NK細(xì)胞的免疫檢查點(diǎn)
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概述
人類自然殺傷細(xì)胞 (NK) 占所有循環(huán)淋巴細(xì)胞的15%。NK細(xì)胞發(fā)現(xiàn)于20世紀(jì)70年代,主要與殺死感染的微生物和惡性轉(zhuǎn)化的同種異體和自體細(xì)胞有關(guān)。NK細(xì)胞表現(xiàn)出抗腫瘤細(xì)胞毒性,無需事先致敏和產(chǎn)生細(xì)胞因子以及調(diào)節(jié)各種免疫反應(yīng)的趨化因子。
根據(jù)細(xì)胞表面CD56的密度,將NK細(xì)胞分為CD56bright和CD56dim兩者類型,它們具有不同的表型特征。CD56bright NK細(xì)胞具有產(chǎn)生豐富細(xì)胞因子的能力,而CD56dim NK細(xì)胞具有更強(qiáng)的細(xì)胞毒性,表達(dá)更多的免疫球蛋白樣受體和FcγRIII(Fcγ受體III,又稱CD16)。
激活性受體和抑制性受體均在NK細(xì)胞表面表達(dá),有助于NK細(xì)胞執(zhí)行功能。MHC-I(主要組織相容性復(fù)合物Ⅰ類)抗原特異性的抑制性受體可密切調(diào)節(jié)NK細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性和淋巴因子的產(chǎn)生。這種MHC-I識(shí)別抑制性受體形成了NK細(xì)胞表面受體的三個(gè)家族,即KIRs(殺傷細(xì)胞免疫球蛋白樣受體)、LIRs(白細(xì)胞免疫球蛋白樣受體)和NKG2A(自然殺傷細(xì)胞2族A)。
NK細(xì)胞的殺傷作用不僅需要通過抑制性受體檢測轉(zhuǎn)化細(xì)胞上的MHC-I分子,還需要通過激活性受體激活NK細(xì)胞。自然細(xì)胞毒性受體(NCR)是一組自然殺傷細(xì)胞表面激活性受體,包括NKp46、NKp30和NKp44。CD16(或FcγRIII)也是一種激活性受體,主要由CD56dim NK細(xì)胞亞群表達(dá),對IgG包被靶細(xì)胞的抗體依賴性細(xì)胞毒性(ADCC)至關(guān)重要。
腫瘤通過建立免疫抑制腫瘤微環(huán)境來逃避免疫系統(tǒng)。涉及NK細(xì)胞的免疫逃避包括多種機(jī)制,腫瘤利用NK細(xì)胞抑制性受體進(jìn)行免疫逃避就是這樣一種機(jī)制,稱為免疫檢查點(diǎn)抑制,并已被證明是最有效和最受歡迎的治療靶點(diǎn)。
KIRs
KIR家族(也被稱為CD158)是一類具多樣性和多態(tài)性的NK細(xì)胞受體亞型,包含抑制性和激活性KIRs,每個(gè)受體識(shí)別特定的HLAⅠ類同系物(HLA-a、-B或-C)作為配體。抑制性KIR2DL1、KIR2DL2和KIR2DL3識(shí)別HLA-C作為它們的配體,而HLA-B和HLA-A作為其他KIRs的配體,包括抑制性KIR3DL1和KIR3DL2。除了NK細(xì)胞外,T細(xì)胞亞群和NKT細(xì)胞(不變自然殺傷性T細(xì)胞)也表達(dá)KIR。作為KIRs和KIRs配體的MHC-I分子(HLA-A、-B和-C)本身表現(xiàn)出廣泛的自然多態(tài)性。KIR等位基因組合的多樣性(染色體19q13,14上共有17個(gè)KIR基因),每個(gè)基因內(nèi)的多態(tài)性,以及每個(gè)表達(dá)KIR的NK細(xì)胞,使得這個(gè)復(fù)雜的KIR序列能夠識(shí)別MHC-I表達(dá)的微小變化。
IPH2101和lirilumab(IPH2102/BMS-986015)是針對KIR2DL1/2/3 NK細(xì)胞抑制受體的IgG4單克隆抗體,目前正在各種血液學(xué)(AML、CLL、NHL)或?qū)嶓w惡性腫瘤(乳腺癌和卵巢癌)進(jìn)行臨床評估和開發(fā)。據(jù)報(bào)道,高達(dá)10mg/kg的IPH2101仍然具有良好的耐受性。然而到目前為止,IPH2101作為單一療法還沒有取得令人滿意的效果。在IPH2101作為單藥治療RRMM的劑量遞增I期試驗(yàn),只有11例(34%)的患者獲得了疾病穩(wěn)定的最佳反應(yīng)。
lirilumab的II期試驗(yàn)因未能達(dá)到為MM患者設(shè)定的客觀療效標(biāo)準(zhǔn)(M蛋白下降50%)而終止,總共9名入選患者中,僅有1名(11%)和6名(66%)達(dá)到最低反應(yīng)和疾病穩(wěn)定。然而,lirilumab增強(qiáng)了elotuzumab介導(dǎo)的細(xì)胞殺傷作用,目前正在進(jìn)行一項(xiàng)I期(NCT2252263)研究,評估elotuzumab和lirilumab聯(lián)合治療多發(fā)性骨髓瘤患者的安全性。
最近,這組抗KIR抗體的第三個(gè)成員IPH4102,一種人源化抗KIR3DL2單克隆抗體,已經(jīng)進(jìn)入臨床評估階段。IPH4102,也稱為Lacutamab,在復(fù)發(fā)/難治性皮膚T細(xì)胞淋巴瘤的I期臨床評估中耐受性良好,最常見的不良反應(yīng)包括水腫、疲勞和淋巴細(xì)胞減少。臨床活性也令人鼓舞,44例患者中有16例(36%)獲得了總體療效。復(fù)發(fā)/難治性皮膚T細(xì)胞淋巴瘤伴Sézary綜合征的患者表現(xiàn)出更好的臨床反應(yīng)(43%)。目前,一項(xiàng)II期臨床試驗(yàn)(NCT03902184)正在研究IPH4102作為單一藥物或聯(lián)合化療治療T細(xì)胞淋巴瘤。
LIRs(ILTs)
