NK細(xì)胞,也稱(chēng)為自然殺傷細(xì)胞,是細(xì)胞毒性淋巴細(xì)胞的一種,對(duì)先天免疫系統(tǒng)至關(guān)重要。它是于1975年因其形態(tài)特異性得以發(fā)現(xiàn)和命名,是由骨髓中的共同淋巴體細(xì)胞發(fā)育而來(lái)。NK細(xì)胞在腫瘤和病毒感染細(xì)胞的宿主排斥中起主要作用。NK細(xì)胞通過(guò)釋放稱(chēng)為穿孔素和顆粒酶的
蛋白質(zhì)殺死細(xì)胞,導(dǎo)致靶細(xì)胞的程序性細(xì)胞死亡。NK細(xì)胞也可以釋放大量的細(xì)胞因子和趨化因子來(lái)發(fā)揮其免疫作用,這些物質(zhì)包括TNF-α,IFN-γ,IL-3,IL-10,GM-CSF,G-CSF,CCL2,CCL3,CCL4,CCL5和XCL1。
1. 自然殺傷細(xì)胞的體外擴(kuò)增培養(yǎng)
關(guān)于NK細(xì)胞的體外擴(kuò)增培養(yǎng),目主要有兩種方法:滋養(yǎng)層細(xì)胞培養(yǎng)方式和純因子細(xì)胞培養(yǎng)方式。
滋養(yǎng)層細(xì)胞培養(yǎng)方式:滋養(yǎng)層細(xì)胞(人腫瘤細(xì)胞,即人白血病K562細(xì)胞)是具有不分裂不增殖但仍保持代謝活性的細(xì)胞。該細(xì)胞細(xì)胞膜表面穩(wěn)定表達(dá)的多種細(xì)胞因子可促進(jìn)外周血單核細(xì)胞中的自然殺傷細(xì)胞的定向激活和擴(kuò)增。
純因子細(xì)胞培養(yǎng)方式:使用相應(yīng)的細(xì)胞因子來(lái)刺激單個(gè)核細(xì)胞,使其向NK細(xì)胞方向發(fā)展,并配合相應(yīng)的細(xì)胞培養(yǎng)基,使NK細(xì)胞大量增殖。目添加的細(xì)胞因子主要有IL-2、IL-7、IL-15、IL-18,其中IL-2和IL-15的作用尤為明顯。
該方法相比較滋養(yǎng)層細(xì)胞培養(yǎng)方式而言,有較高的安全性。
2. NK細(xì)胞表面標(biāo)志物
所有的細(xì)胞都有其特有的標(biāo)記,這些標(biāo)記可以是蛋白質(zhì)、脂類(lèi)、糖基化等,它們可以用于區(qū)分不同的細(xì)胞類(lèi)型。
細(xì)胞標(biāo)志物既可以在細(xì)胞外表達(dá),也可以作為細(xì)胞內(nèi)分子表達(dá)。
很長(zhǎng)一段時(shí)間,NK細(xì)胞被認(rèn)為缺乏表面抗原,被稱(chēng)為“裸淋巴細(xì)胞”,F(xiàn)在,人們已經(jīng)知道NK細(xì)胞表達(dá)大量受體。不同種屬中,NK細(xì)胞的表面標(biāo)志物存在一些差異。人類(lèi)和小鼠中的NK細(xì)胞表達(dá)表面標(biāo)記差異如下:
人類(lèi):CD16(FcγRIII), CD56
小鼠:CD49b (clone DX5)
此外,高達(dá)80%的人類(lèi)NK細(xì)胞也表達(dá)CD8。以下是一些NK細(xì)胞的一些標(biāo)志物。
NK細(xì)胞標(biāo)志物可分為兩種類(lèi)型:細(xì)胞內(nèi)標(biāo)記和細(xì)胞外標(biāo)記。
2. NK細(xì)胞表面標(biāo)志物
所有的細(xì)胞都有其特有的標(biāo)記,這些標(biāo)記可以是蛋白質(zhì)、脂類(lèi)、糖基化等,它們可以用于區(qū)分不同的細(xì)胞類(lèi)型。
細(xì)胞標(biāo)志物既可以在細(xì)胞外表達(dá),也可以作為細(xì)胞內(nèi)分子表達(dá)。
很長(zhǎng)一段時(shí)間,NK細(xì)胞被認(rèn)為缺乏表面抗原,被稱(chēng)為“裸淋巴細(xì)胞”,F(xiàn)在,人們已經(jīng)知道NK細(xì)胞表達(dá)大量受體。不同種屬中,NK細(xì)胞的表面標(biāo)志物存在一些差異。人類(lèi)和小鼠中的NK細(xì)胞表達(dá)表面標(biāo)記差異如下:
人類(lèi):CD16(FcγRIII), CD56
小鼠:CD49b (clone DX5)
此外,高達(dá)80%的人類(lèi)NK細(xì)胞也表達(dá)CD8。以下是一些NK細(xì)胞的一些標(biāo)志物。
NK細(xì)胞標(biāo)志物可分為兩種類(lèi)型:細(xì)胞內(nèi)標(biāo)記和細(xì)胞外標(biāo)記。
4. 抗腫瘤免疫機(jī)制
NK細(xì)胞主要通過(guò)兩種方式發(fā)揮其抗腫瘤的功能:免疫清除和免疫監(jiān)視。
免疫清除主要包括以下3個(gè)機(jī)制:
