原名：miRNAs in NK Cell-Based Immune Responses and Cancer Immunotherapy

譯名：基于NK細胞的免疫反應(yīng)和癌癥免疫療法中的miRNA

期刊：Frontiers in Cell and Developmental Biology

影響因子：5.206

發(fā)表時間：2020年2月25

作者： Silvia Pesce

單位： 熱那亞大學(xué)

DOI：10.3389/fcell.2020.00119.

miRNAs是基因表達的重要調(diào)節(jié)因子

目前大約有2000個miRNA在人體內(nèi)被識別,，這些小的RNAs起源于RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄的Pri-miRNAs,，Pri-miRNAs經(jīng)歷一系列的步驟成熟。在細胞核內(nèi)由DGCR8區(qū)域的核糖核酸酶 III Drosha切割成70-120個核苷酸長度的小發(fā)卡中間體,。經(jīng)輸出蛋白5轉(zhuǎn)運至細胞質(zhì)后,，Pre-miRNAs被核糖核酸酶 III Dycer加工成大約22個核苷酸長度的雙鏈成熟miRNAs，一條鏈纏繞miRNA引起的沉默復(fù)合體RISC中的argonaute蛋白,。這些復(fù)合體能夠促進miRNA的核苷酸序列與mRNAs的3端UTR配對同時RISC的輔因子能夠調(diào)節(jié)特異位點分裂,、靶向mRNA的降解以及抑制蛋白翻譯。眾所周知,，miRNA能夠抑制數(shù)以百計的不同mRNA,，且靶向的序列可能存在于單條mRNA的3端UTR，因此miRNA的復(fù)合協(xié)調(diào)作用可能影響許多mRNA的穩(wěn)定性和翻譯,。由于miRNA識別序列出現(xiàn)在人類蛋白編碼的mRNAs中,，這使得miRNA作為基因表達的調(diào)節(jié)因子在哺乳動物生理和病理的發(fā)育過程中發(fā)揮重要作用。因此miRNAs特別是存在于體液和血液中的miRNAs,，無論是作為流動的分子還是血管的一部分,，作為潛在的疾病生物標記物受到了越來越多的關(guān)注。

NK細胞作為先天免疫細胞在抵抗病毒感染和檢測腫瘤轉(zhuǎn)化過程中發(fā)揮重要作用

NK細胞代表細胞毒性,，固有免疫細胞和它們的主要功能是機體遭受感染,、自體轉(zhuǎn)化細胞和同種異體細胞攻擊時迅速啟動免疫反應(yīng)，然而NK細胞并不需要抗原激活發(fā)揮功能,，非自體識別的機制不依賴基因重排和細胞克隆擴增,。目前，這些細胞也通過分泌細胞因子,、干擾素g,、細胞壞死因子TNF-a調(diào)節(jié)免疫監(jiān)控機制，或者通過與免疫或適應(yīng)性免疫細胞相互作用,。反之,，NK細胞也對其他免疫細胞產(chǎn)生的不同類型的趨化因子和細胞因子產(chǎn)生應(yīng)答,。NK細胞并不是一個同質(zhì)性的群體，不同的NK細胞亞群細胞的表型,、成熟程度和功能是不同的,。成熟NK細胞被分為兩個亞群：在淋巴器官中大量富集且能分泌促炎癥因子的調(diào)節(jié)型NK細胞（CD56bright/CD16?）和約90%存在于體液中細胞毒性的NK細胞（CD56dim/CD16+）。無論是NK細胞的殺傷作用還是免疫調(diào)節(jié)功能都依賴于NK受體的激活或者抑制信號,，通過識別保守的病原體結(jié)構(gòu)降低NK細胞的活性,。

