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NK细胞的基础生物学 NK细胞来源于CD34+共淋巴祖细胞。据估计，NK细胞的半衰期大约为7~10天，它占人类外周血淋巴细胞总数的10-15%，也存在于脾脏、肝脏、肺、骨髓和淋巴结中，它们通过与树突状细胞(DC)的相互作用发挥关键的免疫调节功能。NK细胞是第1组固有淋巴样细胞的典型成员，聚集在一起，以获得分泌IFN-γ的能力。终末分化的NK细胞缺乏B(CD 19-)和T(CD3-)淋巴细胞的表型标记，CD56是NK细胞特征的标志。 通常，它们被区别出来从其大小，以及含有穿孔素和颗粒酶的细胞质颗粒，这是NK细胞杀伤活性的重要效应。 NK细胞根据CD 56的表达水平被进一步区分：dim 和 bright。CD 56 dim是一种完全成熟的NK细胞，占外周血NK细胞的90%，主要起介导细胞毒性的作用；另一方面，CD 56 Bright是一种不成熟的细胞因子产生的细胞，其溶细胞反应有限。NK细胞缺乏基因重排抗原受体，但仍能识别和直接裂解异常转化的细胞，无需事先致敏。这是通过在NK细胞表面表达的一组成熟而独特的受体来实现的，这些受体通过与被感染和恶变的细胞上的配体相互作用而激活细胞裂解活性。虽然配体仍未完全表征，但NK细胞受体的分类依据其作用：激活、抑制和混合功能。它们还表达细胞因子受体，包括IL-2受体(R)、IL-4、10、12、15、18和21-R，以及TGF-β受体(TGF-β-R).下图概述了NK细胞活动的主要受体。 激活受体包括天然细胞毒性受体，由NKp30、44和46组成。NKp30识别带B7-H6肿瘤抗原，NKp44结合病毒血凝素和血凝素神经氨酸酶以及其他肿瘤相关配体。NKp 46抑制小鼠转移瘤生长。Fcγ-RIIIa(CD16)是另一种激活受体，可触发抗体依赖的细胞毒性（ADCC）。 抑制性受体包括CD161、CLRG1、PD1、TIM3、LAG 3、CD96和TIGIT。具有混合功能的NK细胞受体包括杀伤细胞Ig样受体(KTR)和NKG2受体：KIR2DS、KIR2B4和KIR3DS与其他具有抑制作用的KIR不同。 同样，NKG2A受体抑制NK活性，而NKG2D信号传导激活信号，通过与肿瘤细胞上选择性表达的特定应激诱导配体(MICA、MICB和病毒UL16结合蛋白)结合，启动细胞毒活性。 NK细胞抗肿瘤活性：肿瘤识别和细胞裂解活性 NK细胞对肿瘤细胞具有天然的杀伤作用，也是IFN-γ、TNF-α、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)等细胞因子和趋化因子的主要来源。这些细胞因子参与其他造血细胞的招募和功能，例如增强抗原特异性T细胞反应，以及与DC和中性粒细胞的调节交叉调节网络。 NK细胞一旦遇到肿瘤细胞，就会启动溶细胞颗粒的定向外吐，包括释放穿孔素和颗粒酶，分别穿透细胞质膜并触发凋亡。这些细胞被NK细胞认为是“非自我的”，因为它们的MHC-I的减少/缺乏，而MHC-I在身体几乎每一个健康的细胞上都有表达。这种选择性攻击可以通过一种创造的“耐受性”过程来实现，即成熟的NK细胞表达生殖细胞编码的抑制受体，识别正常细胞的MHC-I，并触发一个抑制信号(通过免疫受体酪氨酸基抑制基)来阻止对这些‘自我’细胞的酪氨酸激活信号。 当NK细胞遇到细胞异常缺乏/MHC-I减少时，抑制性受体不被激活，激活信号仍未被抑制，从而引发裂解攻击。建立“自我”耐受性的原因是“NK许可”过程，即在NK细胞功能发育过程中，NK细胞上的抑制受体与其同源的MHCⅠ类配体配对，从而赋予对自身抗原的耐受性。 这一过程与表达自MHCⅠ类特异性受体的功能能力强的NK细胞有关，而不表达这种受体的细胞没有获得许可，也不需要受到MHC I类的抑制，因为它们在功能上没有这个能力。了解这一过程与开发基于NK细胞的治疗有关。 研究还认为，在耐受过程之外，抑制性受体不仅对抗激活受体，而且通过自身识别抑制受体的发展，参与对成熟NK细胞识别自我的“教育”：在NK细胞成熟过程中，NK细胞随机表达个体抑制性KIR基因，直到有一种不同的抑制受体组合识别出MHC-I信号。