NK細胞作為免疫腫瘤學治療領域的經典免疫細胞療法重要組成部分，已被廣泛應用于各種惡性腫瘤疾病的治療和提升免疫力等領域。在面對癌細胞時，自然殺傷細胞（Natural killer cell，NK cell）不需要其它細胞的激活與致敏，便能直接識別并殺死癌細胞。因此，NK細胞也被稱為人體抗癌第一道防線的重要參與者，并在腫瘤的免疫細胞治療方面有著長期的應用和良好的發展前景。

NK細胞抗腫瘤治療潛力

早在上個世紀70年代，科研人員就開始了對NK細胞展開系統性的研究，但直到最近20年，人們才逐漸了解NK細胞在幫助抗擊腫瘤和其它疾病方面的復雜機理和治療潛力。

2000年，科學家通過研究證實了小鼠腫瘤的發生與NK細胞自身的缺陷有關；2013年，有研究者對多達3500名癌癥患者采用了NK細胞療法，在隨后的跟訪中，發現了NK細胞的活性越好、癌癥治療效果會更好的現象，同時也發現NK細胞療法能降低癌癥復發的風險。這項研究發現，無論是在胃癌、神經母細胞瘤還是結直腸癌患者群體中，都能得出相同的結論。而在近年的臨床治療中，科學家們發現，NK細胞療法已經被廣泛用于各種癌癥的治療，包括但不限于：血液系統腫瘤、神經母細胞瘤、卵巢腫瘤、橫紋肌肉瘤、乳腺癌、胃癌等，且均取得了積極的臨床治療效果。

NK細胞在抗腫瘤方面究竟是如何發揮作用的呢?

NK細胞之所以被認定為固有免疫的核心細胞，是因為其具有重要雙重功能：細胞毒性和免疫調節作用。首先，NK細胞不受MHC限制，不需要先由抗原致敏，也不用抗體參與，就能夠通過死亡受體或直接釋放穿孔素、顆粒酶來清除腫瘤細胞；其次，它在免疫系統中利用分泌細胞因子和趨化因子來激活適應性免疫活動的發生。

NK細胞這兩個特點也讓其在對抗癌癥的治療方面占據了非常重要的地位，從而讓NK免疫細胞療法成為治療腫瘤的可能。而NK細胞的激活依賴于NK細胞表面表達的抑制性受體和激活性受體之間的平衡，它們則與腫瘤細胞上的配體相互作用[1]。

NK細胞擴增方式解析

通常，NK細胞主要有四種來源，分別是：外周血、誘導多能干細胞、NK細胞系（NK-92）以及間充質干細胞。但人體內NK細胞數量很少，僅占外周血的5% ~ 10%；此外肝臟、肺臟、胸腺、淋巴結等部位也可見少量NK細胞的存在；在脾臟內的細胞中，NK細胞也維持著3%~4%的比例。

因為稀缺的NK細胞如此重要，所以在實驗中，科研人員開發了很多種NK細胞的擴增方法，用于研究NK細胞的各種功能以及外界刺激對NK細胞介導的免疫活動的影響。目前，NK細胞擴增的方式主要包括細胞因子擴增法、飼養層細胞擴增法以及超抗原刺激法。其中IL-2、IL-7、IL-12、IL-15、IL-18、IL-21以及IFN-γ是NK細胞增殖和促進其分化成熟、發揮細胞毒性的重要調節因子，在體外培養中可以刺激NK細胞的增殖和活性，其中IL-2和IL-15的作用尤為明顯。而飼養層細胞擴增法常見的添加物為慢性髓性白血病K562細胞和經刺激的自體PBMC細胞（即外周血單個核細胞）[2]。大量高純度、高活性NK細胞的擴增是其用于治療的秘密所在。

尤其以PBMC（或以磁珠分離的NK細胞）為原材料進行擴增時，通過特定細胞因子的刺激，使NK細胞在體外得到特異擴增，這種方法是目前被認為比較有應用前景的方法之一[3，4]。通過體外的刺激培養可進行相對大規模的NK細胞制備，從而保障臨床治療工作的開展。

NK細胞擴增方式比較

如何讓NK細胞更有效擴增呢？

01、IL-12

2022年8月，來自加州大學的研究者們在《J. Exp. Med.》期刊上發表了題為“Differential IL-12 signaling induces human natural killer cell activating receptor-mediated ligand-specific expansion”的文章[5]。

低濃度IL-12可促進長期培養的IL-2原代NK細胞NK受體配體特異性擴增

該項研究結果表明，低濃度的IL-12可以有效激活NK受體從而介導NK細胞的擴增，并促進NK細胞表達的持久性，從而為IL-12信號在建立人類NK細胞配體特異性記憶特征中的作用提供幫助，并可能有助于實現IL-12和NK細胞聯合應用于癌癥的免疫治療。

02、IL-15/IL-21

2009年，在《Cancer Research》期刊上，Wing等人發表了一篇以“EXPANSION OF HIGHLY CYTOTOXIC HUMAN NATURAL KILLER CELLS FOR CANCER CELL THERAPY”為題的文章[6]，該項研究工作主要介紹了一種從PBMC中優先擴增NK細胞的實用方法。

Wing等人證明了這些細胞表面活化和抑制NK細胞受體的表達增強，并使其細胞殺傷能力也得到極大的增強（1－3周后，NK細胞的殺傷能力達到高峰，然后下降，但仍比靜止NK細胞高）。同時，還證實了STAT3信號通路在這些NK細胞誘導中的作用，并發現了IL-21是STAT3信號通路強有力的活化劑；IL-15是STAT5的強活化劑，但是對STAT3活化能力稍弱。然而，IL-15已被證明可誘導STAT3活化因子IL-10的高表達。因此，這些發現對于臨床擴增NK細胞很有幫助意義。

小結：目前，無論是國外還是國內，NK細胞免疫療法在腫瘤治療領域都取得了重大突破，但大多候選藥物仍處于較為早期的臨床試驗階段。根據已有的相關臨床結果表明，我們深知NK細胞治療的有效性與安全性，也能預測NK細胞免疫療法的“遠大前程”。我們深信，在不久的將來，關于NK細胞的擴增與抗腫瘤活性也會得到普及，NK細胞治療的前景在未來將值得被廣泛期待！

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參考文獻：

[1]Adapted from Cancer Immunol Immunother 2020 May,69(5):879-899

[2]Gong, Y., et al., Chimeric antigen receptor natural killer (CAR-NK) cell design and engineering for cancer therapy. Journal of Hematology & Oncology, 2021. 14(1): p. 73.

[3]Klingemann HG and Martinson J.Ex vivo expansion of nature killer cells for clinical applications [J].C ytoth erapy,2004, 6(1):15-22.

[4]李曉紅，馬健，汪菲菲，等.體外擴增高純度的人外周血來源的NK細胞的研究[J].中國實驗血液學雜志，2007，15(2)：373-377.

[5] Avishai Shemesh et al. Differential IL-12 signaling induces human natural killer cell activating receptor-mediated ligand-specific expansion. J Exp Med. 2022 Aug 1;219(8):e20212434. doi: 10.1084/jem.20212434.

[6] Expansion of highly cytotoxic human natural killer cells for cancer cell therapy. Fujisaki H, Kakuda H, Shimasaki N, Imai C, Ma J, Lockey T, Eldridge P, Leung WH, Campana D. Cancer Res. 2009 May 1;69(9):4010-7. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-08-3712. Epub 2009 Apr 21.

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