白細(xì)胞免疫球蛋白樣受體(LIR)或免疫球蛋白樣轉(zhuǎn)錄物(ILT)與KIR一樣,屬于Ig超家族,由激活性受體和抑制性受體組成。在總共11個(gè)LIR成員中鑒定出5個(gè)抑制受體(LIRB1-5)。許多免疫細(xì)胞(NK、T、B和包括巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞在內(nèi)的髓系細(xì)胞)不同程度地表達(dá)這些受體。其中,LIRB1(ILT2)和LIRB2(ILT4)除了其它配體外,還識(shí)別HAL-G作為它們的主要配體,從而導(dǎo)致免疫原性耐受。ILT2在自然殺傷細(xì)胞(正常NK細(xì)胞的36±18%)、T細(xì)胞、B細(xì)胞、單核細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞亞群和髓源性抑制細(xì)胞(MDSCs)上表達(dá),而ILT4主要在髓系細(xì)胞上表達(dá)。因此,ILT2和HLA-G相互作用可以抑制NK、T和B細(xì)胞的免疫功能,從而作為一個(gè)免疫治療靶點(diǎn)。
各種原發(fā)性腫瘤和轉(zhuǎn)移性惡性腫瘤都表達(dá)HLA-G,它也被認(rèn)為是各種癌癥進(jìn)展和預(yù)后的指標(biāo)。它的表達(dá)與各種癌癥中NK功能的降低有關(guān),如肝細(xì)胞癌(HCC)、卵巢癌、非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)、膠質(zhì)瘤和腎細(xì)胞癌(RCC)。此外,膜表面表達(dá)的HLA-G或可溶性HLA-G與ILT2的相互作用已證明抑制NK功能,包括細(xì)胞毒性、細(xì)胞因子產(chǎn)生和趨化因子分泌。
NGK2A和CD94
NKG2A(也稱為CD159)和CD94是C型凝集素家族的異二聚體抑制性受體,它識(shí)別非經(jīng)典MHC-I分子HLA-E作為配體。CD94-NKG2A及其HLA-E配體呈非多態(tài)性。HLA-E*0101和HLA-E*0103是全球人群中僅有的兩個(gè)HLA-E等位基因。外周血中近50%的NK細(xì)胞表達(dá)CD94/NKG2A,主要是那些不表達(dá)抑制性KIR的NK細(xì)胞。CD94/NKG2A與其他不同特異性的抑制性受體也存在共表達(dá)。此外,γδ和cd8+T細(xì)胞也表達(dá)CD94/NKG2A。NKG2A和CD94與正常細(xì)胞上表達(dá)的HLA-E反應(yīng)可抑制信號激活,從而避免對正常旁觀者細(xì)胞的破壞。
腫瘤細(xì)胞(血液學(xué)和實(shí)體瘤)為了避免NK細(xì)胞的殺傷,表現(xiàn)出HLA-E表達(dá)的上調(diào)。在各種癌癥中,預(yù)后不良與HLA-E上調(diào)有關(guān)。用抗體阻斷CD94/NKG2A受體可作為一種治療策略。因此,天然制藥公司開發(fā)的抗CD94/NKG2A抗體(IPH2201 Monalizumab)已用于各種試驗(yàn)。體外和體內(nèi)研究結(jié)果表明人源化抗NKG2A抗體對血液惡性腫瘤的應(yīng)用是安全有效的。在體外實(shí)驗(yàn)中,monalizumab可改善慢性淋巴細(xì)胞白血病的NK細(xì)胞功能障礙。Monalizumab作為單藥治療婦科惡性腫瘤具有良好的耐受性(靜脈給藥或SC給藥可達(dá)10mg/kg),未報(bào)告DTLs或SAEs。這項(xiàng)正在進(jìn)行的大量預(yù)處理隊(duì)列試驗(yàn)顯示,41%的可評估患者(128人)病情穩(wěn)定。
此外,Monalizumab也正在與durvalumab、 cetuximab和ibrutinib進(jìn)行聯(lián)合評估。monalizumab聯(lián)合cetuximab對先前治療過、復(fù)發(fā)和/或轉(zhuǎn)移的頭頸部鱗狀細(xì)胞癌(SCC)的安全性和有效性進(jìn)行了初步評估,結(jié)果顯示聯(lián)合用藥的ORR(客觀緩解率)為27.5%,5個(gè)月的中位PFS(無進(jìn)展生存率)和10個(gè)月的中位總生存率(OS)。如果與以往研究中單用cetuximab療效的歷史記錄相比,這是一個(gè)令人鼓舞的結(jié)果(ORR12.6%,PFS 2.3 m,OS 5.6 m)。聯(lián)合治療的不良反應(yīng)與單用cetuximab相似。最近的體內(nèi)分析表明,NKG2A對CD8+T細(xì)胞的誘導(dǎo)會(huì)阻礙疫苗治療的效果,阻斷NKG2A受體可提高疫苗治療的療效?偟膩碚f,阻斷NKG2A代表了一種令人興奮的治療方法,特別是,它與其他免疫腫瘤治療藥物的結(jié)合是前進(jìn)的方向,并值得進(jìn)一步的探索。
TIGIT和CD96
TIGIT(具有免疫球蛋白和ITIM域的T細(xì)胞免疫受體)是一種在NK和T細(xì)胞上表達(dá)的免疫抑制性受體,如活化的NK、T、mT(記憶T細(xì)胞)、fTh(濾泡輔助性T細(xì)胞)和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Tregs)。與TIGIT相比,CD96是同一免疫球蛋白超家族的成員,具有類似的抑制作用,但與配體CD155的結(jié)合親和力較低。CD226是一種激活性受體,與TIGIT和CD96競爭結(jié)合CD155。CD155(主要)和CD112作為TIGIT和CD96結(jié)合的配體,以抑制T細(xì)胞和NK細(xì)胞介導(dǎo)的免疫。
