自然殺傷 (NK) 細胞是先天免疫細胞，在抗腫瘤反應中作為第一道防線發揮著關鍵作用。為了防止腫瘤發展，NK細胞會在體內尋找異常細胞，并且似乎是免疫監視中的關鍵參與者。識別出異常細胞后，NK細胞將被激活并摧毀它們。為了發揮其抗腫瘤功能，它們依賴于溶解顆粒的分泌、死亡受體的表達和細胞因子的產生。此外，NK細胞與腫瘤微環境中的其他細胞相互作用。

近日，國際期刊雜志《nature》刊發了一篇“Natural Killer cells at the frontline in the fight against cancer”的評論文章。

為啥說NK細胞是抗擊癌癥的最前線的“戰士”？它與哪些免疫細胞形成人體抗癌第一道防線？

在這篇綜述中，我們將首先關注NK細胞是什么，平常在人體主要干什么。第二說明為什么說NK細胞是抗擊癌癥的最前線“戰士”，其次說明NK細胞摧毀癌細胞都有哪些武器，最后，我們將回顧NK細胞與腫瘤微環境中存在的其他免疫細胞的串擾。

文章闡述了以下結論：

• NK細胞是癌癥的第一道防線，其天然細胞毒性和介導的 ADCC使其成為癌癥免疫監視的重要組成部分。
• NK細胞的武器庫中有多種武器，如細胞毒性分子、細胞因子或死亡配體，可用于摧毀癌細胞。
• NK細胞與腫瘤微環境中的先天性或適應性免疫細胞之間的相互作用多種多樣且錯綜復雜，有助于形成抗腫瘤反應。

01NK細胞

NK細胞是免疫反應的第一線防御者，可抵抗傳染病和癌癥，但它們在自身免疫性疾病和代謝性疾病中也發揮重要作用。它們無需事先啟動，因此能夠快速作出反應。它們利用能夠識別激活和抑制信號的生殖系編碼表面受體來識別靶細胞。

如果有更多的激活受體參與，NK細胞就會通過兩種不同的途徑發揮作用：直接殺死靶細胞或通過產生細胞因子和直接細胞間相互作用來塑造腫瘤微環境。

NK細胞是一個非常多樣化的細胞群，存在于大多數組織中。事實上，NK細胞大量存在于外周血、肺部、子宮和肝臟中，淋巴結和扁桃體中的NK細胞數量更少。例如，NK細胞可占子宮淋巴細胞的50%。此外，CD56brightNK細胞在內臟、扁桃體、淋巴結和皮膚中更為常見，而在肝臟、肺和脾臟中，NK細胞主要是CD56dim。

NK細胞平常都在忙什么？

NK細胞是人體免疫系統的重要組成部分，可以通過殺傷腫瘤、病毒感染的細胞、胞內寄生菌以及真菌等多種方式保護人體健康。NK細胞常常在人體血管中游弋，擔任著免疫監視的任務。當身體遭受癌變、病變或衰老細胞的入侵時，NK細胞會迅速啟動免疫防御功能，將這些危險細胞及時清除。NK細胞的殺傷功能主要表現在以下四個方面：

• 殺傷腫瘤細胞——NK細胞可以識別和清除惡變細胞，防止腫瘤細胞的進一步擴散和惡化。
• 殺傷病毒感染的細胞——NK細胞是人體天然免疫系統的第一道防線，可以清除受感染的細胞，防止病毒的擴散和傳播。
• 殺傷胞內寄生菌——NK細胞也可以殺傷寄生在人體細胞內部的分枝桿菌、李斯特菌和利氏曼原蟲等寄生菌，有效預防相關疾病的發生。
• 殺傷真菌——除了以上作用，NK細胞還可以直接殺滅寄存于人類皮膚、消化道和口腔中的白色念珠菌等真菌，維護身體健康。

在本綜述中，我們將重點關注NK細胞在抗癌中的作用，首先，我們將闡述為什么說NK細胞是抗擊癌癥的最前線“戰士”，再重點關注NK細胞的細胞毒性武器庫，然后關注NK細胞與腫瘤微環境 (TME) 中其他免疫細胞的相互作用。

02為什么說NK細胞是抗擊癌癥的最前線“戰士”

NK細胞治療最常用的方法是獲得人外周血單核細胞，并在體外經抗體和細胞因子刺激，導致NK細胞體外活化和增殖，再回輸給癌癥患者。被活化的數量大增的NK細胞在體內發揮前所未有的抗腫瘤活性，輔助其他療法實現殺瘤目的。