人们提出了许多模型来解释这一过程。 另一种针对癌细胞的方法是通过CD 16受体(FCγRIIIA)在NK细胞上表达。活化后，NK细胞能有效地识别与癌细胞结合的IgG抗体的Fc部分，并通过ADCC溶解这些包被抗体的细胞。 NK细胞：激活适应性免疫系统的桥梁 在细胞毒性反应的同时，释放的细胞因子和趋化因子进一步吸引其他NK细胞、DC和T细胞。肿瘤坏死因子-α等促炎细胞因子通过NK细胞FASL与肿瘤细胞Fas复合物的相互作用诱导肿瘤细胞坏死，从而诱导靶细胞凋亡。其他趋化因子(如CCl 3、4、5和10)通过化学梯度将免疫效应细胞定向到肿瘤部位，而其他如IL-10和IL-6则在产生部位增强免疫活性。例如，通过释放CCL 5、XCL 1和XCL 2，NK细胞促进DC进入实体肿瘤。同样地，淋巴结中NK细胞的激活促进了IFN-γ的释放，通过吸收额外的免疫效应细胞，包括抗原提呈细胞(巨噬细胞和树突状细胞)，诱导促炎性肿瘤微环境，最终驱动TH1免疫反应，动员T细胞进入淋巴结，并从CD8 T细胞分化为细胞毒性T淋巴细胞。最后，NK细胞通过攻击未成熟的DC和保留成熟的DC，以保证免疫应答的质量。 与NK细胞相关的肿瘤免疫逃逸的机制 NK细胞与MHC-I分子之间的关键相互作用是防止自身免疫破坏的重要机制，也是肿瘤细胞逃避免疫系统导致NK细胞失能的关键机制。对不同肿瘤类型的多项研究表明，当肿瘤内NKG2D激活的NK细胞相对于外周血中的比例较高时，对转移有积极的预后价值和风险预测。肿瘤细胞逃避NK细胞免疫监视的一种方法是将NK细胞与KIR受体结合后识别为自身的MHCⅠ类分子表达。其他的肿瘤逃逸方式也被描述，包括通过PDPD-L1的相互作用来抑制免疫反应，类似于T细胞抑制。NK2GD配体、MICA和MICB从肿瘤细胞表面脱落是肿瘤逃逸的另一个主要机制，同样，肿瘤细胞通过产生TGF-β和Kynurenine而进化出下调NK细胞NKG2D表达，也是一种策略。正是由于我们对这些逃逸机制的具体理解，我们才制定了新的、以NK细胞为基础的治疗策略。 肿瘤微环境和NK细胞抗肿瘤活性 TME在肿瘤细胞逃避NK细胞免疫监视中起着重要作用。它被认为是一种破坏正常血液供应和血管生成的环境，并通过基质、代谢和免疫抑制机制的激活而诱导低氧环境。这种缺氧破坏了NK细胞的多种功能，为肿瘤的扩张、生长和转移创造了有利的环境。微环境可通过肿瘤源因子、自噬调节杀伤、调节癌细胞代谢和肿瘤衍生小泡，如肿瘤细胞外显子和分泌的microRNAs等低氧状态下产生的微RNA，导致NK细胞功能受损。 缺氧是产生免疫抑制性TME的关键因素之一，低氧肿瘤细胞通过抑制NKG2D激活受体的表达和产生转化生长因子-β而产生细胞因子，这些细胞因子通过抑制NKG2D激活受体的表达和分泌而产生细胞因子，包括调节性T细胞(Treg)的上调。通过产生HIF1-α，MDSCs分化为肿瘤相关巨噬细胞，表现出M2反应，并从癌细胞中切割Fas配体，导致NK和CTL功能受损。此外，低氧环境允许癌细胞培养基质细胞，并通过转化生长因子-β或IL-6的产生将其激活为与肿瘤相关的成纤维细胞。这些细胞因子反过来抑制IL-2诱导的NK细胞活化受体的上调，从而降低NK细胞的细胞毒性和免疫监视。 除了创造一个免疫抑制环境外，缺氧还会破坏 NK 细胞的功能和细胞毒性。增加 TME 中的乳酸和腺苷。乳酸通过降低细胞外的功能而破坏 NK 细胞的功能pH值和腺苷升高导致抑制 IL-2 刺激的 NK 细胞释放 TNF - α ，并抑制NK 细胞的增殖和细胞毒性功能。此外，缺氧诱导的一氧化氮 (NO) 信号传导激活导致 MICA 脱落，这是一种重要的肿瘤逃逸机制，同时也导致 COX-2/PGE2 途径的解除调节。在许多腺瘤和癌细胞中发现 COX-2 过表达缺氧条件和 PGE2 的增加被发现直接抑制 NK 细胞的细胞毒性作用多激活受体的下调。此外，氧气和营养缺乏在穷人灌注环境导致自噬激活，从而摄取和降解 NK 细胞颗粒酶B释放。 