TIGIT固有表達(dá)抑制NK和CD8+T細(xì)胞功能,從而幫助腫瘤(結(jié)腸直腸癌)在體內(nèi)生長。TIGIT與荷瘤小鼠和結(jié)腸癌患者的NK細(xì)胞耗竭有關(guān),而這種耗竭通過其阻斷而恢復(fù),從而激發(fā)了強(qiáng)大的抗腫瘤免疫。NK細(xì)胞的存在對于TIGIT和/或PD-L1阻斷或雙重阻斷這兩個(gè)檢查點(diǎn)的治療效果非常重要,因?yàn)镹K細(xì)胞缺失與IFN-γ-或TNF-分泌TIL(CD8+)頻率較低和PD-1表達(dá)TIL(CD8+)頻率較高相關(guān)。NK細(xì)胞占肝臟淋巴細(xì)胞的25-50%,這表明它們對肝臟免疫的重要性。此外,HCC患者的生存和預(yù)后與血液和腫瘤組織中的NK細(xì)胞數(shù)呈正相關(guān)。HCC患者的腫瘤進(jìn)展與腫瘤浸潤性NK細(xì)胞功能紊亂有關(guān),主要是CD11b-CD27-NK亞群。Sun等人發(fā)現(xiàn)衰竭的腫瘤浸潤性CD96+NK細(xì)胞,發(fā)現(xiàn)其表達(dá)與HCC患者不良臨床結(jié)局相關(guān)。當(dāng)CD96-CD155相互作用或TGF-β1被阻斷時(shí),NK細(xì)胞衰竭被逆轉(zhuǎn)。
近年來,檢查點(diǎn)抑制劑的聯(lián)合應(yīng)用越來越受到重視,以達(dá)到協(xié)同效應(yīng)。據(jù)報(bào)道,抗TIGIT加抗PD-L1阻斷劑可防止荷瘤小鼠和結(jié)腸癌患者的NK細(xì)胞衰竭。另一方面,抗CD96聯(lián)合阿霉素化療、抗CTLA-4或抗PD-1在三種不同的腫瘤模型中顯示出更有效的抑制腫瘤轉(zhuǎn)移。膀胱癌(BC)患者的衰竭NK細(xì)胞在外周和腫瘤中均顯示TIM-3和TIGIT的上調(diào)。事實(shí)上,TIGIT和CD96在各種癌癥中NK細(xì)胞衰竭中的作用仍在研究中,還需要進(jìn)一步的揭示,以確定其作為單藥治療或與其他檢查點(diǎn)聯(lián)合使用的潛力。
Siglec-7/9
唾液酸結(jié)合免疫球蛋白樣凝集素(Siglecs)是一種免疫調(diào)節(jié)性唾液酸結(jié)合受體,屬于I型凝集素家族。Siglecs在各種免疫細(xì)胞上表達(dá),這些免疫細(xì)胞包括淋巴和髓系來源的免疫細(xì)胞。Siglecs在兩個(gè)性質(zhì)上表現(xiàn)出多樣性:表達(dá)和對含唾液酸配體的特異性。這些Siglec大多是抑制性受體,如Siglec-2、Siglec-3、Siglec-5、Siglec-6、Siglec-7、Siglec-8、Siglec-9、Siglec-10和Siglec-11。在抑制性Siglec中,Siglec-7和Siglec-9被報(bào)道在人類NK細(xì)胞上表達(dá)。與經(jīng)典NK細(xì)胞抑制受體NKG2A/CD94和KIRs類似,抑制性siglec在其胞內(nèi)段C端也含有一個(gè)或多個(gè)ITIM和ITIM樣基序。連接后,ITIM被Src家族激酶磷酸化,招募并激活Src同源2(SH2)結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì),主要是酪氨酸磷酸酶SHP1和SHP2或細(xì)胞因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)3蛋白的抑制因子(SOCS3)。
Siglec-唾液酸相互作用參與免疫耐受的調(diào)節(jié),并可作為誘導(dǎo)抗腫瘤免疫的靶點(diǎn)。針對這些抑制檢查點(diǎn)抗體(抗Siglec-2;Inotuzumab ozogamicin和抗Siglec-3;Gemtuzumab ozogamicin)與細(xì)胞毒性劑結(jié)合的抗體偶聯(lián)藥物,已經(jīng)在臨床測試了療效。人類NK細(xì)胞主要上調(diào)Siglec-7和Siglec-9。此外,在癌癥中,外周NK細(xì)胞也上調(diào)Siglec-9,主要在cd56dimcd16+NK細(xì)胞上。Fab片段阻斷Siglec-7和Siglec-9可提高NK細(xì)胞體外抗腫瘤細(xì)胞(K562)的細(xì)胞毒性。在移植人NK細(xì)胞和人腫瘤細(xì)胞的免疫缺陷小鼠體內(nèi)模型中,腫瘤細(xì)胞的殺傷是通過抑制NK細(xì)胞的唾液聚糖依賴性介導(dǎo)的。已開發(fā)的NK-92MI細(xì)胞系的Siglec-7陰性表型表明對白血病細(xì)胞具有高度和持續(xù)的細(xì)胞毒性。唾液酸酶治療后,乳腺、腦、結(jié)腸、肝臟或淋巴組織的各種重塑腫瘤株(Siglec-7豐富型腫瘤細(xì)胞系)對NK細(xì)胞殺傷的敏感性增加。唾液酸酶與靶向HER2抗體的體外融合增強(qiáng)了NK細(xì)胞對HER2+腫瘤細(xì)胞的殺傷作用。通過唾液酸酶切斷唾液酸配體,特別是Siglec-7和Siglec-9結(jié)合的配體,可以增強(qiáng)NK細(xì)胞介導(dǎo)的殺傷作用。這表明,這種抗體唾液酸酶結(jié)合物使腫瘤細(xì)胞的表面糖蛋白選擇性去唾液酸化可以使腫瘤更容易受到的ADCC的影響。
高親和力Siglec-9抗體通過阻斷唾液酸在腫瘤靶細(xì)胞上的表達(dá)而增強(qiáng)NK細(xì)胞的細(xì)胞毒性。這些針對Siglec-9的抗體也提高了NKG2A阻斷劑誘導(dǎo)的抗腫瘤反應(yīng)。Siglec-9在非小細(xì)胞肺癌、卵巢癌和結(jié)直腸癌中對腫瘤浸潤的CD8+T細(xì)胞上調(diào)。黑色素瘤中的腫瘤內(nèi)效應(yīng)記憶CD8+T細(xì)胞亞群也顯示Siglec-9通過磷酸化SHP1參與上調(diào)和抑制。體外和體內(nèi)靶向唾液酸聚糖-SAMP/Siglec通路可增強(qiáng)抗腫瘤免疫。其他抑制性受體如PD-1也由表達(dá)Siglec-9的T細(xì)胞共同表達(dá),這提示了共同抑制的可能性。Siglec-9在不同類型的免疫細(xì)胞上表達(dá),提示Siglec-9的多模式作用。這些數(shù)據(jù)支持了這樣一種觀點(diǎn),即抗Siglec-7和抗Siglec-9阻斷抗體可以開發(fā)用于癌癥免疫治療,并可與其他免疫檢查點(diǎn)抑制劑結(jié)合使用。
