当NK细胞遇到病毒和肿瘤，这个“杀手”有点冷！
导读 / Introduction
杀手是一个冷酷的角色，他是如何走进人类视野，又是如何执行暗杀指令？是惩恶扬善，还是荼毒一方？本文，我们聊一聊免疫细胞中的“杀手”——NK细胞的基本特征与临床应用前景。
章节快览：
1.先天的杀手——NK细胞
2.“杀手”如何走进人类视野
3. 3D+2R
4.记忆表型+耗竭状态
5.是杀手也是希望
杀手，可以是西西里西装革履的黑手党，可以是隐于市井拖鞋背心的火云邪神。也可以是潜藏在每个人体内，如同暗夜篝火的细胞，低调内敛，不喜张扬，杀敌于无形。
图1，正在攻击肿瘤细胞NK细胞，
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来源：公开资源
如果把我们的身体比喻成一座城池，那么固有免疫系统构建了城楼、吊桥、护城河，而固有免疫中的NK（natural killer）细胞就是城门守将，机敏灵活、身手矫健，第一时间发现危险。他们的目标可以是病毒、也可以是肿瘤。
先天的“杀手”——NK细胞
NK细胞是免疫细胞家族中的天生杀手，与T细胞、B细胞一起并称为广义的三大淋巴细胞。其中只有NK属于天然免疫，后两者是适应性免疫的一部分。
图2，病毒感染后免疫系统的激活
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来源：公开资源
与其他备受追捧的适应性免疫细胞不同，NK细胞注定有着不一样的命运。天生的杀手要更加冷峻、残酷，而且不可或缺。这是人类对抗入侵的第一波战士，在病毒感染的早期就可以快速激活。NK细胞识别受体与靶细胞，释放杀伤介质穿孔素和颗粒酶使靶细胞凋亡，也可以通过表达TNF家族分子诱导靶细胞凋亡。
这样的出击方式配合适应性免疫反应，锁定了感染的位置，并且向适应性免疫传达进一步攻击的信号，在初步控制感染的同时促进整个机体的免疫系统反应（概念图显示病毒感染后病毒滴度与不同免疫细胞激活的时间特征）。
不仅仅是对外部感染，在肿瘤发生时，NK细胞也可以迅速出击，甚至部分亚群不经活化即可杀伤某些肿瘤细胞（部分血液肿瘤）。如K562(人红白血病细胞系)是NK杀伤敏感细胞株，通常作为实验室测定NK活性的靶细胞。
“高冷杀手”如何走进人类视野
NK细胞走进人类的视野大约是上世纪七十年代的事，但是此时TB细胞已经发现了十多年，风光占尽。TB细胞的发现被认为是现代免疫学的起点，两名发现者还因此获得2019年拉斯克医学奖（图3），这是美国最具声望的生物医学奖项，是医学界仅次于诺贝尔奖的一项大奖。
2001年， Nature 期刊子刊中，一篇纪念加拿大学者Greenberg的文章中提到他是NK细胞的一个发现者。自发现以来，NK细胞就显得低调很多，时至今日，能检索到的NK细胞相关文献仍少于T细胞或者B细胞。但是，NK细胞仍然有着可以治疗疾病的巨大潜力，值得进一步为止奋斗。
图3，发现T、B细胞的麦克斯·D·库珀（Max D. Cooper），雅克·米勒（Jacques Miller）图片来源：网络
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来源：公开资料
3D+2R
谈到NK细胞，就不得不提到中国工程院田志刚院士。多年来他致力于NK细胞研究，发现肝脏特有NK细胞新亚群，开创以NK细胞新视角认识肝脏疾病；创建NK细胞的免疫治疗新靶点；研制靶向NK细胞受体的单抗；创建NK细胞规模化扩增和基因修饰技术，突破NK细胞免疫治疗技术瓶颈。
田院士多次提到，想要理解NK细胞，就需要抓住“3D+2R”，即Develop（发育）、Differentiation（分化）、Distribution（分布）和Recepter（受体）、Recognition（识别）。
NK细胞由骨髓中的CD34+祖细胞发展而来。与T细胞和NKT细胞不同，NK细胞缺乏克隆型T细胞受体和负责信号转导的相关CD3复合物的表达。也就是说，NK细胞不存在MHC限制性。要知道这一限制性，是移植过程中绕不开的话题，是阻碍适应性免疫细胞异体间治疗的最大障碍。
NK细胞在其生命周期内经历连续的IL-15驱动的分化过程。
通常根据表面蛋白CD56和CD16的相对表达分为两大类：免疫调节型和细胞毒性型。多色流式和单细胞蛋白质基因组学的最新进展表明，NK细胞实际上可能表现出更大的表型异质性，从而产生具有不同功能特性的不同细胞群。
NK细胞广泛分布于血液、外周淋巴组织、肝、脾中，表达一系列复杂的活化和抑制相关调节受体，并通过受体实现“自身”和“非己”的成分识别，选择性杀伤病毒感染或者肿瘤。
