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自然杀伤细胞(NK)
NK细胞,通常被归类为先天免疫细胞,尽管它们具有淋巴细胞的特征,比如形态相似以及淋巴标记物的表达。在病原体和肿瘤入侵时,NK细胞起到一线防御作用,但是与T淋巴细胞不同,NK细胞不需要特异性抗原识别或共刺激。它们是T细胞的对应物,并且是先天淋巴细胞(ILCs)的组成部分。先天淋巴细胞根据其功能分为三组(I、II、III组)。NK细胞是I组ILCs的组成部分,并且发挥类似于CD8+ T细胞的细胞毒性作用。1
NK细胞的类型
虽然NK细胞来源于骨髓,但是其可以在骨髓中和次级淋巴组织中成熟。在人类中,不同类型的NK细胞(NK细胞毒性、NK调节性和NK记忆性)分别根据它们具有的细胞毒性、调节谱和耐受性功能进行了描述。2每种类型的NK细胞,都可以通过一组表面/细胞内NK细胞标记物以及分泌分子来进行区分。这些标记物的表达,受到招募及激活NK细胞的环境背景和刺激的制约。虽然表面标记物不能单独分离出NK细胞的类型,但是代谢标记物可以提供关于哪些NK细胞参与其中的直接线索。NK细胞毒性细胞以糖酵解和氧化磷酸化为特征;NK调节性细胞利用葡萄糖以外的物质作为能量,并且糖酵解和氧化磷酸化水平较低;而NK记忆细胞的活性氧(ROS)水平较低,糖脂代谢水平较高。3
NK细胞的功能
病毒控制
当NK细胞遇到某些类型的病毒时,如HIV (NKG2C、NK p10、NK p46)、HCV(NKG2D、穿孔素、颗粒酶B、2B4)、CMV(NKG2C、CD57、KIRs)和EBV(NKG2A、NKG2D、CD16、2B4), NK细胞会扩张、发生特异性分化并获得不同的受体和信号传导分子。如果NK细胞再次遇到已知的病毒病原体,它们还会产生大量的干扰素(IFN-γ),并且具有类似记忆的特性。4
肿瘤控制
与细胞毒性T淋巴细胞结合后,NK细胞处于抗肿瘤免疫应答的前线。5 NK细胞分泌含有孔道形成蛋白穿孔素的溶细胞颗粒,通过诱导跨细胞膜的非选择性转运来调理靶细胞。6 NK分泌的颗粒还含有颗粒酶A/B,其可触发靶细胞的凋亡级联反应。NK细胞还可通过死亡受体途径和细胞因子分泌物来诱导肿瘤细胞死亡。7随着肿瘤细胞获得逃逸机制,使得免疫应答迟钝和重新定向,这时NK细胞可能会丧失对肿瘤细胞的作用。在免疫肿瘤学研究中,正在开发NK细胞的潜力,因为它们可以扩增和操纵(CAR-NK细胞)用于细胞移植治疗。8,9
稳态
除了在病毒和肿瘤控制中发挥细胞毒性作用外,NK细胞还具有稳态功能,可以在清除和耐受之间进行平衡。杀伤免疫球蛋白样受体(KIR),允许NK细胞通过与HLA分子的结合来识别自我。10在妊娠期间,NK细胞与M2极化巨噬细胞配对。NK细胞还能促进妊娠期间的耐受性,并且参与滋养细胞的侵袭和螺旋动脉的发育,对母亲和孩子都有好处。11
关于使用多色流式细胞仪检测组套(panel)评估NK细胞中激活和抑制受体的表达,若想了解更多这方面的信息。
参考
- Vivier E, Artis D, Colonna M, et al. Innate lymphoid cells: 10 years on. Cell. 2018;174(5):1054-1066. doi:10.1016/j.cell.2018.07.017
- Abel AM, Yang C, Thakar MS, Malarkannan S. Natural killer cells: development, maturation, and clinical utilization. Front Immunol. 2018;9:1869. doi:10.3389/fimmu.2018.01869
- Poznanski SM, Ashkar AA. What defines NK cell functional fate: phenotype or metabolism? Front Immunol. 2019;10:1414. doi:10.3389/fimmu.2019.01414
- Wilk AJ, Blish CA. Diversification of human NK cells: Lessons from deep profiling. J Leukoc Biol. 2018;103(4):629-641. doi:10.1002/JLB.6RI0917-390R
- Fu B, Tian Z, Wei H. Subsets of human natural killer cells and their regulatory effects. Immunology. 2014;141(4):483-489. doi:10.1111/imm.12224
- Hodgins JJ, Khan ST, Park MM, Auer RC, Ardolino M. Killers 2.0: NK cell therapies at the forefront of cancer control. J Clin Invest. 2019;129(9):3499-3510. doi:10.1172/JCI129338
- Osińska I, Popko K, Demkow U. Perforin: an important player in immune response. Cent Eur J Immunol. 2014;39(1):109-115. doi:10.5114/ceji.2014.42135
- Marcus A, Gowen BG, Thompson TW, et al. Recognition of tumors by the innate immune system and natural killer cells. Adv Immunol. 2014;122:91-128. doi:10.1016/B978-0-12-800267-4.00003-1
- Gonzalez-Rodriguez AP, Villa-Álvarez M, Sordo-Bahamonde C, Lorenzo-Herrero S, Gonzalez S. NK cells in the treatment of hematological malignancies. J Clin Med. 2019;8(10):1557. doi:10.3390/jcm8101557