LAG-3
LAG-3(淋巴細(xì)胞活化基因-3)也是免疫球蛋白超家族受體的一員,具有抑制性。LAG-3被發(fā)現(xiàn)在活化的CD4+T細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞和NK細(xì)胞表面上調(diào)。除了這些細(xì)胞外,Lag-3還表達(dá)在其他幾種免疫細(xì)胞上,包括TIL、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞、iNKT細(xì)胞、B細(xì)胞和DC細(xì)胞。它識(shí)別MHCII類分子,與CD4分子結(jié)構(gòu)相似,但與MHC-II分子結(jié)合的親和力大于CD4。LSECtin在肝臟和其他幾種腫瘤中表達(dá),是DC-SIGN家族的一員,也被描述為表達(dá)LAG-3免疫細(xì)胞的潛在配體。LAG-3參與抑制T細(xì)胞效應(yīng)器功能,并參與T細(xì)胞衰竭。它還促進(jìn)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的抑制活性。阻斷LAG-3已被證明可以誘導(dǎo)T細(xì)胞功能的改善。Relatlimab是一種抗LAG-3單克隆抗體,目前正在進(jìn)行的幾項(xiàng)臨床試驗(yàn)中進(jìn)行研究,無論是單獨(dú)使用還是與PD-1阻斷劑聯(lián)合應(yīng)用,都可以用于各種癌癥。LAG-3和PD-1在T細(xì)胞功能調(diào)節(jié)中顯示出協(xié)同作用,以促進(jìn)腫瘤免疫逃逸。
盡管LAG-3在NK細(xì)胞上有表達(dá),但其在NK細(xì)胞調(diào)控中的作用尚未得到充分證實(shí)。在小鼠模型中敲除LAG-3基因?qū)е翹K細(xì)胞不能殺死某些腫瘤。然而,這種缺失對MHC I類錯(cuò)配的細(xì)胞溶解活性沒有影響。另一方面,人類NK細(xì)胞卻表現(xiàn)出相反的結(jié)果。阻斷LAG-3通路的抗體不能誘導(dǎo)人NK細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞毒性?扇苄訪AG-3能與MHC-II分子結(jié)合,對人類NK細(xì)胞的殺傷能力也沒有影響。在HIV患者中,病毒控制與NK細(xì)胞上LAG-3的低表達(dá)以及其他抑制分子有關(guān)。Wiskott-Aldrich綜合征蛋白(WASp)缺乏與癌癥的高易感性相關(guān),很可能是由于NK細(xì)胞和DC的抗癌能力受損所致。WASp敲除的NK細(xì)胞顯示出細(xì)胞衰竭和NK細(xì)胞記憶LAG-3表達(dá)增強(qiáng)相關(guān)。這似乎有一個(gè)明顯的關(guān)聯(lián),然而,LAG-3對NK細(xì)胞功能的直接影響和潛在機(jī)制還需要進(jìn)一步研究。與NK細(xì)胞相比,其對NKT(自然殺傷性T細(xì)胞)功能的調(diào)節(jié)已被廣泛報(bào)道。在慢性HIV患者中,iNKT細(xì)胞耗竭和IFN-γ產(chǎn)生減少與LAG-3表達(dá)升高有關(guān)。LAG-3信號通路通過阻斷S期細(xì)胞周期,下調(diào)活化的CD1d限制NKT細(xì)胞的增殖。
可溶性重組LAG-3-Ig融合蛋白Eftilagimod alpha(IMP321)已被用作免疫佐劑,用于預(yù)防各種感染和癌癥。它也被應(yīng)用于癌癥的單一治療或聯(lián)合化療。在體外的短期試驗(yàn)中,IMP321能夠在健康個(gè)體(60個(gè)捐贈(zèng)者中的52個(gè))誘導(dǎo)NK細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子(IFN-γ和/或TNF-α),以及在較低程度上在21個(gè)未經(jīng)治療的轉(zhuǎn)移性癌癥患者體內(nèi)誘導(dǎo)產(chǎn)生細(xì)胞因子。在轉(zhuǎn)移性腎癌患者中,IMP321在劑量遞增研究(P003)中,作為單藥治療誘導(dǎo)NK細(xì)胞活化。標(biāo)準(zhǔn)化療的IMP321與乳腺癌患者數(shù)月內(nèi)NK細(xì)胞活化增強(qiáng)相關(guān)。因此,LAG-3具有激活T細(xì)胞和NK細(xì)胞的潛力。因此,它可以作為檢查點(diǎn)抑制的潛在靶點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步的研究。此外,在最近對CIML NK細(xì)胞的研究中,CD56bright、CD16-和CD62L+NK細(xì)胞被鑒定為細(xì)胞因子誘導(dǎo)的記憶樣(CIML)NK細(xì)胞的優(yōu)勢亞群,NKG2A的持續(xù)表達(dá)參與抑制HLA-E陽性靶細(xì)胞的殺傷。CIML-NK細(xì)胞亞群KIR+和NKG2C+表達(dá)LAG-3,表明CIML-NK細(xì)胞是雙重檢查點(diǎn)抑制的潛在靶點(diǎn)。
TIM-3
