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NK細胞,你所需要知道的

作者:admin 來源:干細胞者說 發布時間: 2018-07-08 15:18  瀏覽次數:
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 沒有所謂“藥到病除”,疾病是長期累積的結果。當最初之癥狀終于浮現時,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,人體的免疫系統也需要時間來突破它們的侵襲。

 

 

 

 

 

最好的醫生就是你自己,就在人體內,他就是健康的免疫系統。


1
NK細胞簡介

NK細胞又稱自然殺傷細胞(natural killer cell,NK細胞),是機體內重要的免疫細胞,NK細胞形態上屬于大顆粒淋巴細胞,來源于骨髓,是除T細胞、B細胞之外的第三大類淋巴細胞,約占血液中所有免疫細胞(白細胞數量)的15%,屬于天然免疫系統的核心細胞,主要分布于外周血、肝臟和脾臟,在人體內NK細胞主要特征為CD3-CD56+淋巴細胞群,其中血液中主要為CD16+CD56dim亞型(根據細胞上CD56分子表達密度的差異,將NK細胞分為CD56dim和CD56bright兩個亞群;CD56dim占NK細胞90%以上,主要為細胞毒作用,表達中度親和力的IL-2受體(IL-2R),具有更強的殺傷活性;CD56bright可產生大量細胞因子,主要起免疫調節作用,高表達IL-2R)。

NK細胞是體內負責殺傷老化、受病毒感染、腫瘤等異常細胞的最主要“戰士”。NK細胞與人體其他150多種白細胞都不同,它不需要接受免疫系統的特殊指令,也不需要其他細胞的配合,自己單獨就能識別和攻擊外來細胞、癌細胞和病毒。循環的NK細胞通常處于休眠狀態,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,攻擊腫瘤細胞和病毒感染細胞

NK細胞是人體抵抗癌細胞和病毒感染的第一道防線,可非特異性直接殺傷腫瘤細胞,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節功能,與機體其他多種免疫細胞相互作用,調節機體的免疫狀態和免疫功能。臨床研究發現NK細胞過繼免疫治療惡性腫瘤具有良好的應用前景,對多種實體瘤和血液系統惡性腫瘤均有一定效果。

 

                          

 

相關詞匯:

過繼免疫療法(adoptive immunotherapy)是取對腫瘤有免疫力的供者淋巴細胞轉輸給腫瘤者,或取患者自身的免疫細胞在體外活化、增殖后,再轉輸入患者體內,使其在患者體內發揮腫瘤作用。

T細胞受體(TCR)在識別APC細胞或者靶細胞上的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合的MHC分子類型,此現象即MHC限制性(MHC restriction)。

注:APC細胞是抗原提呈細胞指T細胞在識別Ag遞呈細胞傳遞的抗原信息時,必須先識別遞呈細胞上的MHC抗原類型,如TH細胞識別MHC-Ⅱ類抗原,而TC細胞只識別MHC-Ⅰ類抗原,之后才獲取抗原信息的現象。

 

 

 

 

2
NK細胞表面受體

NK細胞識別自我與非我并不需要體細胞基因重排產生識別不同抗原的克隆,而是表達多種受體執行功能。

NK細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,天然細胞毒性受體(NCR):NKp46、NKp44和NKp30,下表例舉主要的受體及其調節功能:

 

 

 

 

 

3
NK細胞的作用機制

NK可釋放穿孔素、顆粒酶,穿孔素在靶細胞表面穿孔,使顆粒酶b進入靶細胞誘導靶細胞凋亡。同時分泌大量的細胞因子,如ifn-v、tnf-x、gm-csf、il-3、m-csf等,直接作用于靶細胞,或通過進一步激活其他種類免疫細胞攻擊靶細胞。并可表達可以誘導細胞凋亡的蛋白(fasl)和腫瘤壞死因子相關凋亡誘導配體(trail),使靶細胞進入程序性凋亡狀態。

 

 

 

 

NK細胞治療流程

 

NK細胞的“動態平衡”狀態受細胞表面多種受體蛋白的調控,簡言之,分為2類:殺傷細胞活化受體(KAR)和殺傷細胞抑制受體(KIR)。

 

 

 

圖a. 正常情況下,KAR與自身細胞上多糖類抗原結合產生活化信號,同時KIR與MHC I類分子結合,產生抑制信號且占主導地位,以保證自身組織細胞不被破壞,阻止NK對自身健康細胞的殺傷。

圖b. 當細胞表面MHC I類分子發生改變或減少缺失(腫瘤細胞或其他損傷的細胞為逃逸獲得性免疫追殺而下調MHC消除抑制信號),影響與KIR結合,不能產生抑制性信號,NK則活化,釋放溶解性顆粒產生殺傷效應(MHC I丟失自我) 。