在穩(wěn)態(tài)條件下，NK細胞從抑制型NK細胞受體獲取抑制信號并且一系列經(jīng)典和非經(jīng)典的HLA-Ⅰ分子在自體細胞表面表達,。異源的或者病毒感染的或者腫瘤細胞與這些受體都是低表達的或者不表達,，使得抑制型NK細胞受體不被自體細胞識別。在這種條件下,，激活型的NK細胞受體與配體協(xié)同作用靶基因激發(fā)NK細胞殺死細胞,。重要的是，在腫瘤細胞中仍然維持HLA-Ⅰ分子的表達,，抑制型NK細胞受體作為免疫檢測點,，封閉了NK細胞的細胞毒性，已經(jīng)有一些策略通過加強NK細胞的活性對抗HLA-Ⅰ分子表達的腫瘤細胞,。例如基于IL-2的免疫治療使NK細胞不理會AML的抑制信號,，近年來，基于抑制型NK細胞受體的單克隆抗體開始用于免疫治療特別是anti-pan-KIR2D和anti-NKG2A,，這些抗原有效的破壞NK細胞免疫檢測點和配體之間的相互作用,，使NK細胞能夠有效地殺死HLA+的腫瘤細胞。此外慢性感染和腫瘤的微環(huán)境可能改變NK細胞的表型減弱NK細胞的功能,。最普遍的一個現(xiàn)象是激活型NK細胞受體表達的降低或伴隨抑制型NK細胞受體表達升高,。

事實上除了T淋巴細胞,，NK細胞也可以表達PD-1,。PD-1是人類巨細胞病毒血清陽性個體來源完全成熟的NK細胞。在不同腫瘤中PD-1+的NK細胞顯著增多,。許多研究都說明NK細胞在靶向PD-1/PD-L1的免疫治療中發(fā)揮重要作用,，在HLA-Ⅰ陰性的腫瘤患者中存在相關(guān)性。除了在黑色素瘤和肺癌等腫瘤中檢測點抑制劑的廣泛應(yīng)用,，無論在血液瘤還是實體瘤中封閉PD-1/PD-L1的抗原作為單一療法還是與其他抗原結(jié)合被評估,，包括在HLA-Ⅰ+腫瘤中的anti-pan-KIR2D和anti-NKG2A。

綜上,，NK細胞的活化依賴于表面激活/抑制型受體及其靶細胞上的相應(yīng)配體,。因此受體/配體結(jié)合作為重要的檢測點能夠調(diào)節(jié)抗腫瘤NK細胞的活性以及基于NK細胞的免疫治療中。

miRNAs調(diào)節(jié)NK細胞的存活,、發(fā)展/成熟和功能

許多研究表明miRNAs在正常生理或病理狀態(tài)下通過靶向受體或其他因子的表達在調(diào)節(jié)NK細胞存活,、發(fā)展/成熟,、活化、增殖,、細胞毒性和細胞因子生成中發(fā)揮重要作用,。

miRNAs參與NK細胞的分化/發(fā)育

第一條關(guān)于miRNAs在免疫系統(tǒng)發(fā)揮重要作用的證據(jù)是Dicer在體內(nèi)的招募。在不同血液種系小鼠中條件性敲除Dicer出現(xiàn)缺陷,，例如細胞分化,、增殖、存活減弱,。2010年Bezman等人通過敲除Dicer/Dgcr8發(fā)現(xiàn)miRNA的功能,，Dicer/Dgcr8缺失的NK細胞死亡率升高，這也提示miRNAs在控制細胞存活中扮演重要角色,。此外,，Dicer/Dgcr8缺失的NK細胞能夠通過細胞因子受體有效地應(yīng)答，然而包含ITAM的激活型NK細胞受體的功能受損,。2012年Sullivan等人在小鼠骨髓NK細胞的最早階段通過整體敲除成熟的mRNA更好的描述了表型特征,。以上結(jié)果均說明miRNAs的敲除能夠有效減少NK細胞的數(shù)量，體外增殖/存活明顯降低,。

研究者在細胞因子激活的人源CD56+ CD3?或者鼠源NK1.1+CD3?的NK細胞中利用二代測序分析了miRNA的整體,。此外，確定了不同部位人源NK細胞的miRNA圖譜,，且近年來研究者所在的團隊分析了10個健康捐血者的外周血NK細胞,，確定了不依賴表型且能夠區(qū)分CD56陽性或者陰性的108個miRNA特征。研究者也發(fā)現(xiàn)一些miRNA（miR-146a-5p,、miR-92a-3p,、miR-223-3p, miR-873-5p、miR-31a-5p,、hsa-miR-130a-5p,、miR-181a-2-3p）所在兩個NK細胞亞型中明顯不同。