共抑制受體TIM-3(T細(xì)胞免疫球蛋白和粘蛋白結(jié)構(gòu)域3)識(shí)別galectin-9作為配體,在各種癌癥和慢性感染中上調(diào)。此外,TIM-3可變IgV結(jié)構(gòu)域也被報(bào)道與其他配體結(jié)合,如HMGB1(高遷移率組蛋白B1蛋白)、Ceacam-1(癌胚抗原細(xì)胞粘附分子1)和PtdSer(磷脂酰絲氨酸)。TIM-3的表達(dá)是多種多樣的,包括幾種類型的免疫細(xì)胞,包括CD4+T細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞、B細(xì)胞、NK細(xì)胞、NKT細(xì)胞和髓樣細(xì)胞。TIM-3與其配體的結(jié)合通過耗盡T細(xì)胞和NK細(xì)胞來誘導(dǎo)免疫耐受。這種途徑的上調(diào)與各種慢性感染和癌癥中T和NK細(xì)胞的耗竭有關(guān),使TIM-3成為T和NK細(xì)胞免疫的負(fù)調(diào)節(jié)因子。相應(yīng)地,它的阻斷作用逆轉(zhuǎn)了T細(xì)胞或NK細(xì)胞功能障礙。TIM-3和PD-1的共表達(dá)參與介導(dǎo)了多種癌癥和慢性病毒感染中CD8+T細(xì)胞衰竭。研究表明,TIM-3和/或PD-1阻斷可逆轉(zhuǎn)T細(xì)胞耗竭,并減緩腫瘤生長。針對TIM-3的抗體,如Sym023、Cobolimab、LY3321367、BGB-A425和MBG453,以及幾種抗PD-1/PD-L1抗體,正在進(jìn)行臨床研究,以確定其對各種癌癥的療效。
TIM-3在NK細(xì)胞上的表達(dá)有幾個(gè)方面的原因。它被認(rèn)為是成熟、活化和預(yù)后的標(biāo)志物。與CD56+/CD3+NKT和CD56-/CD3+T細(xì)胞群相比,TIM-3在靜止CD56+/CD3+NK細(xì)胞群中高表達(dá)。健康成人血液中部分成熟CD56dimCD16+NK細(xì)胞亞群顯示TIM-3表達(dá),而其在未成熟CD56brightCD16-NK細(xì)胞亞群中的表達(dá)不均一。此外,幾種細(xì)胞因子(IL-12、IL-15和IL-18)強(qiáng)烈誘導(dǎo)TIM-3的表達(dá),主要是在未成熟的CD56bright NK細(xì)胞中。IL-12和IL-18誘導(dǎo)的NK細(xì)胞活化和IL-15誘導(dǎo)的成熟是TIM-3在這些細(xì)胞中表達(dá)的主要原因,識(shí)別出TIM-3在NK細(xì)胞中的表達(dá)作為活化和分化或兩者兼而有之的標(biāo)記。TIM-3在外周NK細(xì)胞中的上調(diào)在一些癌癥中被觀察到,即胃癌、肺腺癌、晚期黑色素瘤和膀胱癌,導(dǎo)致NK細(xì)胞衰竭。腫瘤生長的NK細(xì)胞中TIM-3水平的增加表明TIM-3的表達(dá)是一個(gè)預(yù)后的生物標(biāo)志物。GIST(胃腸道間質(zhì)瘤)和膀胱癌患者的腫瘤浸潤性NK細(xì)胞也表達(dá)TIM-3。與TIM-3和PD-1在T細(xì)胞中的共表達(dá)相似,衰竭的腫瘤浸潤NK細(xì)胞在MHC-I缺陷腫瘤中也顯示出可檢測的共表達(dá)。然而,GIST患者在TIM-3+腫瘤浸潤性NK細(xì)胞中缺乏PD-1共表達(dá)。
CD200R
CD200R是另一種在T、B、NK和髓系細(xì)胞上表達(dá)的抑制性受體。它識(shí)別CD200作為其配體,除了在各種腫瘤上表達(dá)外,CD200還表達(dá)于各種正常組織,如中樞神經(jīng)系統(tǒng)、視網(wǎng)膜、毛囊細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞和胸腺細(xì)胞,以及活化的T、B和DC細(xì)胞。CD200被認(rèn)為是腫瘤進(jìn)展的標(biāo)志物,因?yàn)樗谠煅头窃煅吹母鞣N癌癥上過度表達(dá),其表達(dá)與最差預(yù)后相關(guān)。此外,CD200的表達(dá)也可以誘導(dǎo)癌細(xì)胞。事實(shí)上,癌細(xì)胞表達(dá)CD200對CD200–CD200R信號抑制抗癌反應(yīng)沒有影響。因此,CD200阻斷劑是一種潛在的治療選擇,不局限于治療表達(dá)CD200的腫瘤。抑制性CD200-CD200R通路通過調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞和DC細(xì)胞間接抑制T細(xì)胞的效應(yīng)器功能。因此,阻斷CD200–CD200R的相互作用可以抑制腫瘤生長,這支持了拮抗性CD200或CD200R抗體作為癌癥治療的一種選擇。Samalizumab(人源化抗CD200抗體)耐受性良好,CD4陽性T細(xì)胞和CD200陽性B-CLL呈劑量依賴性變化,Th1細(xì)胞因子反應(yīng)中等。
對于NK細(xì)胞,有證據(jù)表明CD200–CD200R抑制途徑直接參與了NK細(xì)胞的抑制。在AML患者中,CD200的過度表達(dá)抑制了NK細(xì)胞的抗腫瘤反應(yīng),從而增加了這些患者復(fù)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。AML患者的NK細(xì)胞亞群表達(dá)CD200R,提示CD200-CD200R相互作用抑制了NK細(xì)胞。此外,在CD200hi患者中,阻斷CD200的抗體可恢復(fù)NK細(xì)胞的活性。這些數(shù)據(jù)表明CD200-CD200R相互作用直接導(dǎo)致AML患者NK細(xì)胞的抑制。這是唯一直接表明表達(dá)CD200的靶細(xì)胞能夠抑制NK細(xì)胞的細(xì)胞毒性和IFNγ產(chǎn)生活性的研究。Liu等人在研究CD200+黑色素瘤生長和轉(zhuǎn)移限制中的CD200信號部分時(shí)發(fā)現(xiàn),在CD200缺乏的轉(zhuǎn)移性腫瘤生長的肝臟中,NK細(xì)胞的數(shù)量顯著減少。然而,CD200缺乏如何影響肝臟局部NK反應(yīng)仍有待解釋。這提示CD200-CD200R檢查點(diǎn)是血液學(xué)和實(shí)體瘤檢查點(diǎn)阻斷的一個(gè)很好的靶點(diǎn)。由于NK細(xì)胞與AML和多發(fā)性骨髓瘤中的其他檢查點(diǎn)受體(如KIR和NKG2A)相關(guān),因此在這類患者中可以驗(yàn)證聯(lián)合檢查點(diǎn)靶點(diǎn)。
