NK细胞机制及作用简述

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来源公众号：抗体与免疫工程

自然杀伤细胞（Natural Killer cell，NK）是人体固有免疫的重要组成部分，也是抵御病毒感染和肿瘤细胞的第一道防线。NK细胞无须抗原的预先刺激与活化即能够直接杀伤被病毒感染的自身细胞或者肿瘤细胞。

首次发现及命名

自1973年首次有研究报道淋巴细胞对肿瘤细胞的“非特异性”杀伤现象后，1975年，卡罗琳斯卡医学院的Rolf Kiessling及其同事将参与这种活动的介质命名为“自然杀伤”(NK) 细胞。

免疫细胞简介

要了解NK细胞就需要首先了解一下其归属类别——免疫细胞。免疫细胞是指参与免疫应答或与免疫应答相关的细胞，在人体内承担免疫监视、免疫防御和免疫自稳作用。免疫细胞都起源于骨髓造血干细胞，造血干细胞在骨髓中增殖、分化、发育、成熟为共同淋巴样祖细胞（CLP）和共同髓样祖细胞（CMP）。CLP和CMP所分化出的B细胞、T细胞、NK细胞、树突状细胞、单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞就是免疫细胞的组成部分。

NK细胞与B细胞、T细胞对比

NK细胞概述

NK细胞约占外周血淋巴细胞的10-15%，具有独立于T细胞和B细胞之外的发育途径。NK细胞广泛分布于骨髓、外周血、肝、脾、肺和淋巴结等。其中，以外周血和脾、淋巴结中NK细胞活性最高。

NK细胞其常用的表型标志是CD56+CD16+CD19-CD3-，可以分为两个亚群。根据人类NK细胞表达CD56分子的表面密度，可以将NK细胞分为CD56bright和CD56dim两个亚群。CD56dimNK细胞占外周血NK细胞的90%，为终末分化的NK细胞亚群，以杀伤功能为主，具有很强的细胞毒性。CD56brightNK细胞约占外周血NK细胞的10%，为中间期过渡分化的NK细胞亚群，以分泌细胞因子为主，细胞毒活性较低。两者的平衡，决定NK细胞最终的功能。

NK细胞作用机制

NK细胞主要通过一下机制实现其杀伤功能：

（1）分泌杀伤介质：穿孔素（Perforin）、颗粒酶（Granzyme）、颗粒溶素（Granulysin）等具有细胞毒性的溶解性颗粒，诱导靶细胞凋亡。循环的NK细胞通常处于休眠状态。一旦被活化，它们会渗透到组织中，分泌穿孔素及肿瘤坏死因子，攻击肿瘤细胞和病毒感染细胞。

（2）释放可溶性NK细胞毒因子（NKCF）：NKCF与靶细胞表面的NKCF受体结合后，可选择性杀伤和裂解靶细胞。

（3）通过表达膜TNF家族分子的杀伤效应：NK细胞可以通过膜TNF家族分子（FASL、TRAIL、mTNF等）与靶细胞膜配体结合诱导靶细胞凋亡。

（4）介导ADCC效应：NK细胞表面表达Fcγ受体，与靶细胞表面的IgG抗体结合，产生抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（ADCC）。

（5）分泌细胞因子，发挥免疫调节功能：合成多种小分子蛋白质，比如淋巴因子等，与其他免疫细胞相互作用形成免疫应答。

NK细胞获取方式

（1）PB-NK：从外周血单核细胞（PBMC）中扩增NK细胞。原代PB-NK可以通过采集抗凝人外周全血，再按标准流程离心分离后获得。PBMC是NK细胞的主要来源，也是NK细胞过继性疗法最常使用的细胞源获取法。然而PBMC中NK细胞的比例仅为10-15%。因此需要体外扩增，主要分为四种技术：无细胞纯因子、饲养层细胞联合细胞因子、膜颗粒以及基因修饰。

（2）UCB-NK：从脐带血（UCB）中扩增NK细胞。虽然相较于外周血来源的NK细胞（PB-NK），UCB-NK细胞表达了较低水平的激活性受体、粘附分子和IL-2Ra，以及较高水平的抑制性受体，但是UCB中的NK细胞占比高于外周血，约占15-20%。且在离体扩增的UCB-NK细胞的细胞毒性与PB-NK细胞相似。

（3）NK细胞系：从细胞系中扩增NK细胞。有多种NK细胞系可选：NK-92、NKG、NKL、KHYG-1、YT、NKYS、SNK-6和IMC-1。这些细胞系取自于白血病或淋巴瘤患者，同时它们便于获取、培养和进行基因操作。目前只有NK-92细胞系用于了NK细胞免疫治疗的临床研究，其余正在进行临床前研究。NK-92细胞表达高水平的颗粒酶B和穿孔素等效应分子，并且表达相对大量的激活受体和较少的抑制受体，展现优异的细胞毒性。

（4）iPSC-NK/ESC-NK：从诱导性多能干细胞（iPSC）或者胚胎干细胞（ESC）中扩增NK细胞。多能干细胞（PSC）衍生的NK细胞不仅具有原代NK细胞和NK细胞系的优点，而且规避了它们的问题。PB-NK和UCB-NK细胞很容易获得，但扩增的NK细胞的数量和纯度受供体的影响很大，而且产物通常是异质的。NK细胞系的细胞是同质的，在治疗患者时往往需要抑制此类细胞的增殖；然而，这种抑制也会影响抗肿瘤活性。iPSC或ESC衍生的NK细胞已受广泛关注，因为它们可以提供均质的、具有高细胞毒性，允许现货生产。