供体NK细胞与IL-15在异基因造血干细胞移植中抗白血病复发的作用及机制研究

Allogeneic stem cell transplantation is one of the most effective way of treating leukemia and other malignant diseases. However, disease recurrance is still the major cause of death after transplant. Previous studies showed that donor NK cell infusion could prevent disease recurrance possiblly through killing residual leukemia cells.Whether the donor NK cells expanded in vitro could have prolonged survival and killing capacity in vivo is the key for donor NK cell infusion to be effective for their anti-leukemia effects. Therefore, the strategy to better maintain donor NK cell's anti-leukemia activity during in vitro expansion and after infusion needs further investigations. Our data showed that IL-15 and donor NK cells could synergistically promote engraftment during allogeneic stem cell transplantation. IL-15 could promote donor NK cell proliferation and survival, as well as the donor bone marrow-derived immune reconstitution. Therefore, IL-15 and donor NK cells could have synergistic anti-leukemia effects. The purpose of the current study is to analyze the in vivo anti-leukemia effects of in vitro expanded donor NK cells under different culture conditions, as well as the anti-leukemia effects of combined IL-15 treatment and donor NK cell infusion.

异基因造血干细胞移植是治疗白血病等恶性血液病最有效的方法之一，然而移植后疾病复发仍是导致患者死亡的主要原因。研究表明，供体NK细胞在异基因造血干细胞移植中具有清除微小残留病灶的作用。然而，体外培养的NK细胞能否在受者体内保持一定的增殖能力及较强的杀伤活性对于其抗疾病复发作用的发挥非常关键。因此，如何优化过继性输注供体NK细胞的方案从而更好地发挥其抗白血病复发作用仍需进一步探索。前期研究表明，供体NK细胞与IL-15对植入具有协同促进作用。IL-15可能通过延长输注的供体NK细胞在体内的存活、增强其功能，同时促进免疫重建和NK细胞发育，与输注的供体NK细胞在抗白血病复发的作用中发挥协同效应。本项目旨在研究体外不同条件下扩增的NK细胞在体内的抗白血病活性，探寻同时输注IL-15与供体NK细胞抗白血病复发的作用及机制，为供体NK细胞与IL-15成功应用于异基因造血干细胞移植奠定理论基础。

在异基因造血干细胞移植中，过继性输注供体NK细胞能够在发挥移植物抗白血病效应的同时抑制移植物抗宿主疾病。然而，如何能够保证体外培养的NK细胞在受者体内仍能维持一定的增殖能力及较强的杀伤活性仍然是NK细胞过继性输注治疗策略的难点。虽然在传统的免疫学观念中NK细胞是天然免疫系统的重要组成部分，但是有研究证明IL-12、IL-15、IL-18三种细胞因子组合刺激培养NK细胞16小时能够诱导产生“记忆样”NK细胞。研究表明该种“记忆样”NK细胞在小鼠体内能够维持较强的效应功能和较长的生存周期。基于此，本课题组利用小鼠的移植物抗白血病模型观察IL-12/18及IL-12/15/18细胞因子刺激处理的供者NK细胞介导的抗白血病复发作用，并探寻其作用机制。课题组实验结果表明，IL-12/18及IL-12/15/18刺激处理的供者NK细胞具有相似的“记忆样”NK细胞表型，并且均在移植物抗白血病小鼠模型中发挥了较强的抗白血病复发的功能，其功能的发挥主要由“记忆样”NK细胞在小鼠体内维持较强的增殖能力以及对CD8+T细胞TNF-α表达的促进作用所介导。本课题组实验结果为优化异基因造血干细胞移植中供体NK细胞过继性输注的临床治疗策略提供了理论依据及实验基础。