- Boudreau JE, Hsu KC. Natural killer cell education in human health and disease. Curr Opin Immunol. 2018;50:102-111. doi:10.1016/j.coi.2017.11.003
- Faas MM, de Vos P. Uterine NK cells and macrophages in pregnancy. Placenta. 2017;56:44-52. doi:10.1016/j.placenta.2017.03.001
BD生物科学提供了几种工具来表征NK细胞及其功能
NK细胞富集
BD生物科学提供的工具,允许使用磁分离方法对目标细胞进行阳性选择和阴性选择。BD IMag™人类NK细胞富集套件 - DM用于外周血NK细胞的阴性选择。生物素化的人类NK细胞富集混合物,含有单克隆抗体,可以识别在非NK细胞的红细胞、血小板和外周血白细胞(包括NK-T细胞)上表达的抗原。据报道,BD IMag™抗人CD56磁性颗粒可以有效分离人类和恒河猴血液中携带CD56的细胞。通过使用BD IMag™细胞分离磁铁,为阳性选择或耗尽携带CD56白细胞而对这些颗粒进行优化。不含NK-T细胞的NK细胞富集,还可以采用BD IMag™抗人CD3磁性颗粒进行 - DM在分离CD56阳性白细胞之前,特异性地耗尽T淋巴细胞。基于同样的原则,可以对小鼠NK细胞进行富集,例如,采用BD IMag™小鼠NK细胞富集套件 - DM对小鼠脾脏或淋巴结中的NK细胞进行阴性选择。这种阴性选择,确保了NK细胞在分离过程中不会被意外激活。
来自两种不同供体PBMC的人类CD56+NK细胞的阳性选择
白细胞采用BD IMag™抗人CD56磁性颗粒进行标记 - DM (Cat. No. 557775),采用BD IMag™细胞分离磁铁(Cat. No. 552311)进行分离,并且收集阴性(CD56-)和阳性(CD56+)组分。新鲜PBMC(左检测组套(panel))、阴性组分(中检测组套(panel))和阳性组分(右检测组套(panel))采用PE小鼠抗人CD56 (Cat. No. 555516)和APC小鼠抗人CD3 (Cat. No. 555335)进行染色。显示每个样本中CD56+CD3-NK细胞和CD56+CD3+NK-T细胞的百分比。在BD FACSCalibur™流式细胞仪系统,使用流式细胞仪。相对于左检测组套(panel),右检测组套(panel)观察到的染色更为模糊,这表明,BD IMag颗粒标记,部分地阻断了PE小鼠抗人CD56抗体对CD56的染色。据报道,CD56+CD3+NK-T细胞在总CD56+细胞中所占的相对比例,因供体而异。展示了来自NK-T细胞水平相对较低(顶部检测组套(panel))和NK-T细胞水平相对较高(底部检测组套(panel))供体的数据。
NK细胞的细胞毒性
NK细胞在细胞毒性应答中所占的份额,可以通过一个多色流式细胞仪检测组套(panel)来监测,选择的抗体包括泛NK标记物CD56。
可以使用CD335(NKp46)、CD336(NKp44)和CD337(NKp30)来分析天然细胞毒性受体(NCRs)。BD Pharmingen™和BD Horizon™抗体有多种荧光格式可供选择,以满足您对检测组套(panel)的需求。
表面标记物检测,还可以与细胞毒性细胞因子(比如干扰素-γ(IFN-γ)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和趋化因子(如巨噬细胞炎症蛋白-1β(MIP-1β))的抗体结合起来进行。
即用型的混合物(比如带有T细胞(CD3)、B细胞(CD20)和NK/单核细胞/巨噬细胞(CD16)表面标记物的BD Pharmingen™NHP T/B/NK )可以与其他的NK标记物结合起来使用,从而明确描述它们的功能。
此外,BD生物科学公司提供了高灵敏度的ELISPOT检测方法,来评估干扰素分泌物所富集NK细胞的细胞毒性谱。
NK细胞脱粒测定
富含胞浆溶细胞颗粒(含有颗粒酶和穿孔素)的活化NK细胞,也可以采用流式细胞仪进行检测。12,13可以采用BD生物科学的试剂套件组合(比如BD Pharmingen™ FITC小鼠抗人颗粒酶A试剂套件和BD Pharmingen™ PE穿孔素试剂套件)通过流式细胞仪来区分溶细胞颗粒的类型。
通过检测CD107a(LAMP-1)在NK细胞上的表面表达,可以对NK脱颗粒进行监测。通过使用含有布雷非德菌素A的BD GolgiPlug™蛋白转运抑制剂或含有莫能菌素的BD GolgiStop™抑制剂来阻断分泌途径,然后采用BD Cytofix/Cytoperm™溶液进行固定和破膜,从而可以监测活化的NK细胞群中颗粒释放前的含量。BD Cytofix/Cytoperm™ Plus试剂盒,还可以与BD GolgiPlug™或BD GolgiStop™抑制剂一起使用。BD抗体(带有荧光标记的干扰素-γ(IFN-γ)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和趋化因子(如巨噬细胞炎症蛋白-1β(mmp -1β)),也可供选用。
对于检测NK细胞的细胞毒性所用的多色流式细胞仪检测组套(panel),了解更多关于它的详细信息。
参考
- Tognarelli S, Jacobs B, Staiger N, Ullrich E. Flow Cytometry-based assay for the monitoring of NK cell functions. J Vis Exp. 2016;(116):54615. doi:10.3791/54615
- Shabrish S, Gupta M, Madkaikar M. A modified NK cell degranulation assay applicable for routine evaluation of NK cell function. J Immunol Res. 2016;2016:3769590. doi:10.1155/2016/3769590
仅供研究使用,不用于诊疗程序。