本領一：天然固有免疫功能

• 自然殺傷細胞（NK細胞）是與T細胞和B細胞屬于同一家族的淋巴細胞，來自共同的祖細胞。然而，作為先天免疫系統的細胞，NK細胞被歸類為I類先天性淋巴細胞，可以迅速識別與殺滅外來異物。眾所周知，NK細胞可以殺死病毒感染的細胞，檢測和控制癌癥的早期癥狀。除了預防疾病外，還在胎盤中發現了專門的NK細胞，并可能在懷孕期間發揮重要作用。 
• NK細胞最大的本領就是，不需要提前記住壞細胞的任何特征或者特異性蛋白分子，也不需要通過別的細胞才能知道壞細胞在哪，憑借著自己的第六感就能準確找到壞細胞甚至癌細胞，在發現它們的第一時間就能沖出去向壞細胞釋放穿孔素、顆粒酶等細胞毒性顆粒殺死壞細胞。

本領二：抗癌第一防線

• NK細胞在體內巡邏時，不斷接觸其他細胞。NK細胞是否殺死這些細胞取決于來自NK細胞表面上的活化受體和抑制性受體信號的平衡。激活受體識別在癌細胞和受感染細胞表面上表達的分子，開啟NK細胞殺傷功能；而抑制性受體充當NK細胞殺傷的檢查官，避免其是否對“自己人”下手。
• 大多數正常健康細胞表達MHC I受體，其將這些細胞標記為“自己人”。NK細胞表面上的抑制性受體識別同源MHC I，并關閉NK細胞殺傷功能，防止誤傷。癌細胞和受感染的細胞經常會失去MHC I，NK細胞就會立刻識別并啟動殺傷程序，NK細胞釋放含有穿孔素和顆粒酶的細胞毒性顆粒，裂解靶細胞。
• 循環中的NK細胞通常處于休眠狀態，一旦被外來刺激活化后，它們會滲透到大多數組織中攻擊腫瘤細胞和病毒感染的細胞。NK細胞不同于T細胞，它不需抗體存在或抗原致敏，即可殺傷某些腫瘤細胞或病毒感染的細胞，也就是說，沖在戰斗第一線的肯定是NK細胞。

本領三：啟動免疫級聯反應

• 需要注意的是，NK細胞具有在沒有任何引物或先前活化的情況下殺死腫瘤細胞的能力（與需要通過抗原呈遞細胞引發反應的細胞毒性T細胞不同）。他們以這種“自然”殺傷能力而得名。此外，NK細胞還能分泌細胞因子，如IFNγ和TNFα，作用于其他免疫細胞，如巨噬細胞和樹突細胞（DC），以增強免疫反應。

本領四：快速抵達戰場殺瘤

• 在腫瘤的發生與發展過程中，NK細胞既可以直接識別腫瘤細胞被激活，也能由DC細胞引發，觸發后的NK細胞會在8小時內進入外周血，迅速抵達腫瘤組織部位，再在其他活化信號的作用下成為效應細胞，有效殺傷腫瘤細胞。

03NK細胞殺傷武器庫

免疫監視及其在癌癥中的重要性

眾所周知，NK細胞是癌癥免疫監視的主要驅動力之一。NK細胞在體內巡邏，捕殺異常細胞，如轉化細胞，防止腫瘤發生。此外，在日本的一個群組中，發現外周血淋巴細胞的細胞毒性能力與癌癥發生率之間存在聯系。NK細胞很可能在具有細胞毒性的外周血淋巴細胞中占了很大一部分，這支持了它們在免疫監視中的重要性。

免疫突觸的形成：緊貼你的敵人

NK細胞的細胞毒性活動主要通過釋放含有細胞毒性分子的溶解顆粒來介導。這種嚴格調控的機制是通過連續的步驟實現的。NK細胞通過多種受體與靶細胞相互作用。其中一些具有激活作用，另一些則具有抑制作用。如果激活信號優于抑制信號，就會形成免疫突觸（IS）。這種免疫突觸是NK細胞與腫瘤細胞形成的細胞間特殊結構，NK細胞通過免疫突觸釋放顆粒酶溶解殺傷腫瘤細胞。

