NK细胞
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一文读懂NK细胞研究

发布时间:2024-09-23

自然杀伤细胞(natural killer cell,NK细胞),是除T细胞、B细胞之外的第三大类淋巴细胞,不仅与抗肿瘤、抗病毒感染和免疫调解有关,甚至参与超敏反应和自身免疫性疾病的发生。NK细胞来源于骨髓,属于天然免疫系统的核心细胞,约占血液中所有免疫细胞数量的15%;主要分布于外周血、肝脏和脾脏。在人体内NK细胞主要特征为CD3−CD56+淋巴细胞群。

  2020年Cell期刊发表一篇关于NK细胞的SnapShot,总结了NK细胞的发育、组织分布、功能以及相关疗法。关于NK细胞的分选选择,锫镨生物为您推荐了最优的解决方案!

NK细胞发育

CD3−CD56+NK细胞在机体内由CD34+造血祖细胞(HPC)发育而来,是一个连续的过程,共同淋巴细胞祖细胞(CLPs)逐渐下调CD34,上调CD56,促使NK细胞分化与成熟。在小鼠中,CLP产生共同的ILC前体(CILCP),可产生NK细胞和辅助性ILC,但不能产生LTi细胞。从CILCPs中,NK细胞发育至少包括五个其他阶段:NK祖细胞(NKP)、refined-NKP(rNKP)、CD27+CD11b−NK、CD27+CD11b+NK和CD27−CD11b+NK。CD122的表达是在NKP的下游,意谓进入rNKP阶段。NKP的维持和发育需要转录因子T-bet、Id2和Nfil3,而Eomes的表达是在后期诱导的。未成熟的CD27+CD11b-NK细胞表达活化受体NK1.1、NKG2D和NKp46。它们进一步分化为CD27+CD11b+NK细胞,并表达S1P5,使其从骨髓向外周排出。成熟的CD27−CD11b+NK细胞通过表达抑制性细胞表面受体KLRG1终止其分化。   

  在人类中,一个接近CLPs的多能祖细胞能够产生ILCs的所有亚群。从CLP发展出ILC限制的CILCP,进而产生NK限制的NKP。NKs的特征是CD122的表达以及CD34和CD127的丢失。T-bet和Eomes的表达是进一步分化为功能性NK细胞所必需的。CD56的表达允许区分两个NK细胞亚群,CD56dim和CD56bright,其中CD56dim NK细胞具有细胞毒杀性,并且两个亚群都能够产生细胞因子。两种活化表面受体NKp46和NKp80在两种NK细胞亚群中均有表达。CD56bright NK细胞通过获得CD16、PEN5和CD57的表达而分化为CD56dim NK细胞。
  人CD56dim转录组图谱对应于小鼠CD27−CD11b+NK细胞,人CD56bright转录组图谱对应于小鼠CD27+CD11b−NK细胞。
NK细胞在机体内的组织分布

NK细胞存在于大多数器官(骨髓、肺、淋巴结、外周血、脾脏和肝脏)。NK细胞也被描述在许多其他器官中,如肠、皮肤、膀胱、扁桃体、子宫、胸腺、肾脏、胰腺、脂肪组织,甚至在小鼠大脑中。


NK细胞功能


NK细胞大多数具有细胞毒性。它们可产生大量分子(穿孔素、颗粒酶、人体颗粒溶素)的溶解颗粒,这些分子可诱导应激细胞的细胞死亡。NK细胞亦表达多种肿瘤坏死因子(TNF)超家族成员,如FASL和TRAIL,分别与相应的受体FAS或TRAILR结合诱导靶细胞凋亡。此外,NK细胞产生一系列细胞因子(IFN-γ、TNFα、IL-10)、生长因子(GM-CSF)和趋化因子(CCL3、CCL4、CCL5、XCL1)。NK细胞可以通过与树突状细胞、巨噬细胞和T细胞相互作用来形成免疫反应。
  功能NK细胞的调节由细胞表面的抑制性和激活性受体之间的动态平衡来控制。这些抑制性受体,如人类的杀伤细胞免疫球蛋白受体(KIRs)和小鼠的Ly49分子的抑制性亚型,以及这两个物种的CD94/NKG2A异二聚体识别各种形式的主要组织相容性复合体Ⅰ类(MHC-I)分子。因此,靶细胞上MHC-I分子的减少或缺失会减弱NK细胞的抑制信号的强度,从而促进NK细胞的活化。NK细胞的活化也源于活化受体的参与,例如Ly49和KIRs的活化亚型、信号淋巴细胞活化分子(SLAM)相关受体NKG2D和天然细胞毒性受体NKp30和NKp44在人和小鼠中以及NKp46在人和小鼠中。NK细胞也经由CD16(FcgRIIIA)介导 ADCC作用,抗体依赖性细胞介导的细胞毒杀作用,同时也是目前热门抗体药物发挥临床效果的重要作用机制。
NK细胞疗法


依据NK细胞的抗肿瘤特性,目前已经开发了几种细胞治疗策略。(1)细胞因子:IL-2和IL-15,已知可提高机体内NK细胞活性,但之后潜在恶化的免疫反应是一个安全问题。(2)活化的NK细胞:将健康捐赠者的NK细胞在体外以IL-2和IL-15刺激后,再输住到癌症患者的血液中。这种策略可以利用供者KIR与患者人类白细胞抗原(HLA)的不匹配性,降低NK细胞功能的抑制,提高其抗肿瘤活性。(3)基因工程化NK细胞:自体(3a)或HLA不匹配(3b)嵌合抗原受体(CAR)NK细胞转基因表达抗B细胞恶性肿瘤的抗CD19或抗CD20受体,IL-2和IL-15增强NK细胞存活,或NKG2D提高肿瘤识别和溶解等不同治疗策略均正在临床试验进行中。(4)单克隆抗体:针对肿瘤相关抗原的治疗性抗体,如分别识别CD20和EGF受体的利妥昔单抗或西妥昔单抗,可通过NK细胞诱导ADCC。针对抑制分子的抗体,如识别NKG2A的单抗,可增强NK细胞的反应。调控NK细胞检查点的大分子药物亦正在开发中。(5)NK细胞衔接器:靶向肿瘤抗原(如CD19、CD20或EGFR)、NKp46和CD16的多功能抗体将肿瘤细胞和NK细胞结合在一起,从而触发毒杀肿瘤细胞机制和促进NK细胞分泌细胞因子。


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