文章來自于：細胞與基因治療領域

自然殺傷細胞（natural killer cell，NK細胞）來源于骨髓淋巴樣干細胞，為機體固有免疫效應細胞，因其非專一性的細胞毒殺作用而被命名。NK細胞的殺傷活性無MHC限制，不依賴抗體，因此稱為自然殺傷活性。其通過直接溶解和分泌細胞因子等作用殺傷腫瘤細胞，因此開發它的抗癌功能是近年來癌癥研究的熱點。

白細胞介素是一組由多種類型細胞分泌的能調節細胞生長、分化和免疫活性的細胞因子，其中多數與NK細胞關系密切，或直接參與NK細胞的調控，或通過影響其它免疫細胞間接調節NK細胞的功能。白細胞介素如IL-2、IL-15和IL-18等被認為是刺激NK細胞的因子，被用于NK細胞的體外擴增，對NK細胞的活化和分化有正調節作用，體外培養時加入上述細胞因子可明顯提高NK的殺傷活性。

Soiffer RJ等自1996年起即報道IL-2低劑量持續輸注和間歇給藥對轉移癌患者的CD56⁺NK細胞有明顯擴增效果。大部分NK細胞表面具有IL-2中親和性受體，IL-2誘導NK的殺傷活性約需18～24小時。此外，IL-2還可誘導NK細胞的增殖，一般在刺激后3～4天開始發生增殖，其機理為IL-2可誘導NK細胞表達IL-2Rα鏈，新表達的α鏈與原先細胞表面的β鏈和γ鏈結合形成高親和性受體，在IL-2存在下刺激NK細胞發生增殖。

圖片來源：Sharma R, et al. Immunol Res. 2018

Wendt K等報道，在對NK細胞功能的調控中，單獨使用IL-2能促進人NK細胞的增殖，IL-2和IL-21聯合則產生更明顯的增殖效果。

圖片來源：Wendt K, et al. Immunology. 2007

Li Q等報道IL-21對離體培養的人源NK細胞產生明顯的擴增效果，細胞數量呈濃度依賴性增加，在培養的第1~2周內也促進擴增細胞進入細胞周期S期。

圖片來源：Li Q, et al. Immunobiology. 2015.

NK細胞的免疫表型為CD3^-CD56⁺，目前大多認為其由骨髓造血干細胞直接分化，即由CD34⁺造血干細胞分化而來。大量實驗證實，骨髓來源的CD34⁺細胞可以在體外經細胞因子誘導分化為NK細胞，這為NK細胞的來源提供了另外一種選擇。

Ambrosini P等分析IL-1β對臍帶血CD34⁺前體細胞NK細胞分化的影響，數據表明IL-1β抑制ILC3，同時促進臍帶血CD34⁺前體NK細胞的成熟。

圖片來源：Ambrosini P et al. Eur J Immunol. 2015. PMID: 25847448

李焱等對急性髓系白血病患者骨髓來源CD34⁺白血病細胞進行體外誘導分化實驗，CD34⁺白血病細胞可在體外誘導分化為NK細胞，且具有殺傷活性。聯合應用IL-12、1L-15細胞因子組合能夠誘導分化的NK細胞活性，提高對白血病細胞的殺傷率以及TNF-α和IFN-γ等基因表達水平。

圖片來源：李焱 等.臨床腫瘤學雜志,2019.

Guia S等研究發現在IL12RB1突變導致IL-12Rbeta1完全缺乏的患者中，NK細胞亞群明顯減少，特別是對于IFN-γ的產生；從IL-12p40完全缺失的患者中也獲得了類似的數據。此外，IL-12Rbeta1-和IL-12p40缺陷患者表達CD56的效應記憶T細胞亞群的大小明顯減少。因此，人類NK細胞需要體內IL-12來獲得其全譜的功能反應性。

圖片來源：Guia S, et al. Blood. 2008

Mirja?i? 等探究IL-12和IL-18對轉移性黑色素瘤患者NK細胞及其亞群功能和受體特征的影響，IL-12和IL-18體外聯合治療對轉移性黑色素瘤患者NK細胞毒性和CD25受體表達可產生良好效果。

圖片來源：Mirja?i? et al.. J Transl Med. 2015. PMID: 25889680.