NK細胞細胞毒性活性的動態變化

NK細胞依靠多種殺傷途徑來消滅靶細胞（圖1）。然而，NK細胞何時以及如何使用哪種途徑仍是一個活躍的研究領域。

在摧毀一個靶細胞后，NK細胞可以找到另一個靶細胞。這一過程被稱為連續殺傷，即NK細胞逐個摧毀靶細胞。原代NK細胞的細胞質中攜帶約60個溶解顆粒，每次殺傷時，它們會脫粒其顆粒總量的約10%。這與之前的研究結果一致，即NK細胞在連續殺傷過程中最多可殺死10個目標。值得注意的是，1%的NK細胞溶解顆粒可能就足以殺死一個靶細胞，這凸顯了溶解顆粒含量的特殊效力。

在連續殺傷過程中，CD16a途徑的反復刺激會逐漸減少Prf的分泌量。有趣的是，將NK細胞脫顆粒途徑切換到NKG2D，就能恢復原來的Prf分泌量。因此，當NK細胞用完所有可用的溶解顆粒時，它們會將其殺傷途徑轉向死亡受體介導的細胞毒性。

分析NK細胞與腫瘤細胞的相互作用

最近在白血病和淋巴瘤患者中發現了與腫瘤細胞相互作用的NK細胞。與腫瘤細胞相互作用的NK細胞通常表達兩種CD45異構體CD45RA和CD45RO，相互作用產生了具有不同功能的新NK細胞亞群。抗腫瘤NK細胞對腫瘤標志物具有逆行吞噬作用，有助于識別腫瘤標志物。

通過跟蹤這種NK細胞亞群，可以調查腫瘤細胞的存在，并對患者進行預后/其他診斷。此外，逆行細胞增多會影響NK細胞的功能，并可能影響對治療的反應。

04NK細胞與其他免疫細胞的串聯：需要朋友的幫助

在腫瘤組織間質中，NK細胞系是抗腫瘤免疫反應的名副其實的指揮者。NK細胞通過直接接觸或分泌可溶性因子與其他免疫細胞合作，參與它們的招募、成熟、極化、分化和破壞。反過來，免疫細胞可通過增加ADCC、IFNγ的產生、激活受體表達、招募和細胞毒性對NK細胞產生積極影響。不過，有些細胞也會對NK細胞產生負面影響，降低它們的活化和細胞毒性。

NK細胞與先天免疫細胞的合作

NK細胞和巨噬細胞相互作用：巨噬細胞是先天免疫細胞，分為促腫瘤的M1巨噬細胞和抗腫瘤的M2巨噬細胞。NK細胞和巨噬細胞之間存在不同的相互作用。巨噬細胞（尤其是M1）對NK細胞具有抗腫瘤作用：增加激活受體、細胞因子產生和脫粒。巨噬細胞還通過抑制NK募集、脫粒、細胞因子產生和誘導衰竭表型而具有促腫瘤作用。反過來，NK細胞會誘導單核細胞募集和M2極化（圖2）。

NK細胞和MDSC相互作用：髓系抑制細胞 (MDSC) 是先天免疫細胞，分為PMN-MDSC和M-MDSC。MDSC和NK之間存在不同的相互作用。MDSC可降低細胞毒性、NK的IFNγ產生及其Fc受體依賴性功能。MDSC還通過表達Rae發揮抗腫瘤作用，Rae與NKG2D結合并誘導NK細胞產生IFNγ（圖3）。

樹突狀細胞：樹突狀細胞是先天免疫細胞，通過其作為抗原呈遞細胞的作用將先天免疫和適應性免疫聯系起來。

后續研究表明，樹突狀細胞和NK細胞相互作用，后者可以促進樹突狀細胞的成熟、未成熟樹突狀細胞的死亡及其向腫瘤部位的募集。此外，樹突狀細胞還能促進NK細胞的抗腫瘤活性。

NK細胞和DC相互作用：DC能夠增加抗體介導的NK細胞活化，但在其他一些情況下，DC能夠降低NK細胞因子的產生和細胞毒性。在另一部分，NK會募集DC并增加其成熟度。然而，NK細胞上某些免疫檢查點的表達能夠降低DC成熟度（圖4）。

中性粒細胞：中性粒細胞是血液中最豐富的免疫細胞：占人體循環白細胞的50-70%。在腫瘤中，它們分為兩種表型：具有抗腫瘤活性的N1中性粒細胞表型，通過產生TNF-α、CCL3和表達ICAM-1誘導直接或間接細胞毒性。

