自然殺手（NK）細胞過繼性免疫療法在治療骨髓（BM）浸潤之急性骨髓性白血病（AML）之臨床試驗近期有了正向的結果。然而，瑞典斯德哥爾摩卡羅林斯卡研究所（KI）的研究人員近期發現，AML 的進程會使 NK 細胞的 BM 歸巢能力下降，而限制此類治療的療效。在這篇文獻中，作者將編碼 FUT7 和 CXCR4 R334X 的 mRNA 轉染 NK 細胞可將 AML 的小鼠的 NK 細胞 BM 浸潤的狀況恢復到接近正常水準。這一發現有望提高 AML 和其他血液系統惡性腫瘤的過繼性 NK 細胞免疫療法的效果。
 

AML 的進程會使輸入的 NK 細胞對 BM 的浸潤造成損害

將 HL-60 細胞接種到 NSG-SGM3 小鼠中並以流式細胞儀測量人類 CD45 和 CD33，以建立異種移植 AML 小鼠模型。結果顯示，細胞接種後第 18 天 BM 的 AML 腫瘤負荷較低（2-15%），第 25 天 BM 的AML腫瘤負荷較高（60-80%）。在每個時間點於小鼠靜脈注射體外培養的人類 NK 細胞，以流式細胞儀分析 BM 樣品中人類 CD45 和 CD56 的結果顯示，高 AML 腫瘤負荷與 BM 浸潤減少有關。

FUT7 修飾的 NK 細胞可改善 AML 小鼠的 BM 歸巢能力

NK 細胞與血管表面的 E-selectin 結合需要細胞外蛋白的適當岩藻糖基化（fucosylation）。以流式細胞儀測量離體擴增培養的 NK 細胞的 sialyl-Lewis-X（sLex）表達量顯示，離體擴增培養的 NK 細胞岩藻糖基化程度較低。為了解決這個問題，此篇文獻的研究人員在輸注 NK 細胞前將編碼 FUT7（負責 sLe x 合成的酶）的客製化 TriLink mRNA 暫時轉入到離體擴增的 NK 細胞中。與對照組相比，顯著地改善了高 AML 腫瘤負擔的動物的 BM 浸潤，此結果表示白血病誘導的 BM 內皮細胞上 E-selectin的up-regulation 進一步增強了 BM 浸潤。
 

FUT7 和 CXCR4R334X 的共同轉入重啟 NK 細胞在體內的歸巢能力

ELISA 的 BM 上清液分析顯示，AML 進展與 SDF-1α 表現逐漸下降有關，SDF-1α 為一種藉由 CXCR4 受體發揮其作用的趨化因數。基於先前的研究，以編碼 CXCR4R334X（the gain-of-function variant of CXCR4）的 TriLink mRNA 轉染 NK 細胞可以改善對 SDF-1α 的低表現，KI 研究人員試圖將這一發現應用到 AML 小鼠模型。研究人員將 FUT7/CXCR4R334X 修飾的 NK 細胞注射到小鼠體內，並以流式細胞儀確定 BM 歸巢能力。結果發現 FUT7/CXCR4R334X 修飾的 NK 細胞比未修飾的對照細胞具有顯著更高的浸潤潛力，此結果與將未修飾的 NK 細胞注入健康小鼠表現相當，表示 FUT7 和 CXCR4R334X 的共同轉入有效地重新啟動 NK 細胞歸巢能力。


 

未來潛力

在輸入 NK 細胞前，暫時轉染 mRNA 以修飾體外擴增的人類 NK 細胞可增強 BM 浸潤能力。識別並利用其他與腫瘤相關的微環境變化有望改善 AML 和其他血液系統惡性腫瘤患者的癒後情況。

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參考文獻 / 圖片來源>>
Sanz-Ortega L., Andersson A. and Carlsten M. Harnessing upregulated E-selectin while enhancing SDF-1α sensing redirects infused NK cells to the AML-perturbed bone marrow. Leukemia. Published online January 5,2024.