造血干細(xì)胞移植后的同種異體 NK 細(xì)胞過(guò)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(xì)胞療法（包括 CAR-NK 細(xì)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(shí)體瘤中的臨床療效仍有限，這是由于它們?cè)谀[瘤微環(huán)境（TME）中的歸巢和功能效率低下所致。
此外，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β（TGFβ）和激活素 A（activin A）抑制 NK 細(xì)胞的功能和增殖，限制了 NK 細(xì)胞療法的療效。
2025年3月21日，西班牙龐培法布拉大學(xué)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(guò)對(duì)抗轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β（TGFβ）和激活素 A（activin A）對(duì)人類 NK 細(xì)胞的抑制作用，增強(qiáng)人類 NK 細(xì)胞的抗腫瘤功能。
大多數(shù)實(shí)體瘤對(duì) NK 細(xì)胞的滲透性較差，部分原因是腫瘤微環(huán)境（TME）中的腫瘤細(xì)胞和其他調(diào)節(jié)細(xì)胞產(chǎn)生的抑制性細(xì)胞因子——轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β（TGFβ）的影響。
活化的 TGFβ 與 TGFβ Ⅱ型受體二聚體（TGFβRII）結(jié)合，隨后募集并激活Ⅰ型受體（TGFβRI），形成四聚體受體復(fù)合物。經(jīng)典的信號(hào)傳導(dǎo)始于 SMAD2 和 SMAD3 受體的磷酸化，隨后它們與 SMAD4 形成復(fù)合物并轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核，在那里它們調(diào)節(jié)細(xì)胞類型特異性轉(zhuǎn)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(zhuǎn)錄中介因子 1γ（TIF1γ 或 TRIM33）、IKKα 或 DROSHA 在內(nèi)的其他伙伴相互作用，從而調(diào)節(jié)造血細(xì)胞或上皮細(xì)胞中 TGFβ 依賴性的細(xì)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(guò)絲裂原活化蛋白激酶、PI3K/Akt 以及小 GTP 酶來(lái)傳遞信號(hào)。
在 NK 細(xì)胞中，TGFβ 通過(guò)依賴于 SMAD2/SMAD3/SMAD4 的信號(hào)傳導(dǎo)途徑限制干擾素γ（IFNγ）的產(chǎn)生和細(xì)胞毒性，同時(shí)誘導(dǎo)組織駐留標(biāo)志物（例如 Hobit、CD103、CD49a 和 TRAIL）的表達(dá)，且這一過(guò)程獨(dú)立于 SMAD4。TGFβ 還能抑制 NK 細(xì)胞的增殖以及活化受體（NKp30 和 NKG2D）的表達(dá)，盡管其中的信號(hào)傳導(dǎo)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(hào)傳導(dǎo)，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(duì) NK 細(xì)胞抗腫瘤功能的影響研究甚少。
在臨床前研究中已對(duì)多種 TGFβ 通路抑制劑進(jìn)行了評(píng)估，其中幾種已推進(jìn)到臨床開(kāi)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(xì)胞毒性治療（例如化療或免疫治療）聯(lián)合使用，這會(huì)增加不良事件的風(fēng)險(xiǎn)。規(guī)避 TGFβ 對(duì) NK 細(xì)胞功能抑制作用的替代方法，包括臨床前研究中測(cè)試通過(guò)基因工程敲除 TGFβRII 或表達(dá)具有顯性負(fù)性的 TGFβRII 。
盡管在小鼠中，Smad4 缺失會(huì)損害 NK 細(xì)胞的成熟和穩(wěn)態(tài)，且與 TGFβ 無(wú)關(guān)，但在遺傳性出血性毛細(xì)血管擴(kuò)張癥患者中，雜合性 SMAD4 功能缺失突變對(duì) NK 細(xì)胞庫(kù)沒(méi)有顯著影響。
因此，在這項(xiàng)新研究中，研究團(tuán)隊(duì)探索了在人類 NK 細(xì)胞中利用 CRISPR-Cas9 基因編輯技術(shù)敲除 SMAD4 ，是否能夠增強(qiáng)其對(duì) TGFβ 的抗性，并通過(guò)利用 TGFβ 驅(qū)動(dòng)的組織駐留特性來(lái)增強(qiáng)其抗腫瘤效力。
研究結(jié)果顯示，SMAD4 基因敲除的 NK 細(xì)胞對(duì) TGFβ 和激活素 A 的抑制具有抗性，保持了其細(xì)胞毒性、細(xì)胞因子分泌以及 IL-2/IL-15 驅(qū)動(dòng)的增殖能力。無(wú)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(qiáng) NK 細(xì)胞的腫瘤浸潤(rùn)能力和腫瘤生長(zhǎng)控制能力。
值得注意的是，SMAD4 基因敲除的 NK 細(xì)胞的表現(xiàn)優(yōu)于用 TGFβ 抑制劑處理的對(duì)照組 NK 細(xì)胞，這突顯了維持 SMAD4 獨(dú)立的 TGFβ 信號(hào)傳導(dǎo)的益處。
SMAD4 基因敲除使多種 NK 細(xì)胞平臺(tái)對(duì) TGFβ 具有抗性，包括 CD19-CAR NK 細(xì)胞、干細(xì)胞來(lái)源的 NK 細(xì)胞和 ADAPT-NK 細(xì)胞。
總的來(lái)說(shuō)，這些發(fā)現(xiàn)表明，敲除 SMAD4 是增強(qiáng) NK 細(xì)胞抗腫瘤活性的一種通用且極具吸引力的新策略，為改進(jìn)基于 NK 細(xì)胞的癌癥免疫療法開(kāi)辟了新途徑。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41590-025-02103-z
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