對NK細胞發(fā)育重要的miRNA是miR-150,。miR-150功能獲得性實驗證實其能驅(qū)動NK細胞的發(fā)育和成熟,，在小鼠中敲除miR-150使NK細胞的成熟產(chǎn)生缺陷。在NK細胞的成熟中miR-181和miR-583起重要作用,。Cichocki等人研究發(fā)現(xiàn)miR-181能夠通過抑制NLK酶促進NK細胞的發(fā)育,；Yun等人發(fā)現(xiàn)miR-583在NK細胞分化過程中負調(diào)控IL2Rγ。

miRNAs參與調(diào)節(jié)NK細胞的功能

越來越多的證據(jù)表明不同的miRNA根據(jù)細胞毒性或細胞因子的生成對NK細胞功能發(fā)揮不同的調(diào)節(jié)作用,。miR-27a-5p,，miR-378，miR-30e以及miR-150對NK細胞的殺傷起負調(diào)控作用,。miR-378靶向Gzmb,，miR-30e和miR-150能夠靶向Prf1,，miR-27a-5p能夠靶向兩者，miR-362-5p過表達能夠引起NK細胞中Prf1,、Gzmb,、IFN-γ以及CD107a的上調(diào)。Ni等人的研究也提示miR-362-5p能夠促進NK細胞效應(yīng)器的功能,。miR-155對NK細胞功能的表達也有報道,，IL-2、IL-15以及IL-21能夠正調(diào)控miRNA,，提高NK細胞的細胞毒性,。此外miR-155能夠引起NK細胞廣泛的激活，通過調(diào)節(jié)NK細胞活化的相關(guān)分子或者磷酸化SHIP-1,、T-bet/Tim-3的表達釋放IFN-γ,，或者激活PI3K、NF-kB,，和鈣調(diào)磷酸酶相關(guān)的信號通路,。同樣，miR-181在Notch信號通路中能夠在NK細胞應(yīng)答細胞因子刺激時促進IFN-γ的表達,。在一項探究miRNAs在慢性疲勞綜合征和肌痛性腦脊髓炎中作用的研究中發(fā)現(xiàn)外周血單核細胞中有34個不同于健康對照組的miRNAs且有兩個miR-99b和mi-R-330-3p依據(jù)細胞毒性確定對NK細胞起負調(diào)控作用,。

NK細胞中病原體調(diào)控的miRNAs

受到病原體攻擊時機體的免疫應(yīng)答受到信號的復(fù)雜調(diào)控。病原體能夠攻破這一平衡的機制之一是干擾miRNA的調(diào)節(jié)作用,。先天性免疫系統(tǒng)受體TLRs能夠直接識別NK細胞表面病毒或細菌來源的保守結(jié)構(gòu),，已經(jīng)報道miR-21，miR-146,，miR-155和let-7家族成員與TLRs結(jié)合受體或者相應(yīng)的蛋白結(jié)合,，在調(diào)節(jié)TLRs表達和轉(zhuǎn)錄中發(fā)揮作用。也有報道miRNA和包含miRNA的外泌體能夠通過TLR1-NF-kB信號通路激活先天性免疫效應(yīng)細胞,。肝癌患者中miR-182過表達使伴隨Prf1上調(diào)的NK細胞毒性升高,，但是HCV中的結(jié)果相反。Komabayashi等人報道miR-15a抑制細胞增殖,，Cheng等人也發(fā)現(xiàn)負調(diào)控miR-155能夠通過Tim-3信號通路抑制IFN-γ的產(chǎn)生,，使HCV能夠躲避免疫系統(tǒng)的清除,，但是miR-155的靶基因尚不明確,。miR-155通過STAT4由IL-2和IL-18產(chǎn)生，能夠在內(nèi)穩(wěn)態(tài)和活化兩個階段降低NOXA和SOCS1的表達,。在小鼠的NK細胞中靶向敲除miR-155,，在感染MCMV后發(fā)現(xiàn)效應(yīng)器的活性減小且記憶細胞的數(shù)量降低，這一結(jié)果提示miR-155能夠提高抗病毒的免疫力,。然而Eleman等人卻發(fā)現(xiàn)HCV感染后過表達miR-29a-5p和miR-155能夠消除NK細胞的細胞毒性,。