最后，肿瘤细胞逃避研究的最新进展集中在肿瘤细胞来源的外显子和分泌的微RNA在TME中的作用[46]。含有转化生长因子-β、MICA或MICB的肿瘤外显子可降低NK细胞NK2GD激活受体的表达，减弱NK细胞的杀伤能力和增殖[47，48]。微RNA，特别是miR-210，在缺氧条件下被发现释放，并能诱导血管生成和肿瘤生长/转移。对microRNAs的更好理解可能被用来开发新的预后和/或治疗反应的生物标志物。 免疫抑制 TME 在阻止 NK 细胞激活方面特别重要，如上所述.. 然而，NK 细胞在实体肿瘤中的疗效的另一个主要障碍与其肿瘤部位成功归巢有关。这一方面，特别是解释了成功地将体外实验转化成体内环境。前述趋化因子梯度的解除是阻止 NK 的主要机制细胞归巢到实体肿瘤部位。例如，已经证明异常的 EGFR-RAS 信号可以抑制产生 CCL27 ，阻止白细胞归巢皮肤肿瘤和加速小鼠肿瘤生长模型 。同样，通过活性氮对 NK 细胞招募的重要趋化因子 CCL2 进行亚硝基化在 TME 中的物种，降低了它吸收白细胞的能力，而改变的 CXCL 11 蛋白水解损害了结合并通过趋化因子的信号传递，最终减少淋巴细胞的迁移 。另一个挑战是适当的归巢和肿瘤浸润与不良的病理性血管生成有关，血管生成是一个实质性的屏障适当的 NK 细胞传递和细胞向肿瘤部位的外渗，并介导免疫抑制。 NK细胞和肿瘤干细胞 肿瘤干细胞(CSCs)是肿瘤中能够通过不对称细胞分裂自我更新的少数亚群。这些细胞是肿瘤细胞异质性的基础，这对目前的抗癌治疗方式提出了挑战，主要与实体肿瘤有关。CSCs对传统的癌症治疗具有抗药性，其治疗后的持久性可导致疾病复发，而其去分化状态使其能够转移和/或重新植入先前的靶向病变。一般来说，CSCs的特点是缺乏一致的表面标记。然而，正是由于缺乏/下调MHC-I的表达，首先引起了关于NK细胞在针对CSC的潜在用途方面的问题。这一观点在涉及结直肠癌和胶质母细胞瘤样本的一些研究中得到证实，在接受化疗的患者源性细胞系中检测到CSCs的富集，随后NK细胞有效地靶向CSCs。在一组全面而优雅的实验中，Ames等人。证明NK细胞如何优先靶向CSCs，利用NK细胞与多种人癌细胞株和分离的原癌标本共培养模型(自体和异体)，以及NK在异种移植小鼠模型中的转移：这种优先靶向性CSCs是通过NKG2D激活受体的相互作用而产生的。从健康供者(用重组人白细胞介素-2培养)分离和扩增的NK细胞与患者来源的肿瘤细胞共同孵育时，流式细胞仪检测发现ALDHDim和ALDHbrightCSCs均有明显下降，后者表现出更高的敏感性NK 细胞治疗。同样，在皮下异种移植瘤模型中，瘤内注射激活的NK细胞后，CSCs(由ALDH和CD24的表达确定)明显减少，免疫荧光研究显示肿瘤内NK细胞浓度增加。在乳腺癌转移模型中，静脉注射体外激活的NK细胞可导致转移性肺肿瘤的肿瘤集落数量减少，肿瘤集落缩小。最后，静脉注射NK细胞处理小鼠原位胰腺癌模型，生物发光显像显示治疗组与未治疗组相比发光降低，支持NK细胞在体内靶向CSCs。流式细胞术和定量逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)显示NKG2D配体和Fas死亡受体在CSCs群体中的表达明显高于非CSCs，支持NK细胞活化受体配体和死亡受体在靶向CSCs中的作用。有关CSCs的类似工作也有报道，涉及儿童和青少年/青少年肿瘤，如骨肉瘤。 NK 细胞的另一种非细胞毒性作用最近被描述为“分裂无力”，NK 细胞与 TME 中的单核细胞和巨噬细胞相互作用，导致非能细胞不具有细胞毒性，而是分泌细胞因子，从而促进 CSCs 的分化，使它们对标准更加敏感。 CSCs 对肿瘤增殖、复发和转移的重要性他们对标准细胞毒性治疗的耐药性，靶向 CSCs 已成为肿瘤学的一个兴趣领域，为发展新的治疗方式开辟新的机会。 参考文献 Lopez-Soto A,. Cancer Cell 32(2), 135–154 (2017). 岁月悠远含香，人生几度秋凉 |
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