通過(guò)釋放細(xì)胞毒性顆粒殺傷腫瘤細(xì)胞。NK細(xì)胞可釋放穿孔素和顆粒酶,這兩者通過(guò)改變靶細(xì)胞滲透壓、激活凋亡酶相關(guān)系統(tǒng)使腫瘤細(xì)胞裂解凋亡。
通過(guò)細(xì)胞表面合成的蛋白激活靶細(xì)胞凋亡系統(tǒng)殺傷腫瘤細(xì)胞;罨腘K細(xì)胞表達(dá)FasL和TNF-α,這兩種蛋白與腫瘤細(xì)胞表面相應(yīng)的受體Fas(CD95)、TNFR-1分別結(jié)合,形成Fas三聚體和TNF-R三聚體,啟動(dòng)靶細(xì)胞的凋亡系統(tǒng),從而殺傷靶細(xì)胞。
通過(guò)
抗體依賴(lài)的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性作用(antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC)殺傷靶細(xì)胞。
除NK細(xì)胞自身對(duì)腫瘤細(xì)胞的直接殺傷作用外,活化的NK細(xì)胞可以分泌多種細(xì)胞因子,如TNF、IFN等協(xié)同其抑制或殺傷腫瘤細(xì)胞。
5. NK細(xì)胞與腫瘤
NK細(xì)胞作為機(jī)體固有免疫系統(tǒng)中重要的組成部分,在腫瘤免疫方面發(fā)揮重要作用。NK細(xì)胞表面活化受體和抑制受體的表達(dá)決定其抗腫瘤能力的強(qiáng)弱。NK細(xì)胞在抑制肺癌、乳腺癌、大腸癌等惡性腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移方面有一定的意義。
5.1 肺癌
NK細(xì)胞和穿孔素介導(dǎo)的細(xì)胞毒性作用對(duì)于肺癌的預(yù)防有一定的作用。顆粒酶B、穿孔素的表達(dá)減少與肺癌之間有一定的關(guān)聯(lián)。
NK細(xì)胞的免疫治療研究發(fā)現(xiàn)活化NK細(xì)胞可以抑制肺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)。肺癌的發(fā)生與NK細(xì)胞數(shù)量的減少及其活性的降低密切相關(guān)。因此提高NK細(xì)胞活性、增加NK細(xì)胞數(shù)量是防治肺癌發(fā)生發(fā)展的重要免疫治療手段。
5.2 乳腺腫瘤
乳腺腫瘤的生長(zhǎng)轉(zhuǎn)移同樣與NK細(xì)胞的活性密切相關(guān)。乳腺癌患者NK細(xì)胞活性明顯下降,而且其表面活化性受體表達(dá)受到限制,而抑制性受體水平明顯升高。
5.3 白血病
白血病患者NK細(xì)胞中抑制性受體NKG2A的表達(dá)顯著升高,而活化性受體NKP46明顯降低,這使得NK細(xì)胞殺傷活性降低。通過(guò)調(diào)節(jié)NK細(xì)胞表面受體的表達(dá)可以改變其活性,增強(qiáng)其免疫功能。
6. NK細(xì)胞在腫瘤免疫治療中的應(yīng)用
根據(jù)NK細(xì)胞的抗腫瘤免疫機(jī)制,可應(yīng)用相應(yīng)的方法對(duì)腫瘤進(jìn)行治療。
6.1 抗體介導(dǎo)的NK細(xì)胞的細(xì)胞毒作用
它是基于抗體依賴(lài)的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性作用(ADCC)而形成的治療方法。它能夠靶向殺傷腫瘤細(xì)胞或者增強(qiáng)NK細(xì)胞的ADCC作用。
例如,在CD137單克隆抗體的作用下,NK細(xì)胞的CD137表達(dá)提高,作為活化信號(hào)分子,它使得NK細(xì)胞在脫顆粒、分泌IFN-γ和抗腫瘤活性方面能力明顯增強(qiáng)。
CCR4單抗提高NK細(xì)胞的ADCC作用。
6.2 供受者KIR-HLA不匹配與NK細(xì)胞抗腫瘤效應(yīng)
NK細(xì)胞既能對(duì)體內(nèi)正常細(xì)胞產(chǎn)生免疫耐受,又可以殺傷腫瘤細(xì)胞。
對(duì)于正常細(xì)胞,NK細(xì)胞通過(guò)表面抑制型KIR受體識(shí)別細(xì)胞的HLA-Ⅰ類(lèi)分子,轉(zhuǎn)導(dǎo)殺傷抑制性信號(hào),阻止NK細(xì)胞對(duì)正常細(xì)胞的殺傷。對(duì)于腫瘤細(xì)胞,其表面缺乏HLA-Ⅰ類(lèi)信號(hào)分子,容易被NK細(xì)胞識(shí)別并攻擊。供受者KIR-HLA不匹配可引起NK細(xì)胞的異源反應(yīng)性,激活供者NK細(xì)胞殺傷受者細(xì)胞。
這種方法在應(yīng)用于治療髓性白血病和淋巴細(xì)胞白血病時(shí),能有效增強(qiáng)移植物抗白血病效應(yīng),提高患者的生存率。在腎癌、胃癌、腸癌、卵巢癌等實(shí)體瘤治療中,也取得較好的治療效果。