N2中性粒細胞具有抗腫瘤作用，促進免疫抑制、血管生成并產生各種細胞因子：VEGF、MMP9 CXCL1、2、8、16和CCL2、3、4、8、12和17。研究人員利用MCA205-Luc小鼠模型證明NK細胞可控制腫瘤生長。

NK細胞和中性粒細胞相互作用：中性粒細胞能夠直接或間接地通過 slanDCsIL-12p70產生增加NK細胞IFNγ的產生。另一方面，中性粒細胞可以降低NK細胞的細胞毒性和腫瘤中的募集（圖5）。

NK細胞與適應性免疫細胞的合作

粘膜相關不變T細胞

粘膜相關不變T細胞（MAITs）是一種非常規T淋巴細胞，擁有一種不變的TCR，能專門識別由MCHI類（MHC-I）呈現的MR1蛋白。

最近的一項研究表明，MAITs在NK細胞介導的抗腫瘤效應中發揮著調節作用。事實上，研究初步表明，缺乏MAIT會增強NK細胞的抗腫瘤作用。但這一作用似乎存在爭議，因為研究還表明，活化的MAIT細胞通過分泌IFNγ增加了NK細胞的抗腫瘤功能。

CD4+T細胞：CD4+T淋巴細胞 (CD4+T細胞) 是適應性免疫細胞，可識別與MHC-II相關的抗原肽。通常，表達MHC-II的細胞是抗原呈遞細胞：樹突狀細胞、巨噬細胞和B細胞。當T細胞被激活時，它們會增殖，并根據細胞因子環境分化為亞群：Th1、Th2、Th17、調節性T細胞 (Treg)、濾泡輔助性T細胞 (Tfh)。這些亞群將通過產生細胞因子來協調免疫反應。

NK細胞和T細胞相互作用：NK能夠抑制DC誘導的CD4+T細胞反應，阻止Treg分化，通過iDC相互作用直接或間接促進CD8+T細胞募集，并限制TEMCD8+T細胞的生成。另一方面，適應性免疫細胞能夠維持 NK活力，促進NK成熟，并改善NK細胞ADCC。

CD8+T細胞

如上所述，NK細胞可通過與DC相互作用來影響CD8+T細胞的反應。此外，在某些條件下，IL-18激發的NK細胞會通過產生趨化因子（如CCL3和CCL4）吸引iDC。在與iDC共培養時，NK細胞會誘導iDC產生T細胞招募趨化因子，如CXCL9、CXCL10和CCL5。不過，NK細胞也可以通過PD-1/PD-L1與DC的相互作用間接限制TEM CD8+T細胞的生成。

NK細胞可以通過產生細胞因子來募集T細胞，從而形成抗腫瘤免疫反應。早在1994年，就有研究證明NK細胞在T細胞募集過程中發揮作用。

最近，研究發現，在B16F10肺轉移性黑色素瘤模型中，NK細胞可誘導CD8+T細胞募集到轉移部位，盡管其潛在機制尚不清楚。最后，T細胞也被證實可以幫助NK細胞介導的抗腫瘤免疫反應（圖6）。

05結論

自首次報道“天然殺傷淋巴細胞”以來，NK細胞就得到了科學界的廣泛研究。它們天生具有識別異常細胞的能力，以及廣泛的細胞毒性武器庫，使它們成為抗擊腫瘤的重要主角。

研究NK細胞如何、何時以及為何靶向和摧毀腫瘤細胞是設計創新藥物以提高NK細胞活性的關鍵。在腫瘤中，NK細胞通過細胞間接觸或細胞因子分泌與其他免疫細胞相互作用，誘導有益或有害的反應。通過靶向新的激活或抑制途徑來維持或補充NK細胞活性，可以帶來新的治療選擇。

隨著基于NK細胞的療法（無論是否經過CAR修飾）的興起，NK細胞越來越受到關注。事實上，與CAR-T細胞療法相比，NK細胞在臨床上的安全性和在異源環境中使用的可能性是兩大優勢。然而，它們在單一療法中的臨床療效具有欺騙性，因此需要開發新的聯合療法。

本文總結的知識可能有助于提高NK細胞的細胞毒活性，并預測輸注到患者體內的體外擴增NK細胞在腫瘤床中的表現。

參考資料：Co?non, L., Geindreau, M., Ghiringhelli, F. et al. Natural Killer cells at the frontline in the fight against cancer. Cell Death Dis 15, 614 (2024). https://doi.org/10.1038/s41419-024-06976-0

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