NK细胞研发历程、挑战、功能、获取途径及应用前景分析

NK细胞无需抗原预先致敏即可快速反应并非特异性产生杀伤效果。

1.NK细胞的研发历程与开发难点

NK细胞最早发现于1975年，随后便不断开 发NK细胞在肿瘤免疫治疗中的临床应用。  更好地应用NK细胞于临床治疗中仍需要克 服几个挑战：  阻断抑制性受体的激活，从而保留NK 细胞活性 ； 消除调节性T细胞（TReg）对NK细胞 的抑制作用 ； 使NK细胞可以穿梭至实体瘤 ； 大实体瘤通常包含大量低氧浓度的区 域，需要克服在缺氧的肿瘤微环境中 的活性丧失 ； 中和免疫抑制性因子，比如肿瘤细胞 分泌的转化生长因子β（TGFβ）； 消除髓源性抑制细胞（MDSCs），他 们会抑制免疫抑制，促进肿瘤逃避免 疫监控。 提供必需的生长因子和细胞因子，从 而维持NK细胞的激活、增殖和存活。

2.NK细胞发挥功能无需抗原特异性致敏

NK细胞无需抗原预先致敏即可快速反应并非特异性产生杀伤效果。与人体其他150多种白细胞都不同，NK细胞单独就能识别和攻击外来细胞 、癌细胞和病毒，其作用特点如下： 无需抗原致敏、或抗体参与，启动时间最快 ； 不被主要组织相容性复合体（MHC）限制，具有强大的杀伤功能 ；具有很强的免疫调节功能，与机体其他多种免疫细胞相互作用。

NK细胞主要通过以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。 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FcγR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。

3.NK细胞的四种获取途径

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。

 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 。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。

 iPSC-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UCBNK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。

 UCB-NK：从脐带血中扩增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 占高于外周血，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。

4.NK细胞免疫疗法的应用前景

免疫防御，抵御病毒。 NK细胞是人体抵抗癌细胞和病毒感染的第一道防线，可非特异性直接杀伤靶细胞，这种天然杀伤活性 既不需要抗原识别等一系列免疫反应介导就可以发挥作用，也不需要抗体参与，且无MHC限制。NK细胞还会杀死被感染的细 胞，避免这些细胞成为病毒培养基地，阻止更多病毒的复制产生。

 免疫自稳， 抵抗衰老。衰老是体内“僵尸细胞”堆积的结果，作为先天性免疫细胞的核心细胞，NK细胞正是清除衰老细胞的 主力军。2016年2月4日《自然》杂志刊登了一篇美国梅奥诊所分子生物学家Baker的最新成果：以NK细胞为主的免疫细胞清 除衰老细胞可使动物寿命延长20%-30%。

 免疫监视， 辅助治疗肿瘤。癌症患者在主要治疗手段如手术、化疗、放疗等取得一定效果的情况下，或者为了延长寿命，或者 为了提高生活质量，可以辅助进行免疫细胞疗法。从1999年4月到2009年3月，东京濑田诊所及其关联的医疗机构来院接受免 疫治疗6次以上可统计的共5,460例。其中，原发肺癌、胃癌、结直肠癌、肝癌、胰腺癌、乳腺癌、子宫癌、卵巢癌的患者共 1,198人。经过6次治疗，完全奏效(17人)、部分奏效(143人)、长期稳定(145人)，共计305人，治疗有效率为25.5%。病情控制 率为54%(如下图所示)，约有一半以上的患者通过免疫治疗，达到了肿瘤病灶缩小或在一段时间内抑制肿瘤进展的效果。