“在人体复杂的免疫防御网络中，若将需经严格训练、携带特定抗原受体的T细胞和B细胞比作免疫 “正规军”，自然杀伤细胞（NK细胞）便是可第一时间响应、具备广谱杀伤能力的免疫 “特种部队”。

自20世纪70年代被发现以来，NK细胞从最初被视作淋巴细胞中的 “背景噪音”，逐步跻身免疫学研究核心领域，尤其在肿瘤免疫治疗时代，凭借独特的识别机制与强大的细胞毒活性，成为继CAR-T之后最具潜力的下一代细胞治疗载体。

免疫学定义与特征

作为第三大类淋巴细胞，NK细胞归属于固有免疫（Innate Immunity）系统，形态上多为大颗粒淋巴细胞（Large Granular Lymphocytes, LGLs），胞质内富含的嗜天青颗粒，正是其执行杀伤功能的 “武器库”。

传统定义将 NK细胞描述为可自发溶解肿瘤和病毒感染细胞的效应细胞，而现代免疫学研究则证实，NK细胞的功能远非如此单一。

多维度的效应功能

细胞毒性（Cytotoxicity）：免疫突触介导的溶解，这是NK细胞最经典的杀伤方式。

当NK细胞识别目标细胞后，会与其形成一个紧密接触的结构——免疫突触（Immunological Synapse）。这是一个高度组织化的信号平台，NK细胞顺利获得它定向释放含有穿孔素（Perforin）和颗粒酶（Granzymes）的溶解颗粒，在目标细胞膜上打孔并引发其内部凋亡程序，实现精准“爆破”。

死亡受体途径，NK细胞还能顺利获得表面表达的FasL或TRAIL配体，结合目标细胞表面的死亡受体（如Fas/CD95，TRAIL-R），直接启动目标细胞内的caspase依赖性凋亡级联反应，相当于下达了“自杀命令”。

ADCC效应， 顺利获得其表面的低亲和力Fc受体CD16 (FcγRIIIA)，NK细胞能识别被抗体包裹的目标细胞，从而介导抗体依赖性细胞介导的细胞毒性（ADCC）。这是许多治疗性单克隆抗体发挥临床疗效的关键机制。

细胞因子分泌（Cytokine Secretion）：NK细胞是IFNγ（II型干扰素）和TNFα（肿瘤坏死因子α）的重要生产者。

这些细胞因子不仅具有直接的抗病毒和抗肿瘤作用，还能激活巨噬细胞、树突状细胞，并促进Th1型适应性免疫应答，起到“免疫佐剂”和“通讯兵”的作用，连接固有免疫与适应性免疫。

异质性的亚群分工

在人类外周血中，NK 细胞并非均一群体，在流式细胞术检测中，人类NK 细胞的经典表型定义为 CD3⁻CD56⁺。根据CD56和CD16（FcγRIIIa）表达密度的不同，外周血NK 细胞主要分为两个功能亚群：

CD56dim CD16+ 亚群（主力战斗员）：占外周血 NK 细胞的绝大多数（约90%）。 细胞毒性强，胞内含有丰富的溶解颗粒，高表达CD16，是执行杀伤任务的主力军。它们被认为是NK 细胞成熟的终末阶段。

CD56bright CD16dim/- 亚群（免疫调节者）：占比较少（约10%），主要富集在淋巴结等次级淋巴组织中。 细胞毒性较弱，但能分泌大量细胞因子（如IFN-γ, TNF-α, GM-CSF），发挥免疫调节作用，被认为是CD56dim亚群的前体或未成熟阶段。

值得注意的是，这种功能划分并非绝对。在强烈的炎症或细胞因子刺激下，两个亚群的功能可以发生相互转化。

此外，在肝脏、子宫、肺等组织中还存在具有独特表型和功能的组织驻留NK细胞（trNK）；而在巨细胞病毒（CMV）等特定病毒感染后，体内还会产生具有记忆样特征的适应性NK细胞（Adaptive NK Cells），它们在再次遇到同种抗原时能产生更强、更快的应答。

从骨髓到外周的演变

NK细胞的生成是一个从骨髓起始，经历多阶段严密调控的陆续在分化过程，涉及谱系的逐步承诺与特定功能的最终取得。

▲图：人类NK细胞发育概览图

图片来源：《Human natural killer cells: form, function, and development》

结合图中所示的人类NK细胞发育简化方案，这一核心路径始于骨髓中的全能造血干细胞（HSC），它们第一时间分化为具有迁移潜能的共同淋巴样祖细胞（CLP）样前体，这些前体细胞能够离开骨髓并顺利获得血液循环定植于扁桃体、淋巴结等外周淋巴组织。