Strengell M等也曾報道IL-21與IL-15或IL-18協同作用可增強人NK細胞和T細胞中IFN- γ的產生，發揮細胞毒作用。

圖片來源：Strengell M, et al. J Immunol. 2003.

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一、NK培養關鍵蛋白

重組人IL-1β蛋白

Fig1：Recombinant Human IL-1β stimulates secretion of IFN-γ by NK-92 human natural killer lymphoma cells

重組人IL-12蛋白

Fig2：Recombinant Human IL-12 stimulates proliferation of PBMC

重組人IL-15蛋白

Fig3：Recombinant Human IL-15 stimulates proliferation of CTLL-2

重組人IL-18蛋白

Fig4：Recombinant Human IL-18 stimulates proliferation of KG-1

重組人IL-21蛋白

Fig5：Recombinant human IL-21 protein stimulates secretion of IFN- γ by NK-92

二、NK培養試劑盒套裝

NK總細胞擴增變化

NK細胞活率變化

NK細胞擴增比例

參考文獻：

Soiffer RJ, Murray C, Shapiro C, Collins H, Chartier S, Lazo S, Ritz J. Expansion and manipulation of natural killer cells in patients with metastatic cancer by low-dose continuous infusion and intermittent bolus administration of interleukin 2. Clin Cancer Res. 1996 Mar;2(3):493-9. PMID: 9816195

Sharma R, Das A. IL-2 mediates NK cell proliferation but not hyperactivity. Immunol Res. 2018 Feb;66(1):151-157. PMID: 29256180.

Wendt K, Wilk E, Buyny S, Schmidt RE, Jacobs R. Interleukin-21 differentially affects human natural killer cell subsets. Immunology. 2007 Dec;122(4):486-95. PMID: 17635612

Li Q, Ye LJ, Ren HL, Huyan T, Li J, Shi JL, Huang QS. Multiple effects of IL-21 on human NK cells in ex vivo expansion. Immunobiology. 2015 Jul;220(7):876-88. doi: 10.1016/j.imbio.2015.01.009. Epub 2015 Jan 31. PMID: 25758713.

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Ambrosini P, Loiacono F, Conte R, Moretta L, Vitale C, Mingari MC.

IL-1β inhibits ILC3 while favoring NK-cell maturation of umbilical cord blood CD34(+) precursors. Eur J Immunol. 2015 Jul;45(7):2061-71. Erratum in: Eur J Immunol. 2015 Aug;45(8):2420. PMID: 25847448

李焱,葉敬偉,郭曉玲.IL-12、IL-15對急性髓系白血病患者骨髓來源CD34+白血病細胞轉化為NK細胞作用研究[J].臨床腫瘤學雜志,2019,24(01):32-37.

Guia S, Cognet C, de Beaucoudrey L, Tessmer MS, Jouanguy E, Berger C, Filipe-Santos O, Feinberg J, Camcioglu Y, Levy J, Al Jumaah S, Al-Hajjar S, Stephan JL, Fieschi C, Abel L, Brossay L, Casanova JL, Vivier E. A role for interleukin-12/23 in the maturation of human natural killer and CD56+ T cells in vivo. Blood. 2008 May 15;111(10):5008-16. PMID: 18319400.

Mirja?i? Martinovi? K, Babovi? N, D?odi? R, Juriši? V, Matkovi? S, Konjevi? G. Favorable in vitro effects of combined IL-12 and IL-18 treatment on NK cell cytotoxicity and CD25 receptor expression in metastatic melanoma patients. J Transl Med. 2015 Apr 14;13:120. PMID: 25889680.

Strengell M, Matikainen S, Sirén J, Lehtonen A, Foster D, Julkunen I, Sareneva T. IL-21 in synergy with IL-15 or IL-18 enhances IFN-gamma production in human NK and T cells. J Immunol. 2003 Jun 1;170(11):5464-9. PMID: 12759422.

Waldmann TA. Cytokines in Cancer Immunotherapy. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2018 Dec 3;10(12):a028472. PMID: 29101107.