文章来自于：细胞与基因治疗领域

自然杀伤细胞（natural killer cell，NK细胞）来源于骨髓淋巴样干细胞，为机体固有免疫效应细胞，因其非专一性的细胞毒杀作用而被命名。NK细胞的杀伤活性无MHC限制，不依赖抗体，因此称为自然杀伤活性。其通过直接溶解和分泌细胞因子等作用杀伤肿瘤细胞，因此开发它的抗癌功能是近年来癌症研究的热点。

白细胞介素是一组由多种类型细胞分泌的能调节细胞生长、分化和免疫活性的细胞因子，其中多数与NK细胞关系密切，或直接参与NK细胞的调控，或通过影响其它免疫细胞间接调节NK细胞的功能。白细胞介素如IL-2、IL-15和IL-18等被认为是刺激NK细胞的因子，被用于NK细胞的体外扩增，对NK细胞的活化和分化有正调节作用，体外培养时加入上述细胞因子可明显提高NK的杀伤活性。

Soiffer RJ等自1996年起即报道IL-2低剂量持续输注和间歇给药对转移癌患者的CD56⁺NK细胞有明显扩增效果。大部分NK细胞表面具有IL-2中亲和性受体，IL-2诱导NK的杀伤活性约需18～24小时。此外，IL-2还可诱导NK细胞的增殖，一般在刺激后3～4天开始发生增殖，其机理为IL-2可诱导NK细胞表达IL-2Rα链，新表达的α链与原先细胞表面的β链和γ链结合形成高亲和性受体，在IL-2存在下刺激NK细胞发生增殖。

图片来源：Sharma R, et al. Immunol Res. 2018

Wendt K等报道，在对NK细胞功能的调控中，单独使用IL-2能促进人NK细胞的增殖，IL-2和IL-21联合则产生更明显的增殖效果。

图片来源：Wendt K, et al. Immunology. 2007

Li Q等报道IL-21对离体培养的人源NK细胞产生明显的扩增效果，细胞数量呈浓度依赖性增加，在培养的第1~2周内也促进扩增细胞进入细胞周期S期。

图片来源：Li Q, et al. Immunobiology. 2015.

NK细胞的免疫表型为CD3^-CD56⁺，目前大多认为其由骨髓造血干细胞直接分化，即由CD34⁺造血干细胞分化而来。大量实验证实，骨髓来源的CD34⁺细胞可以在体外经细胞因子诱导分化为NK细胞，这为NK细胞的来源提供了另外一种选择。

Ambrosini P等分析IL-1β对脐带血CD34⁺前体细胞NK细胞分化的影响，数据表明IL-1β抑制ILC3，同时促进脐带血CD34⁺前体NK细胞的成熟。

图片来源：Ambrosini P et al. Eur J Immunol. 2015. PMID: 25847448

李焱等对急性髓系白血病患者骨髓来源CD34⁺白血病细胞进行体外诱导分化实验，CD34⁺白血病细胞可在体外诱导分化为NK细胞，且具有杀伤活性。联合应用IL-12、1L-15细胞因子组合能够诱导分化的NK细胞活性，提高对白血病细胞的杀伤率以及TNF-α和IFN-γ等基因表达水平。

图片来源：李焱 等.临床肿瘤学杂志,2019.

Guia S等研究发现在IL12RB1突变导致IL-12Rbeta1完全缺乏的患者中，NK细胞亚群明显减少，特别是对于IFN-γ的产生；从IL-12p40完全缺失的患者中也获得了类似的数据。此外，IL-12Rbeta1-和IL-12p40缺陷患者表达CD56的效应记忆T细胞亚群的大小明显减少。因此，人类NK细胞需要体内IL-12来获得其全谱的功能反应性。

图片来源：Guia S, et al. Blood. 2008

Mirja?i? 等探究IL-12和IL-18对转移性黑色素瘤患者NK细胞及其亚群功能和受体特征的影响，IL-12和IL-18体外联合治疗对转移性黑色素瘤患者NK细胞毒性和CD25受体表达可产生良好效果。

图片来源：Mirja?i? et al.. J Transl Med. 2015. PMID: 25889680.

Strengell M等也曾报道IL-21与IL-15或IL-18协同作用可增强人NK细胞和T细胞中IFN- γ的产生，发挥细胞毒作用。

图片来源：Strengell M, et al. J Immunol. 2003.

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一、NK培养关键蛋白

重组人IL-1β蛋白

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

重组人IL-12蛋白

Fig2：Recombinant Human IL-12 stimulates proliferation of PBMC

重组人IL-15蛋白

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

重组人IL-18蛋白

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

重组人IL-21蛋白

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

二、NK培养试剂盒套装

NK总细胞扩增变化

NK细胞活率变化

NK细胞扩增比例

参考文献：

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. 2024-11-23):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.

李琦,梅其柄,张明杰等.白细胞介素对NK细胞的调控作用及其分子机制[J].免疫学杂志,2012,28(12):1081-1085+1089.

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,叶敬伟,郭晓玲.IL-12、IL-15对急性髓系白血病患者骨髓来源CD34+白血病细胞转化为NK细胞作用研究[J].临床肿瘤学杂志,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.