NK细胞概述

自然杀伤细胞（Natural killer cell，NK细胞 )，是肿瘤和病毒感染免疫中的“第一反应者”，可自发识别体内异常细胞，并通过细胞毒性作用将其迅速清除，同时产生各类促炎细胞因子和趋化因子，招募和激活其他免疫细胞以启动适应性免疫反应。其是人体内抗癌活性最强的免疫细胞之一，它在骨髓中发育成熟后，主要存在于外周血、肝脏、腹膜腔和胎盘中。NK细胞主要分布于外周血，占外周血淋巴细胞总数的5-10％。无需抗原提呈细胞作为中介提呈抗原，也无需抗体帮助，可直接清除衰老细胞、变性细胞、癌细胞及病毒感染细胞等。NK细胞已经成为抗肿瘤免疫治疗的重要靶点。目前，正在开发的NK细胞治疗产品主要有两类：一类是自体或是异体NK细胞治疗产品，另一类是CAR-NK产品。

图1.参与NK细胞扩增的重要细胞因子

NK杀伤肿瘤细胞机制

直接杀伤

NK细胞直接通过胞吐作用，释放穿孔素和颗粒酶等细胞毒性颗粒，穿孔素在靶细胞表面穿孔，使颗粒酶进入靶细胞诱导靶细胞凋亡。

诱导细胞凋亡 

活化NK细胞表达Fas（CD95）配体和TRAIL（肿瘤坏死因子相关诱导凋亡配体）分子，诱导CD95+靶细胞和TRAIL受体阳性的靶细胞通过内源酶的级联反应发生凋亡，使靶细胞进入程序性凋亡状态。

细胞因子介导杀伤 NK细胞能合成和分泌多种细胞因子（如IFN-γ、TNF-α、IL1、IL5、IL8、IL10和G-CSF等），直接作用于靶细胞，或通过进一步激活其他种类免疫细胞攻击靶细胞。抗体依赖性细胞介导的细胞毒性作用（ADCC） 

NK细胞低亲和力的CD16分子与靶细胞IgG抗体复合物结合后，活化蛋白酪氨酸激酶（PTK），使PLC γ的酪氨酸磷酸化，裂解膜磷酯酰肌醇为三磷酸肌醇（IP3）和二酰甘油，IP3增加细胞内游离钙浓度，进而释放细胞毒性物质（如穿孔素和颗粒酶）。

细胞因子激活NK细胞

体外扩增NK细胞，使用细胞因子是一种有效扩增NK细胞并提高其活性的方法。多种细胞因子，如IL-2、IL-15、IL-12、IL-18、IL-21和I型干扰素已被相继用于NK细胞的体外扩增。但是，不同细胞因子组合，对于NK细胞体外扩增会有明显的差异。

表1.扩增PBMC来源的NK细胞扩增方法[1]

白介素2（IL-2）

白细胞介素-2（Interleukin-2, IL-2）通过与NK细胞上表达的异三聚体蛋白IL-2受体（IL-2R）结合，激活各种激酶通路。IL-2可在短时间（24小时）内促进NK细胞的存活、激活和提高细胞毒性。IL-2刺激PBMCs可导致淋巴因子激活的杀伤细胞（LAK）数量的增加，LAK由NK细胞和T细胞组成，对自体肿瘤细胞具有较高的杀伤能力。

IL-2用于细胞和基因治疗领域，可促进CAR-T细胞、TCR-T细胞、调节性T细胞、TIL细胞、NK细胞和CIK细胞的增殖和分化。

白介素15（IL-15） 

白细胞介素-15（Interleukin-15, IL-15）与IL-2具有类似的生物学功能，IL-15是IL-2最有前途的替代品。重要的是，IL-15刺激NK和CD8+T细胞，但不刺激Treg细胞。体外研究表明，IL-15可以增强被TME（肿瘤微环境）耗尽的NK细胞的功能。在缺氧条件下，用IL-15治疗功能失调的肿瘤来源的NK细胞，可以恢复线粒体的完整性，增加颗粒酶B的表达，减少细胞凋亡，增强NK细胞毒性和IFNγ的产生。

IL-2和IL-15联合应用可促进NK细胞的增殖和活性，有利于NK细胞的激活。且只有IL-15可以维持NK细胞在输注患者后的细胞溶解功能。IL-2和IL-15诱导NK细胞活化受体NKG2D、NKp44、NKp30和NKp46的表达，提高其对肿瘤细胞株的细胞毒性。

白介素7（IL-7） 

白细胞介素-7（Interleukin-7, IL-7）是一种可促进多能造血干细胞（HSC）分化为淋巴祖细胞的细胞因子。此外，其还可支持淋巴谱系中各种细胞（B细胞、T细胞和NK细胞）的增殖。该因子主要由骨髓和胸腺中的基质细胞分泌。在NK细胞体外扩增培养中，IL-7可以促进NK细胞分化和诱导产生细胞毒性淋巴细胞的标志蛋白，增强NK细胞存活能力。

IL-7可在细胞和基因治疗领域中用于基因修饰T细胞的体外扩增，如CAR-T细胞，并可诱导多能干细胞（iPSC）分化为T细胞。此外还用于诱导脐带血来源的造血干细胞（HSC/CD34+）分化为NK细胞。

白介素12（IL-12） 

白细胞介素-12（Interleukin-12, IL-12）主要由抗原呈递细胞，特别是DC和巨噬细胞产生，刺激CD8+T细胞和NK细胞的募集、效应功能和IFNγ的产生。IL-12、IL-15和IL-18联合作用可诱导细胞因子诱导的记忆样NK细胞，是一种寿命长、细胞毒性高、分泌IFN-γ的细胞。除了直接激活NK细胞外，IL-12还刺激Th1产生IFNγ和IL-2，从而刺激NK细胞产生更多的IFNγ、穿孔素和颗粒酶B。IL-12受体由两个亚基（α和β）组成，通过JAK-STAT家族的成员介导信号传导。IL-2通过增加IL-12受体和STAT4（IL-12信号传导的相关因子）的表达来增强NK细胞对IL-12的反应。

白介素18（IL-18） 

白细胞介素-18（Interleukin-18, IL-18）是一种促炎细胞因子，由多种细胞产生，包括髓细胞、肠上皮细胞、角质形成细胞和内皮细胞。IL-18（与IL-12联合）能够诱导NK细胞表达FASL、增强NK细胞产生IFNγ和TNF的能力、促进NK细胞增殖，并通过诱导CCL21、CCR7的表达促进NK向次级淋巴器官迁移。

白介素21（IL-21） 

白细胞介素-12（Interleukin-12, IL-12）主要由抗原呈递细胞，特别是DC和巨噬细胞产生，刺激CD8+T细胞和NK细胞的募集、效应功能和IFNγ的产生。IL-12、IL-15和IL-18联合作用可诱导细胞因子诱导的记忆样NK细胞，是一种寿命长、细胞毒性高、分泌IFN-γ的细胞。除了直接激活NK细胞外，IL-12还刺激Th1产生IFNγ和IL-2，从而刺激NK细胞产生更多的IFNγ、穿孔素和颗粒酶B。IL-12受体由两个亚基（α和β）组成，通过JAK-STAT家族的成员介导信号传导。IL-2通过增加IL-12受体和STAT4（IL-12信号传导的相关因子）的表达来增强NK细胞对IL-12的反应。

相关试剂推荐

相关文献：

[1] Fang Fang, Siqi Xie, Minhua Chen,et.al.Advances in NK cell production.Cell Mol Immunol. 2022 Apr; 19(4): 460–481.