也就是说NK在杀伤之前会使用受体“对暗号”，暗号对上了，执行杀伤指令；暗号没对上，大家依旧各自岁月静好。
理解了受体对靶细胞的识别，再理解活化和抑制就很简单。NK细胞表面有众多不同功能的受体（图4），其中，活化受体就是一经识别，NK细胞就进入高度警惕，随时可以冲的状态；抑制受体一旦丢失，NK细胞就是破釜沉舟的勇士，一往无前。
图4，NK细胞表面受体
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来源：参考资料[1]
记忆表型+耗竭状态
T细胞和B细胞都是后天训练的杀手，经过抗原激活后，一部分细胞终身带着这个抗原的记忆。再次感染，就是他们大显身手的时候。当再次感染发生时，记忆性细胞以迅雷不及掩耳盗铃之势出击，往往可以在感染早期就可以控制病毒复制。这就是免疫细胞重要的记忆功能。
作为天然免疫细胞，NK细胞是不应该具有记忆功能。但是随着研究进展，研究报告NK细胞在巨细胞病毒感染小鼠模型中出现“记忆样反应”，后来进一步证实人类的NK细胞也拥有类似记忆的特性。
实验证明，预激活的人类NK细胞，静息后暴露于细胞因子或K562白血病细胞，能够迅速产生更强的γ干扰素，这一现象被成为NK细胞的“记忆”特征。
此外，NK细胞也是存在功能耗竭的。NK细胞表面有大量的抑制性受体，抑制性受体用于接受负调信号的受体，负调信号变强时NK细胞的功能就会耗竭。
可见杀手也有累的时候。
好消息是，田院士带领的研究团队发现了肿瘤发展过程中抑制性受体TIGIT可导致NK细胞耗竭，并证明抗TIGIT单抗可逆转NK细胞耗竭并用于多种肿瘤的免疫治疗。这对于NK细胞为中心的免疫治疗有了一个新的突破。
充满正能量的“杀手”
杀手在于对刺杀目标的直接杀伤作用，但是NK细胞不仅仅只有这样一个能力。
NK细胞也被称为“免疫调节细胞”，因为它们能够产生一系列细胞因子和趋化因子，通过这些细胞因子和趋化因子给B细胞和T细胞的反应打辅助，并影响树突状细胞、巨噬细胞和中性粒细胞的功能。
简单来说，就是NK细胞并非单打独斗，还善于团结其他可以团结的力量。
NK细胞对急性病毒感染反应强烈。许多情况下，感染直接触发外周血中NK细胞激活。并且激活特定的组织NK细胞。
NK细胞与肿瘤的关系相对复杂。NK细胞浸润程度与透明细胞肾细胞癌更好预后相关。但是与非小细胞肺癌临床结局无关，这可能是肿瘤内NK细胞的激活受体下调，削弱了细胞毒性。因此，NSCLC患者的临床结局可能取决于NK细胞的表型和功能，而不是NK细胞密度。
NK细胞无MHC限制性，为异体治疗应用提供了独特的优势。因此，这个杀手有望成为细胞免疫治疗候选者。
NK-92是首个获得美国食品和药物管理局临床试验新药批准的基于NK细胞的免疫疗法，是一种永生化NK淋巴瘤细胞系，可在体外扩增以实现大细胞数量。NK-92细胞缺乏大多数KIRs的表达，因此不容易受到抑制，这使得在细胞治疗中有一定分量。
作为市场黑马，需求促进技术变革，技术革新回馈市场。
目前，中国是NK细胞疗法的发展主场，当前所开展的临床试验研究数量最多的是中国，其次是美国。NK细胞治疗的几种产品对比如下图。
图5，NK细胞产品对比
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来源：参考资料[2]
小结
NK细胞不是一个生硬的学术名词，而是在我们体内潜心工作的免疫细胞。国内外许多知名的学者都积极投身这个领域，不远的未来，我们有望看到这一领域有更多新的发现，有更多相关产品可以用于治疗。下一篇小编将从NK细胞目前主流的肿瘤治疗研究方向，以及与之对应的未来产品角度，继续为读者解读。
延伸阅读：
参考文献
1. Chiossone, L., Dumas, P., Vienne, M. & Vivier, E., Natural killer cells and other innate lymphoid cells in cancer. NAT REV IMMUNOL 18 671 (2018).
2. Laskowski, T. J., Biederstadt, A. & Rezvani, K., Natural killer cells in antitumour adoptive cell immunotherapy. NAT REV CANCER 22 557 (2022).
3. Björkström, N. K., Strunz, B. & Ljunggren, H., Natural killer cells in antiviral immunity. NAT REV IMMUNOL 22 112 (2022).