CD47
CD47,也被稱為整合素相關(guān)蛋白(IAP),是免疫球蛋白超家族中廣泛表達(dá)的糖蛋白。其作為參與β3整合素介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的白細(xì)胞膜蛋白被首次發(fā)現(xiàn)。它是一種跨膜蛋白,除了整合素外,還與血小板反應(yīng)蛋白-1(TSP-1)和信號調(diào)節(jié)蛋白α(SIRPα)相互作用。在CD47所執(zhí)行的功能中,它與SIRPα和TSP-1的結(jié)合,確立了其作為一種抑制受體的作用,通過抑制吞噬、抗原呈遞和T/NK細(xì)胞抑制參與癌癥的免疫逃避。因此,用抗體靶向這個(gè)信號通路顯示出潛在的治療腫瘤的能力。
CD-47在NK細(xì)胞介導(dǎo)的抗病毒或抗腫瘤細(xì)胞毒性中起抑制作用。NK細(xì)胞毒性與HNSCC細(xì)胞CD47表達(dá)有關(guān)。高表達(dá)CD47的HNSCC細(xì)胞株表現(xiàn)出較低水平的NK細(xì)胞毒性。用中和MHC-1或抗CD47抗體預(yù)處理細(xì)胞可增加NK細(xì)胞對HNSCC細(xì)胞系的細(xì)胞毒性。SIRPα和TSP-1均與NK細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性有關(guān)。在免疫功能正常的同基因小鼠中,抗SIRPα抗體通過阻斷CD47的相互作用而顯著抑制RCC或黑色素瘤細(xì)胞的腫瘤形成。除了巨噬細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞外,NK細(xì)胞的選擇性耗竭大大削弱了抗SIRPαAb的抗腫瘤作用。然而,在體外,NK細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞的殺傷作用不受同一抗體的抑制,提示NK細(xì)胞的CD47功能與SIRPα無關(guān)。與此類似,TSP-1也被證明在抑制NK細(xì)胞早期增殖和促進(jìn)晚期擴(kuò)張中發(fā)揮作用,但CD47的作用尚未被證實(shí)。因此,在這方面仍有許多問題有待解決。然而,用抗體攻擊CD-47是值得探索的,不僅在巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和T細(xì)胞,而且在NK細(xì)胞。CD47與PD-L1的雙重阻斷作用也已被研究,并被證明能增強(qiáng)對循環(huán)腫瘤細(xì)胞的免疫治療作用。抗CD47抗體Magrolimab(Hu5F9-G4)正在多個(gè)I期和II期臨床試驗(yàn)中與其他藥物(如利妥昔單抗、西妥昔單抗、阿扎胞苷、acalabrutinib和atezolizumab等)進(jìn)行不同組合的研究。
CTLA-4
CTLA-4(細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原4)是一種共抑制受體,可在多種免疫細(xì)胞上表達(dá),如荷瘤小鼠的活化T淋巴細(xì)胞(CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞)、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞、腫瘤浸潤性NK細(xì)胞和脾臟Kit+CD11b?NK細(xì)胞,并在IL-2刺激下誘導(dǎo)小鼠NK細(xì)胞。CTLA-4與共刺激受體CD28競爭癌細(xì)胞或抗原呈遞細(xì)胞上的配體B7-1(CD80)和B7-2(CD86)。CTLA-4被公認(rèn)為T細(xì)胞活化的負(fù)調(diào)節(jié)因子和外周T細(xì)胞耐受性和自身反應(yīng)性的調(diào)控者。用抗體阻斷CTLA-4(ipilimumab)可以改善各種癌癥的T細(xì)胞功能。
已有研究表明CTLA-4/CD28/CD80/CD86通路參與NK細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性。在體內(nèi),CD28觸發(fā)NK細(xì)胞的增殖,它們的細(xì)胞毒性和細(xì)胞因子的分泌已經(jīng)在許多研究中被描述。癌細(xì)胞上的配體B7-1和B7-2似乎也能提高人類NK細(xì)胞的細(xì)胞毒性。同樣,NK細(xì)胞表達(dá)的CTLA-4作用樹突狀細(xì)胞的B7-1可以抑制IFN-γ的產(chǎn)生。在小鼠中,腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的IL-18可誘導(dǎo)具有B7-H1依賴性免疫清除功能的Kit+CD11b?NK細(xì)胞。Kit+CD11b?NK細(xì)胞也報(bào)告CTLA-4上調(diào);然而,其在NK細(xì)胞控制的癌癥中參與腫瘤進(jìn)展的情況尚未被研究。這些研究揭示了這一途徑在NK細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性中的不可否認(rèn)的作用。然而,人類NK細(xì)胞中不存在CD80-CD28/CTLA-4介導(dǎo)的共刺激。共刺激CD28/B7也被否認(rèn)在小鼠CMV感染的外周NK細(xì)胞中起任何重要作用。
