mm³起始治疗;每组n=5;NK细胞5×10⁶/鼠、抗体30 μg/鼠静脉注射,每周一次共三次;早期模型NK细胞来自患者39,晚期来自患者40
阅读提示:Methods中Subcutaneous tumor model小节及Figure 7
转移性肿瘤模型
1×10⁶ KYSE-150-luc细胞尾静脉注射;第14和21天NK细胞输注,第16和23天抗体给药;第24天生物发光成像
阅读提示:Methods中Metastatic tumor model小节及Figure 8
NK细胞RNA测序
E:T比10:1共孵育4小时后分选CD3⁻CD56+ NK细胞;五个实验组;数据存入GEO GSE341700
阅读提示:Methods中NK cell sorting and RNA sequencing小节及Figure 6A