在特定的组织微环境信号（如关键细胞因子IL-15）驱动下，CLP进一步限定其发育潜能，转变为NK/ILC前体（NKP/ILCP），站在了“职业选择”的十字路口，既保留了发育成传统NK细胞的能力，也具备分化为其他辅助性固有淋巴细胞（如ILC1, ILC2, ILC3）的潜力。

随后，当前体细胞取得关键表面标志物NKp80时，通常标志着其不可逆地承诺向常规NK细胞（cNK）谱系分化。

这一成熟过程第一时间形成功能相对不成熟、主要倾向于产生细胞因子的CD56bright NK细胞作为中间阶段；随后，CD56bright 细胞经历进一步的表型与功能成熟，包括下调c-Kit/CD117并取得CD16和KIRs的表达，最终转变为在血液循环中占主导地位、具备强大杀伤功能的终末成熟CD56dim 溶解效应NK细胞。

此外，图中的虚线路径还提示了组织驻留NK细胞来源的复杂性，它们既可能直接源自循环前体细胞在特定组织微环境下的原位分化，也可能由循环中的成熟NK细胞迁移并驻留转化而来，其确切机制仍是当前免疫学研究的热点。

受体博弈决定生死

NK细胞最引人入胜之处在于其识别“敌我”的机制。与T/B细胞依赖单一、高度特异性的抗原受体不同，NK细胞的功能触发依赖于其表面一系列激活性受体（Activating Receptors）和抑制性受体（Inhibitory Receptors）传递信号的动态平衡。这是一场发生在细胞膜表面的精密“博弈”。

最终，NK细胞是否被激活，取决于激活性信号强度是否超过抑制性信号强度，其核心识别策略在于“丢失自我”与“诱导自我”。

“丢失自我”（Missing Self）识别

NK细胞如何确保不攻击健康的自身细胞？这依赖于著名的“丢失自我（Missing Self）”假说，其核心是抑制性受体的功能：健康体细胞表面高表达主要组织相容性复合体I类分子（MHC-I）。

NK细胞表面的抑制性受体（如KIRs, NKG2A/CD94）能识别自身的MHC-I分子，从而产生抑制信号，阻止NK细胞误伤正常细胞。

当细胞发生病毒感染或癌变时，为了逃避细胞毒性T细胞（CTL）的攻击，往往会下调表面的MHC-I分子。此时，NK细胞的抑制信号解除，从而被激活并杀伤这些“丢失自我”的细胞（图A）。

“诱导自我”（Induced Self）识别

当细胞发生癌变或病毒感染时，情况发生逆转。这些异常细胞常下调MHC I类分子以逃避T细胞追踪，导致NK细胞的抑制性受体失去配体，“刹车”失灵，抑制信号减弱，即“丢失自我”。同时，细胞应激或病毒复制压力会诱导其表面表达MICA/B、ULBPs等危险信号分子，实现“诱导自我”。

NK细胞表面的激活性受体（如识别应激配体的NKG2D、识别多种肿瘤/病毒抗原的NCRs，以及介导ADCC的强力受体CD16）会探测到这些信号。大多数激活性受体顺利获得与含有免疫受体酪氨酸激活基序（ITAM）的衔接蛋白偶联，启动激酶级联反应，最终触发杀伤程序（图B）。

因此，NK细胞是否发动攻击取决于整合后的净信号：

健康状态下抑制信号主导，NK细胞静默；

疾病状态下，MHC I类分子下调导致的抑制信号缺失与应激配体上调导致的激活信号增强共同打破平衡，激活NK细胞进行杀伤。

NK细胞治疗的研究进展与挑战

鉴于NK细胞独特的识别机制（不依赖MHC，无GVHD风险）和强大的杀伤能力，基于NK细胞的过继性细胞疗法（Adoptive Cell Therapy, ACT）已成为当前生物医药领域的研究热点。