CTLA-4+腫瘤浸潤性NK細(xì)胞是一個(gè)基于抗CTLA-4單克隆抗體的前瞻性免疫治療靶點(diǎn)。如上圖所示,阻斷CTLA-4可能間接地減輕被抑制的NK細(xì)胞。CTLA-4在Tregs上的表達(dá)被認(rèn)為是其抑制功能所必需的。在西妥昔單抗治療的頭頸部癌患者中,NK細(xì)胞毒性抑制和CTLA-4陽性Tregs增加與預(yù)后不良相關(guān)。Ipilimumab是一種抗CTLA-4單克隆抗體,導(dǎo)致Tregs的耗竭,以Fc介導(dǎo)的方式對黑色素瘤患者產(chǎn)生臨床療效,部分原因可能是由于減輕了Tregs對NK細(xì)胞毒性的抑制。Ipilimumab還可以通過原代NK細(xì)胞以及IL-2激活的NK細(xì)胞和γδT細(xì)胞上的FcyRIIIA與黑色素瘤細(xì)胞系和組織上的CTLA-4反應(yīng)來觸發(fā)ADCC作用。此外,Ipilimumab和CTLA-4陽性黑色素瘤細(xì)胞的相互作用也導(dǎo)致NK細(xì)胞釋放TNF-α。CTLA-4阻斷和IL-2免疫治療聯(lián)合應(yīng)用可延緩黑色素瘤的生長和延長生存期,顯示協(xié)同作用。CTLA-4阻斷可增加免疫細(xì)胞(包括CD8陽性T細(xì)胞和NK細(xì)胞)的腫瘤浸潤,而IL-2可降低腫瘤浸潤性NK細(xì)胞耗盡和分化的比例。Ipilimumab在NK細(xì)胞表型上誘導(dǎo)IL-2Rα鏈表達(dá),隨后增強(qiáng)對IL-2刺激和細(xì)胞毒性的反應(yīng),這與晚期黑色素瘤患者更好的臨床反應(yīng)相關(guān)。
PD-1
程序性死亡受體-1(PD-1)在各種免疫細(xì)胞上表達(dá),包括T細(xì)胞(CD4+&CD8+)、B細(xì)胞和髓細(xì)胞、NK細(xì)胞、NKT細(xì)胞和其他固有淋巴細(xì)胞。PD-1、PD-L1和PD-L2配體的上調(diào)在各種癌癥中已有報(bào)道,它們的相互作用導(dǎo)致T細(xì)胞抑制,導(dǎo)致免疫逃逸。大約四分之一健康人的外周血中可檢測到NK細(xì)胞上PD-1的高表達(dá)。然而,在癌癥患者,如卵巢癌患者的腹水、卡波西肉瘤患者的外周血、腎細(xì)胞癌和多發(fā)性骨髓瘤患者中,NK細(xì)胞上PD-1的表達(dá)上調(diào)。在消化道癌,如食道癌、胃癌、膽管癌、肝癌和結(jié)直腸癌中,外周血NK細(xì)胞和腫瘤浸潤性NK細(xì)胞也同樣上調(diào)。慢性感染如HIV(人類免疫缺陷病毒)、HCV(丙型肝炎病毒)、HCMV(人類巨細(xì)胞病毒)和結(jié)核分枝桿菌也顯示出NK細(xì)胞PD-1表達(dá)增強(qiáng)。
PD-1在NK細(xì)胞上的表達(dá)是多種多樣的,因癌癥而異。PD-1在CD56bright NK細(xì)胞中普遍缺乏表達(dá)。然而,CD56dimNK細(xì)胞已證明PD-1表達(dá)受限于NKG2A?KIR+CD57+表型,一種完全成熟的NK細(xì)胞。NKG2A?KIR+CD57+表型NK細(xì)胞被認(rèn)為具有顯著下調(diào)的激活受體,如NKp30和NKp46。此外,PD-1表達(dá)與NK細(xì)胞抗腫瘤活性受損之間存在相關(guān)性,而抗體干擾PD-1和PD-L1的相互作用導(dǎo)致部分修復(fù)。PTLD兒童移植患者也顯示出NK細(xì)胞功能改變,PD-1增加,NKp46和NKG2D表達(dá)降低。另一方面,CD56bright NK細(xì)胞在慢性HCV患者中表達(dá)PD-1。同時(shí),在消化道癌癥患者中,兩種類型的NK細(xì)胞(CD56bright 和CD56dimNK細(xì)胞)都顯示PD-1表達(dá)增加。此外,新發(fā)現(xiàn)的肝癌組織中浸潤的CD3?CD49a+CD56+NK細(xì)胞也顯示其表面有大量PD-1表達(dá),這與肝細(xì)胞癌患者的生存率降低有關(guān)。
在一些癌癥中,NK細(xì)胞PD-1表達(dá)上調(diào)表明NK細(xì)胞處于功能失調(diào)狀態(tài),可能是由于缺乏MHC-I的腫瘤細(xì)胞過度刺激所致。比較PD-1+NK細(xì)胞和PD-1-NK細(xì)胞發(fā)現(xiàn)PD-1+NK細(xì)胞功能衰竭,細(xì)胞毒性和細(xì)胞因子生成受損,增殖能力降低。抗PD-1單抗的阻斷已被證明能恢復(fù)NK細(xì)胞的功能。小鼠腫瘤細(xì)胞表達(dá)PD-1,抗PD-1阻斷劑誘導(dǎo)NK細(xì)胞產(chǎn)生抗腫瘤免疫應(yīng)答。在體外,抗PD-1抗體增強(qiáng)了NK細(xì)胞介導(dǎo)的對自體MM細(xì)胞的殺傷作用。PD-1阻斷劑也促進(jìn)了小鼠NK細(xì)胞對小鼠膠質(zhì)瘤干細(xì)胞的殺傷作用。
B7-H3
B7同源物3蛋白(B7-H3)是B7-CD28家族的配體分子,其受體可能存在于T細(xì)胞和NK細(xì)胞上,它似乎可以同時(shí)抑制T細(xì)胞和NK細(xì)胞的功能,但尚未被證實(shí)。B7-H3被認(rèn)為可以同時(shí)共刺激和共抑制來調(diào)節(jié)T細(xì)胞功能。B7-H3通過與TLT-2結(jié)合來刺激T細(xì)胞活化,而與未知受體的結(jié)合導(dǎo)致T細(xì)胞的共同抑制。同時(shí),通過激活未知受體,它可以抑制NK細(xì)胞和成骨細(xì)胞。
