什么是NK細(xì)胞?關(guān)于NK細(xì)胞對人體有何作用機制?發(fā)表時間:2021-07-03 16:32作者:杭吉干細(xì)胞科技 沒有所謂“藥到病除”,疾病是長期累積的結(jié)果。當(dāng)最初之癥狀終于浮現(xiàn)時,大家都期望能夠一針見效,藥到病除,但是在治療過程上卻很少有這種大快人心的療效,正如同入侵的細(xì)菌或病毒需要時間來繁殖到足以克服人體的防御一般,人體的免疫系統(tǒng)也需要時間來突破它們的侵襲。 最好的醫(yī)生就是你自己,就在人體內(nèi),他就是健康的免疫系統(tǒng)。 01NK細(xì)胞簡介NK細(xì)胞又稱自然殺傷細(xì)胞(natural killer cell,NK細(xì)胞),是機體內(nèi)重要的免疫細(xì)胞,NK細(xì)胞形態(tài)上屬于大顆粒淋巴細(xì)胞,來源于骨髓,是除T細(xì)胞、B細(xì)胞之外的第三大類淋巴細(xì)胞,約占血液中所有免疫細(xì)胞(白細(xì)胞數(shù)量)的15%,屬于天然免疫系統(tǒng)的核心細(xì)胞,主要分布于外周血、肝臟和脾臟,在人體內(nèi)NK細(xì)胞主要特征為CD3-CD56+淋巴細(xì)胞群,其中血液中主要為CD16+CD56dim亞型(根據(jù)細(xì)胞上CD56分子表達(dá)密度的差異,將NK細(xì)胞分為CD56dim和CD56bright兩個亞群;CD56dim占NK細(xì)胞90%以上,主要為細(xì)胞毒作用,表達(dá)中度親和力的IL-2受體(IL-2R),具有更強的殺傷活性;CD56bright可產(chǎn)生大量細(xì)胞因子,主要起免疫調(diào)節(jié)作用,高表達(dá)IL-2R)。 免疫細(xì)胞家族 NK細(xì)胞是體內(nèi)負(fù)責(zé)殺傷老化、受病毒感染、腫瘤等異常細(xì)胞的最主要“戰(zhàn)士”。NK細(xì)胞與人體其他150多種白細(xì)胞都不同,它不需要接受免疫系統(tǒng)的特殊指令,也不需要其他細(xì)胞的配合,自己單獨就能識別和攻擊外來細(xì)胞、癌細(xì)胞和病毒。循環(huán)的NK細(xì)胞通常處于休眠狀態(tài),一旦被激活,它們會滲透到組織中,分泌穿孔素及腫瘤壞死因子,攻擊腫瘤細(xì)胞和病毒感染細(xì)胞 NK細(xì)胞是人體抵抗癌細(xì)胞和病毒感染的第一道防線,可非特異性直接殺傷腫瘤細(xì)胞,這種天然殺傷活性既不需要抗原致敏,也不需要抗體參與,且無MHC限制。除了具有強大的殺傷功能外,還具有很強的免疫調(diào)節(jié)功能,與機體其他多種免疫細(xì)胞相互作用,調(diào)節(jié)機體的免疫狀態(tài)和免疫功能。臨床研究發(fā)現(xiàn)NK細(xì)胞過繼免疫治療惡性腫瘤具有良好的應(yīng)用前景,對多種實體瘤和血液系統(tǒng)惡性腫瘤均有一定效果。 相關(guān)詞匯過繼免疫療法(adoptive immunotherapy)是取對腫瘤有免疫力的供者淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)輸給腫瘤者,或取患者自身的免疫細(xì)胞在體外活化、增殖后,再轉(zhuǎn)輸入患者體內(nèi),使其在患者體內(nèi)發(fā)揮腫瘤作用。 T細(xì)胞受體(TCR)在識別APC細(xì)胞或者靶細(xì)胞上的MHC分子所提呈的抗原肽時,不僅識別抗原肽,還要識別與抗原肽結(jié)合的MHC分子類型,此現(xiàn)象即MHC限制性(MHC restriction)。 注:APC細(xì)胞是抗原提呈細(xì)胞指T細(xì)胞在識別Ag遞呈細(xì)胞傳遞的抗原信息時,必須先識別遞呈細(xì)胞上的MHC抗原類型,如TH細(xì)胞識別MHC-Ⅱ類抗原,而TC細(xì)胞只識別MHC-Ⅰ類抗原,之后才獲取抗原信息的現(xiàn)象。 