腫瘤相關(guān)NK細胞中的miRNAs

在人類不同的組織表型中miRNAs可能直接扮演促癌因子或者抑癌因子的角色,。在腫瘤微環(huán)境中大多數(shù)miRNAs被定義成具有調(diào)節(jié)NK細胞抗腫瘤活性的功能。在TME中腫瘤細胞釋放的TGFβ是NK細胞殺死活性的抑制劑,。Donatelli等人的研究發(fā)現(xiàn)miR183是TGFβ產(chǎn)生的,，首次提出miRNA能夠負調(diào)控DAP12的表達，DAP12缺失在肺癌中普遍存在,。同時有報道稱TGFβ能夠提高miR-1245的翻譯后水平,，miR-1245能夠抑制NKG2D的表達，因此破壞NKG2D調(diào)節(jié)的免疫反應(yīng),。Yang等人的研究稱miR-218-5p能夠通過靶向SHMT1抑制NK細胞介導(dǎo)的非癌的殺死作用,。一些研究發(fā)現(xiàn)miRNAs能夠通過PTEN-AKT-mTOR等信號通路影響NK細胞淋巴瘤的存活和凋亡，例如miR-203,，miR-494-3p,，miR-142-3p，miR-155,，miR-21等,。

近期的研究也表明miRNAs作為腫瘤抑制因子發(fā)揮作用，例如miR-150能夠促進凋亡抑制腫瘤細胞的增殖,，參與淋巴瘤的病理形成,。利用NK/T淋巴瘤模型發(fā)現(xiàn)miR-26a，miR-26b,，miR-28-5,，miR-30b，miR-101, andmiR-363可能受到MYC負調(diào)控從而提高腫瘤發(fā)生相關(guān)基因的表達,。Huang等人的研究發(fā)現(xiàn)miR-10a和miR-342-3p通過TIAM1信號通路參與NKTL的發(fā)展,。miR-221和miR-155等促進NKTL的生存，已經(jīng)被認為是NKTL的分子標記物,。越來越多的證據(jù)表明NK細胞釋放的EVs能夠轉(zhuǎn)運miRNAs,，從而表現(xiàn)出很強的抗腫瘤活性。之前的研究表明NK細胞來源的外泌體能夠特異性的富集腫瘤而非正常組織且不表現(xiàn)出細胞毒性,。腫瘤微環(huán)境中的酸性pH能夠促進EVs富集,。因此NK細胞來源的外泌體不僅能夠促進腫瘤的靶向而且表現(xiàn)作為抗腫瘤抗原，這些特性都說明它們適用于臨床應(yīng)用,，提示腫瘤治療中NK細胞來源的EVs可作為抗腫瘤抗原,。

miRNAs參與NK細胞免疫檢測點的調(diào)節(jié)

免疫檢測點的抑制作用可以調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答的強度。免疫治療中免疫檢測點抑制劑的應(yīng)用具有抗腫瘤的水平,。越來越多的證據(jù)表明一些miRNAs能夠在NK細胞的表面調(diào)控免疫檢測點的表達或者腫瘤細胞內(nèi)配體的表達,。這也提示miRNAs在抗腫瘤治療中的作用。在近期的研究中研究者發(fā)現(xiàn)miR-146a-5p能夠負調(diào)控KIR家族中兩個HLA特異性的抑制型受體KIR2DL1和KIR2DL2（圖1A）,。此外經(jīng)電腦模擬確定miR-146a-5p的靶基因是CD94,，HLA-C,，HLA-E，Prf1以及一些其他的KIRs,，這一結(jié)論與CD56bright的NK細胞中miR-146a-5p高表達一致,，其他的研究也表明miRNA通過STAT1和NFkB信號通路調(diào)節(jié)NK細胞的成熟。有研究小組發(fā)現(xiàn)3個miRNA：miR-26a-5p,、miR-26b-5p和miR-185-5p是KIR3DL3表達的抑制劑,，KIR3DL3屬于抑制型NK細胞受體，但具體作用機制尚不明確（圖1A）,。因此,，miRNAs在NK細胞成熟過程以及功能調(diào)節(jié)中的角色有待進一步確定。Abdelrahman等人研究發(fā)現(xiàn)在肝癌中受NKG2D和NKG2A復(fù)合體的調(diào)節(jié)miR-182能夠提高NK細胞的毒性,、提高Prf1的表達（圖1B）,。