多样化的细胞来源

临床用NK细胞的来源已从最初的自体外周血，扩展到多种同种异体来源，以解决数量和活性问题：

自体NK细胞：

安全性好，但肿瘤患者体内的NK细胞往往存在功能缺陷（耗竭状态），且体外扩增困难，临床疗效有限。

异体外周血/脐带血NK细胞（PB/CB-NK）：

来源广泛，由于KIR与HLA配型不合（KIR-HLA mismatch），异体NK细胞通常对受者的肿瘤细胞具有更强的同种异体反应性杀伤能力。这是现在临床试验的主流来源。

NK-92细胞系：

一种高活性的NK肿瘤细胞系，可无限扩增，易于基因编辑。但为确保安全，回输前必须经过辐照处理，这限制了其在体内的持久性。

诱导多能干细胞来源的NK细胞（iPSC-NK）：

理论上可给予无限来源、均一性好、且易于进行多重基因编辑的“现货型”（Off-the-shelf）产品，是现在极具潜力的开展方向。具有克隆生长和高扩增能力，适合大规模制造均质产品。虽然存在内源性CD16表达低和“表观遗传记忆”等挑战，但基因工程化的iPSC-NK细胞已在复发/难治性弥漫性大B细胞淋巴瘤的I/II期临床试验中显示出令人鼓舞的结果。

▲图：不同来源NK细胞临床应用的优势和局限性

图片来源：《Natural killer cells in antitumour adoptive cell immunotherapy》

工程化NK细胞：CAR-NK的崛起

类似于CAR-T，研究人员顺利获得基因工程技术为NK细胞装载嵌合抗原受体（CAR），使其能特异性识别肿瘤表面抗原。

安全性更高：

极少引起严重的细胞因子释放综合征（CRS）和神经毒性（ICANS）。

多重杀伤机制：

除了CAR介导的特异性杀伤，仍保留天然受体（如NKG2D, CD16）介导的非特异性杀伤，可防止肿瘤抗原丢失导致的逃逸。

通用型潜力：

异体NK细胞几乎不引起移植物抗宿主病（GVHD），更适合开发“现货型”产品。现在，靶向CD19、BCMA的CAR-NK在血液瘤中已展现出令人鼓舞的初步疗效。

面临的挑战与应对策略

尽管前景广阔，NK细胞疗法在临床应用尤其是实体瘤治疗中仍面临严峻挑战：

在实体瘤微环境（TME）中的功能抑制：

TME中存在大量抑制性分子（如TGF-β, PGE2, 腺苷）和抑制性细胞（如Tregs, MDSCs），导致进入肿瘤内部的NK细胞迅速“耗竭”或失能。

体内持久性不足：

异体NK细胞在患者体内的存活时间通常较短（数周）。

肿瘤归巢与浸润能力差：

NK细胞难以有效穿透实体瘤致密的基质屏障。 

从免疫监视的“哨兵”到细胞治疗的“利刃”，NK细胞在维护机体健康和对抗疾病中的重要性日益凸显。作为连接固有免疫和适应性免疫的桥梁，NK细胞不仅自身具备强大的杀伤力，更是调动全身免疫系统围剿肿瘤的关键一环。

如今，随着细胞制备工艺的进步和关键工具的不断成熟，NK细胞疗法的规模化生产正取得重要助力。dcbox小金库(中国)生物新近推出的3D FloTrix® NK细胞无血清培养基（<<<点击查看详情），顺利获得优化的配方体系为NK细胞的高效扩增和稳定培养给予了可靠支撑，进一步推进了该疗法的产业化进程。

未来，随着合成生物学、基因编辑技术以及对肿瘤微环境认知的深化，工程化NK细胞疗法有望突破现有的局限。顺利获得组合疗法（如联合免疫检查点抑制剂、溶瘤病毒或小分子药物），NK细胞必将在肿瘤精准免疫治疗的版图中占据不可替代的地位。

参考文献：

Eric Vivier, et al. (2024). Natural killer cell therapies. Nature.

Tamara J Laskowski. (2022). Natural killer cells in antitumour adoptive cell immunotherapy. Nature Reviews cancer.

Emily M.Mace, et al. (2023). Human natural killer cells: form, function, and development. J Allergy Clin Immunol.

Rezvani, K., & Rouce, R. (2015). The application of natural killer cell immunotherapy for the treatment of cancer. Frontiers in Immunology.

Liu, E., et al. (2020). Human natural killer cells. New England Journal of Medicine.

Laskowski, T. J., et al. (2022). Natural killer cells in antitumour adoptive cell immunotherapy. Nature Reviews Cancer.

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