02NK細(xì)胞表面受體NK細(xì)胞識別自我與非我并不需要體細(xì)胞基因重排產(chǎn)生識別不同抗原的克隆,而是表達(dá)多種受體執(zhí)行功能。 NK細(xì)胞受體主要包括免疫球蛋白超家族(如KIR),C型凝集素家族如NKG2受體,天然細(xì)胞毒性受體(NCR):NKp46、NKp44和NKp30,下表例舉主要的受體及其調(diào)節(jié)功能: 03NK細(xì)胞的作用機制NK可釋放穿孔素、顆粒酶,穿孔素在靶細(xì)胞表面穿孔,使顆粒酶b進入靶細(xì)胞誘導(dǎo)靶細(xì)胞凋亡。同時分泌大量的細(xì)胞因子,如ifn-v、tnf-x、gm-csf、il-3、m-csf等,直接作用于靶細(xì)胞,或通過進一步激活其他種類免疫細(xì)胞攻擊靶細(xì)胞。并可表達(dá)可以誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的蛋白(fasl)和腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體(trail),使靶細(xì)胞進入程序性凋亡狀態(tài)。 NK細(xì)胞治療流程 NK細(xì)胞的“動態(tài)平衡”狀態(tài)受細(xì)胞表面多種受體蛋白的調(diào)控,簡言之,分為2類:殺傷細(xì)胞活化受體(KAR)和殺傷細(xì)胞抑制受體(KIR)。 圖a. 正常情況下,KAR與自身細(xì)胞上多糖類抗原結(jié)合產(chǎn)生活化信號,同時KIR與MHC I類分子結(jié)合,產(chǎn)生抑制信號且占主導(dǎo)地位,以保證自身組織細(xì)胞不被破壞,阻止NK對自身健康細(xì)胞的殺傷。 圖b. 當(dāng)細(xì)胞表面MHC I類分子發(fā)生改變或減少缺失(腫瘤細(xì)胞或其他損傷的細(xì)胞為逃逸獲得性免疫追殺而下調(diào)MHC消除抑制信號),影響與KIR結(jié)合,不能產(chǎn)生抑制性信號,NK則活化,釋放溶解性顆粒產(chǎn)生殺傷效應(yīng)(MHC I丟失自我) 。 圖c. 即使存在抑制信號,腫瘤細(xì)胞亦可通過過表達(dá)表面抗原與KAR結(jié)合,腫瘤細(xì)胞可以通過激活NK細(xì)胞受體來表達(dá)被誘導(dǎo)的應(yīng)激配體,此時活化信號超過抑制信號,繼而激活NK細(xì)胞殺傷靶細(xì)胞。 圖d. NK細(xì)胞還表達(dá)IgG1和IgG3的低親和力受體FcγRIII(CD16),可與腫瘤抗原特異性抗體Fc段結(jié)合,介導(dǎo)NK細(xì)胞識別并殺傷被抗體包被的腫瘤細(xì)胞,亦稱為抗體依賴性細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用(antibody dependentcell-mediated cytotoxicity, ADCC),ADCC也是NK細(xì)胞殺傷靶細(xì)胞的主要方式。 03NK細(xì)胞主要通過以下途徑發(fā)揮殺傷作用1.NK細(xì)胞直接通過胞吐作用釋放穿孔素和顆粒酶等細(xì)胞毒性顆粒,活化半胱天冬酶(caspase)途徑誘導(dǎo)靶細(xì)胞凋亡; 2.活化NK細(xì)胞表達(dá)Fas(CD95)配體和TRAIL(TNF related apoptosis inducing ligand,腫瘤壞死因子相關(guān)誘導(dǎo)凋亡配體)分子,誘導(dǎo)CD95+靶細(xì)胞和TRAIL受體陽性的靶細(xì)胞通過內(nèi)源酶的級聯(lián)反應(yīng)發(fā)生凋亡; 3.細(xì)胞因子介導(dǎo)的殺傷作用,NK細(xì)胞能合成和分泌多種細(xì)胞因子,如IFNγ、TNFα、IL1、IL5、IL8、IL10和GCSF; 4. ADCC作用。 04NK細(xì)胞如何發(fā)揮治療作用?