考慮到miRNAs能夠調(diào)節(jié)PD-1的表達，研究者發(fā)現(xiàn)miR-28,、miR138,、miR-4717能夠靶向免疫檢測點，產(chǎn)生T細胞耗竭,。miR-4717在HBV感染中減少,。由于NK細胞也能表達PD-1，并不能排除這些miRNAs在這些固有細胞中發(fā)揮調(diào)節(jié)作用,。重要的是,，一些miRNAs你能夠靶向細胞毒性相關(guān)的免疫檢測點，例如miR-28能夠靶向TIM-3,，miR-16,、miR-138和miR-195能夠靶向CTLA-4的表達。

miRNAs參與調(diào)節(jié)NK細胞受體相應(yīng)配體的表達

腫瘤細胞的免疫逃逸不僅不受免疫檢測點蛋白上調(diào)的影響,，也不受配體表達的影響,，包括經(jīng)典的或者非經(jīng)典的HLA-1分子或者活化NK細胞的配體。有報道稱miR-9能夠負調(diào)控HLA-1分子阻止免疫系統(tǒng)檢測到腫瘤細胞（圖1C）,。過表達miRNA的腫瘤對CD8+T細胞調(diào)節(jié)的殺死作用起抵抗作用但是易受NK細胞的攻擊,。的確具有腫瘤抑制作用的miR-148被發(fā)現(xiàn)能夠調(diào)節(jié)HLA-G（不同NK細胞抑制型受體的配體）的表達（圖1D）。有報道稱miRNAs能直接靶向PD-L1mRNA的3端UTR或者相關(guān)的信號通路,。在惡性胸膜間皮瘤中miR-15a,，miR-15b以及miR-16能夠負調(diào)控PD-L1的表達；在44型AML中miR-34a與PD-L1的表達密切相關(guān),；在乳腺癌的不同組化中miR-935p,，miR-106b-5p，miR-138-5p,，miR-142-5p,，miR-193a-3p，miR-200,，miR-570的過表達能夠負調(diào)控PD-L1的表達,；在胃癌中miR-152也發(fā)現(xiàn)能夠調(diào)節(jié)PD-L1的表達；在卵巢癌耐藥的患者中miR-424能夠調(diào)節(jié)PD-L1的表達（圖1D）,。在乳腺癌中miR-873能夠通過直接抑制PD-L1的表達,，負調(diào)控PI3K/Akt和ERK1/2信號通路減低干性和化療的耐藥性，miR-873和PD-L1的調(diào)節(jié)展現(xiàn)了乳腺癌新的治療靶向,。以上證據(jù)均說明在PD-1/PD-L1阻塞的治療中miRNAs是有效的治療靶向和診斷的生物標記物,。促炎癥反應(yīng)中的成員miR-155在多種癌癥中調(diào)節(jié)異常，有報道稱在原代淋巴管內(nèi)皮細胞和成纖維細胞中miR-155通過使細胞暴露在TNF-α和IFN-γ促炎癥因子下能夠抑制PD-L1的表達,。

此外不同的miRNAs能夠靶向NK細胞毒性負調(diào)控MICA/B的表達,，進而抑制免疫反應(yīng)。miR-183,、miR-20a以及miR-25/93/106b家族,、miR-20a、miR-93,、miR-106b分別在肺癌,、卵巢癌以及HCC中有報道。