圖c. 即使存在抑制信號,腫瘤細胞亦可通過過表達表面抗原與KAR結合,腫瘤細胞可以通過激活NK細胞受體來表達被誘導的應激配體,此時活化信號超過抑制信號,繼而激活NK細胞殺傷靶細胞。

圖d. NK細胞還表達IgG1和IgG3的低親和力受體FcγRIII(CD16),可與腫瘤抗原特異性抗體Fc段結合,介導NK細胞識別并殺傷被抗體包被的腫瘤細胞,亦稱為抗體依賴性細胞介導的細胞毒作用(antibody dependentcell-mediated cytotoxicity, ADCC),ADCC也是NK細胞殺傷靶細胞的主要方式。

 

目前認為NK細胞主要通過以下途徑發揮殺傷作用:

1.NK細胞直接通過胞吐作用釋放穿孔素和顆粒酶等細胞毒性顆粒,活化半胱天冬酶(caspase)途徑誘導靶細胞凋亡;

2.活化NK細胞表達Fas(CD95)配體和TRAIL(TNF related apoptosis inducing ligand,腫瘤壞死因子相關誘導凋亡配體)分子,誘導CD95+靶細胞和TRAIL受體陽性的靶細胞通過內源酶的級聯反應發生凋亡;

3.細胞因子介導的殺傷作用,NK細胞能合成和分泌多種細胞因子,如IFNγ、TNFα、IL1、IL5、IL8、IL10和GCSF;

4. ADCC作用。

 

 

 

 

 

4
NK細胞如何發揮治療作用?

鑒于NK細胞自身的作用機制,在腫瘤免疫治療中,主要通過以下策略來促使NK細胞發揮最大的作用:

1,免疫檢查點抑制劑,解除NK細胞的抑制信號;

2,使用NK細胞進行癌癥治療;

3,嵌合抗原受體(CAR)技術與NK細胞結合;

4,雙特異性分子聯結NK細胞活化受體和腫瘤細胞。

 

 

 

圖a. 某些激活的NK細胞表達PD1和CTLA4。研究者在多發性骨髓瘤患者體內檢測到其NK細胞表達PD1,應用PD1單抗(CT-011)后能修復NK細胞介導的抗腫瘤效應;此外,應用PDL1的IgG1單抗還可能激發NK細胞的ADCC。NK細胞表面KIR類的抑制性受體(KIR2DL1, KIR2DL2 和KIR2DL3)可與MHC I類分子結合,抑制NK細胞活化,體外實驗表明,應用IPH2102單抗阻斷KIR2DL1-3,可以增加NK細胞的抗腫瘤活性(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單獨應用沒有展示出顯著的抗腫瘤效應,然而其與CTLA4或PD1抑制劑聯用值得期待。

圖b. 在殺傷細胞免疫球蛋白樣受體(KIRs)和主要組織相容性復合體(MHC)的出現供體與受體之間不匹配情況下,通過抑制NK細胞的KIRs對不識別MHC類I分子表達的轉移的同種異體腫瘤細胞,進而殺傷腫瘤細胞。

圖c. CRA-T大家都耳熟能詳,模仿CAR-T的CAR技術,已研發出CAR-engineered NK cell(如圖c所示),其原理亦是通過在NK細胞表面嵌合腫瘤特異性抗原受體,靶向識別并摧毀腫瘤細胞。體外實驗提示,其CAR-engineered NK cell展示出較ADCC更強的細胞毒作用,可能與CAR與腫瘤表面抗原結合較IgG-CD16展示出更強的親和力,目前CAR-engineered NK cell還處于研發階段,期待其在體內試驗中的療效。

圖d. 以NK細胞表面活化受體CD16和NKG2D為靶點的雙特異性分子,可以靶向NK細胞識別并殺傷腫瘤細胞。(雙特異性分子被設計用來識別激活NK細胞受體結合另一端的腫瘤抗原,以使NK細胞殺滅過度表達這些抗原的腫瘤細胞)

 

利用NK細胞潛能的治療方法示意圖

 

 

 

NK細胞在免疫監視中扮演著非常重要的角色,隨著對NK細胞的分子特征和功能的進一步探索,開發以NK細胞為基礎的靶向免疫治療可能引發腫瘤免疫治療的新突破,以NK為基礎的潛在免疫治療靶點。

 

 

5
腫瘤細胞如何逃逸NK細胞攻擊?

如圖所示,腫瘤細胞主要通過以下途徑逃逸NK細胞攻擊:

a.血小板包被腫瘤細胞,并釋放TGF-β等免疫抑制因子,表達GITR配體與KIR結合或下調KAR,抑制NK細胞激活;

b.腫瘤細胞分泌免疫調節分子,如PGE2、IDO、TGF-β和IL-10等;

c. 腫瘤細胞分泌可溶性NKG2DL,中和NK細胞表面受體;

d.腫瘤微環境中基質細胞等分泌免疫抑制因子,表達NKG2DL,下調NK細胞表面受體。

 

 

腫瘤細胞逃逸NK細胞機制

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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