鑒于NK細(xì)胞自身的作用機制,在腫瘤免疫治療中,主要通過以下策略來促使NK細(xì)胞發(fā)揮最大的作用: 1,免疫檢查點抑制劑,解除NK細(xì)胞的抑制信號; 2,使用NK細(xì)胞進行癌癥治療; 3,嵌合抗原受體(CAR)技術(shù)與NK細(xì)胞結(jié)合; 4,雙特異性分子聯(lián)結(jié)NK細(xì)胞活化受體和腫瘤細(xì)胞。 圖a. 某些激活的NK細(xì)胞表達(dá)PD1和CTLA4。研究者在多發(fā)性骨髓瘤患者體內(nèi)檢測到其NK細(xì)胞表達(dá)PD1,應(yīng)用PD1單抗(CT-011)后能修復(fù)NK細(xì)胞介導(dǎo)的抗腫瘤效應(yīng);此外,應(yīng)用PDL1的IgG1單抗還可能激發(fā)NK細(xì)胞的ADCC。NK細(xì)胞表面KIR類的抑制性受體(KIR2DL1, KIR2DL2 和KIR2DL3)可與MHC I類分子結(jié)合,抑制NK細(xì)胞活化,體外實驗表明,應(yīng)用IPH2102單抗阻斷KIR2DL1-3,可以增加NK細(xì)胞的抗腫瘤活性(作用機制圖a所示)。在AML和MM的臨床I-II期研究已證實anti-KIR的安全性,雖然目前anti-KIR單獨應(yīng)用沒有展示出顯著的抗腫瘤效應(yīng),然而其與CTLA4或PD1抑制劑聯(lián)用值得期待。 圖b. 在殺傷細(xì)胞免疫球蛋白樣受體(KIRs)和主要組織相容性復(fù)合體(MHC)的出現(xiàn)供體與受體之間不匹配情況下,通過抑制NK細(xì)胞的KIRs對不識別MHC類I分子表達(dá)的轉(zhuǎn)移的同種異體腫瘤細(xì)胞,進而殺傷腫瘤細(xì)胞。 圖c. CRA-T大家都耳熟能詳,模仿CAR-T的CAR技術(shù),已研發(fā)出CAR-engineered NK cell(如圖c所示),其原理亦是通過在NK細(xì)胞表面嵌合腫瘤特異性抗原受體,靶向識別并摧毀腫瘤細(xì)胞。體外實驗提示,其CAR-engineered NK cell展示出較ADCC更強的細(xì)胞毒作用,可能與CAR與腫瘤表面抗原結(jié)合較IgG-CD16展示出更強的親和力,目前CAR-engineered NK cell還處于研發(fā)階段,期待其在體內(nèi)試驗中的療效。 圖d. 以NK細(xì)胞表面活化受體CD16和NKG2D為靶點的雙特異性分子,可以靶向NK細(xì)胞識別并殺傷腫瘤細(xì)胞。(雙特異性分子被設(shè)計用來識別激活NK細(xì)胞受體結(jié)合另一端的腫瘤抗原,以使NK細(xì)胞殺滅過度表達(dá)這些抗原的腫瘤細(xì)胞) 利用NK細(xì)胞潛能的治療方法示意圖 NK細(xì)胞在免疫監(jiān)視中扮演著非常重要的角色,隨著對NK細(xì)胞的分子特征和功能的進一步探索,開發(fā)以NK細(xì)胞為基礎(chǔ)的靶向免疫治療可能引發(fā)腫瘤免疫治療的新突破,以NK為基礎(chǔ)的潛在免疫治療靶點。 05腫瘤細(xì)胞如何逃逸NK細(xì)胞攻擊?如圖所示,腫瘤細(xì)胞主要通過以下途徑逃逸NK細(xì)胞攻擊: a.血小板包被腫瘤細(xì)胞,并釋放TGF-β等免疫抑制因子,表達(dá)GITR配體與KIR結(jié)合或下調(diào)KAR,抑制NK細(xì)胞激活; b.腫瘤細(xì)胞分泌免疫調(diào)節(jié)分子,如PGE2、IDO、TGF-β和IL-10等; c. 腫瘤細(xì)胞分泌可溶性NKG2DL,中和NK細(xì)胞表面受體; d.腫瘤微環(huán)境中基質(zhì)細(xì)胞等分泌免疫抑制因子,表達(dá)NKG2DL,下調(diào)NK細(xì)胞表面受體。 腫瘤細(xì)胞逃逸NK細(xì)胞機制 Tumour immunotherapy 醫(yī)學(xué)專家正是利用NK細(xì)胞這樣的特性和安全性,將其融入到抗衰老美容保健與癌癥的預(yù)防當(dāng)中,從源頭上解決機體衰老的技術(shù)難題,達(dá)到保持健康年輕態(tài)的目的! |
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