B7-H3在胰腺、肝臟、小腸、結(jié)腸、心臟、胸腺、脾臟、胎盤和睪丸等各種正常組織上的表達(dá)有限。然而,B7-H3的異常表達(dá)可見于各種與預(yù)后不良相關(guān)的惡性腫瘤,包括腎細(xì)胞癌、乳腺癌、肺癌、食管鱗癌、胃癌、胰腺癌、膽囊癌、結(jié)直腸癌、前列腺癌、卵巢癌、宮頸癌、子宮內(nèi)膜癌、骨肉瘤,神經(jīng)母細(xì)胞瘤。肺癌、腎細(xì)胞癌、肝細(xì)胞癌、結(jié)直腸癌和膠質(zhì)瘤患者的循環(huán)血清B7-H3水平顯著高于健康志愿者。抑制NK細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性是B7-H3表達(dá)細(xì)胞逃避腫瘤的多種機(jī)制之一。膠質(zhì)瘤的惡性程度和生存率降低與腫瘤和內(nèi)皮細(xì)胞中B7-H3的表達(dá)有關(guān)。膠質(zhì)瘤細(xì)胞上清液中可溶性B7-H3和細(xì)胞結(jié)合B7-H3均能抑制自然殺傷細(xì)胞介導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞溶解。在B7-H3沉默的膠質(zhì)瘤細(xì)胞系的體內(nèi)模型中證實(shí)了對殺傷的敏感性。單克隆抗體介導(dǎo)的4Ig-B7-H3分子被鑒定為神經(jīng)母細(xì)胞瘤相關(guān)分子,對細(xì)胞轉(zhuǎn)染物或新分離的神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞進(jìn)行掩蔽,保護(hù)其不被NK細(xì)胞殺死。類似地,在卵巢囊性畸胎瘤中的神經(jīng)母細(xì)胞瘤中,除了大量的HLA-I類分子外還表達(dá)B7-H3,這表明神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞對NK細(xì)胞介導(dǎo)的溶解具有保護(hù)性的免疫逃避機(jī)制。此外,與來自外周血的NK細(xì)胞相比,這些患者腹腔液分離的NK細(xì)胞上DNAM-1(CD226)和CD16等受體的表達(dá)強(qiáng)度較低。以B7-H3作為靶點(diǎn)的BiKE雙特異性抗體在治療NSCLC時(shí),可以通過誘導(dǎo)自然殺傷細(xì)胞顯著抑制腫瘤細(xì)胞生長。
B7-H3結(jié)合Fc優(yōu)化的人源化IgG1單克隆抗體,Enoblituzumab,目前正在探索中。它已經(jīng)被證明可以抑制B7-H3陽性的腎和膀胱癌移植物的腫瘤生長。MGA271是一種Fc優(yōu)化的靶向B7-H3的人源化單克隆抗體,已在幾種腫瘤類型中顯示出安全性和抗腫瘤療效。這種抗腫瘤活性歸因于患者T細(xì)胞克隆性的增加。Enoblituzumab的進(jìn)一步鑒定,包括其藥理學(xué)動(dòng)力學(xué)和動(dòng)力學(xué),以及其安全性、劑量耐受性和抗腫瘤活性,以對抗年輕患者中B7-H3受體陽性表達(dá)的復(fù)發(fā)或難治性實(shí)體惡性腫瘤,正在一項(xiàng)開放標(biāo)簽I期研究(NCT02982941)中進(jìn)行評估。Orlotamab(MGD009,一種人源化B7-H3 x CD3 DART?蛋白),是一種除B7-H3外靶向CD3的雙特異性抗體,由Macrgenenics開發(fā),目前正在進(jìn)行臨床研究(NCT03406949),評估該抗體與抗PD-1抗體(MGA012)聯(lián)合治療B7-H3表達(dá)的復(fù)發(fā)或難治性腫瘤的安全性和有效性?偠灾珺7-H3是一種潛在的基于檢查點(diǎn)的針對T細(xì)胞和NK細(xì)胞的免疫治療的候選物。
展望
自然殺傷細(xì)胞是一組獨(dú)特的抗腫瘤效應(yīng)細(xì)胞,具有不受MHC限制的細(xì)胞毒性、產(chǎn)生細(xì)胞因子和免疫記憶等功能,使其成為先天性和適應(yīng)性免疫反應(yīng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵角色。一些癌癥的發(fā)生與功能失調(diào)的NK細(xì)胞有關(guān)。因此,修復(fù)這種NK細(xì)胞可能是抗腫瘤免疫治療的一個(gè)潛在選擇。這種修復(fù)的一種方法是抑制免疫檢查點(diǎn),即癌細(xì)胞通過控制免疫細(xì)胞表面的抑制受體進(jìn)行免疫逃逸。免疫檢查點(diǎn)抑制在T細(xì)胞的情況下是成功的。NK細(xì)胞最近也被用于同樣的目的。針對NK細(xì)胞表面的這些抑制受體的免疫檢查點(diǎn)抑制劑,如monalizumab和lirilumab,已作為單藥治療進(jìn)行,并顯示出良好的安全性,但僅在延長無進(jìn)展生存期方面取得了輕微成功。因此,免疫檢查點(diǎn)抑制劑(如CTLA-4和PD-1抑制劑)的組合也可以在NK細(xì)胞的背景下嘗試,因?yàn)榭筆D-1和抗PD-L1抑制劑也被證明可以增強(qiáng)NK細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性。同樣,NKG2A增強(qiáng)腫瘤疫苗誘導(dǎo)的CD8 T細(xì)胞免疫也強(qiáng)調(diào)了聯(lián)合治療的潛力。因此,結(jié)合抗PD-1或抗PD-L1抑制劑和NK細(xì)胞特異性檢查點(diǎn)抑制劑(如抗KIR或抗NKG2A抑制劑)可用于基于檢查點(diǎn)抑制的聯(lián)合免疫治療。隨著B7-H3、CD200R、CD47和Siglecs7/9等新的檢查點(diǎn)的加入,將這些檢查點(diǎn)結(jié)合起來進(jìn)行協(xié)同抗腫瘤反應(yīng)是未來充分發(fā)揮NK細(xì)胞殺傷腫瘤作用的方向。
參考文獻(xiàn):
1.NK Cell-Based Immune Checkpoint Inhibition. Front. Immunol., 13 February 2020
原文標(biāo)題 : NK細(xì)胞的免疫檢查點(diǎn)
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