古风小说君子以泽,懒人听书

建立更好的防御：自然殺傷細(xì)胞發(fā)現(xiàn)的五十年（1973-2023）

2024-09-25 點(diǎn)擊量：1084

1973 年首次報(bào)道了淋巴細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞的“非特異性”殺傷，隨后，1975 年，卡羅琳斯卡醫(yī)學(xué)院的 Rolf Kiessling 及其同事將這種活動(dòng)的介質(zhì)命名為“自然殺傷”(NK) 細(xì)胞。

在隨后的五十年中，全球許多實(shí)驗(yàn)室的研究將對 NK 細(xì)胞的了解，以證明它們在體內(nèi)與宿主防御腫瘤和微生物病原體以及它們在調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)中的作用的相關(guān)性。

本文原文Five decades of natural killer cell discovery，作者Lewis L Lanier（加州大學(xué)舊金山分校博士），2024 年 8 月 5 日發(fā)表在行業(yè)期刊Journal of Experimental Medicine上，原文為英文“干細(xì)胞與外泌體”專業(yè)團(tuán)隊(duì)將主要內(nèi)容編譯整理如下：

自然殺傷 (NK) 細(xì)胞是先天淋巴細(xì)胞家族中第一個(gè)被描述的細(xì)胞，通過直接的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒活性和分泌細(xì)胞因子和趨化因子，負(fù)責(zé)宿主防御腫瘤和病原體。最初，由于缺乏當(dāng)時(shí)已知的可識(shí)別其他淋巴細(xì)胞的標(biāo)記物，NK 細(xì)胞通常被稱為“空細(xì)胞”，現(xiàn)在，隨著技術(shù)的進(jìn)步，我們可以使用單細(xì)胞 RNA 測序方法和多參數(shù)流式細(xì)胞術(shù)或質(zhì)譜流式細(xì)胞術(shù)對 NK 細(xì)胞進(jìn)行深入分類，以揭示該群體中顯著的多樣性。在這里，我列出了一個(gè)時(shí)間表，重點(diǎn)介紹了 50 年來我們對 NK 細(xì)胞理解的一些里程碑式進(jìn)展（圖1）。

圖1：NK 細(xì)胞發(fā)現(xiàn)時(shí)間表。五十年來 NK 細(xì)胞發(fā)現(xiàn)的里程碑。CAR，嵌合抗原受體。

第一個(gè)十年：1973–1982

發(fā)現(xiàn)新淋巴細(xì)胞群的非抗原特異性細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性

20 世紀(jì) 60 年代末，隨著簡單的體外用于定量測量細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性的建立，許多免疫學(xué)家使用此工具來研究細(xì)胞毒性 T 淋巴細(xì)胞殺死同種異體細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞靶標(biāo)的能力。

1974 年，科學(xué)家Herberman 和同事通過這種檢測方法報(bào)告稱，健康個(gè)體的外周血淋巴細(xì)胞表現(xiàn)出殺死多種人類淋巴母細(xì)胞的能力，包括一些個(gè)體的自體淋巴母細(xì)胞系。1975 年，科學(xué)家Jondal 和 Pross報(bào)告了類似的觀察結(jié)果，他們表現(xiàn)出“正常供體的非胸腺來源的淋巴細(xì)胞具有自發(fā)性淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性（SLMC）......可能是由帶有補(bǔ)體受體的淋巴細(xì)胞引起的”。

在利用人類淋巴細(xì)胞進(jìn)行這些研究的同時(shí)，有證據(jù)表明，淋巴細(xì)胞具有在體外殺死腫瘤細(xì)胞系的能力。1973 年，Herberman 等人在對用莫洛尼肉瘤病毒 (MSV) 免疫的小鼠進(jìn)行研究中，產(chǎn)生了針對 RBL-5 Rauscher 病毒誘發(fā)的白血病細(xì)胞的 MSV 特異性細(xì)胞毒性 T 細(xì)胞，他們指出：“正常淋巴細(xì)胞也具有低水平的細(xì)胞毒反應(yīng)性，并且這種反應(yīng)無法被抗 Thy1 消除?！?/p>

在具有里程碑意義的論文中，Kiessling、Klein 和 Wigzell 還描述了使用來自幾種品系的非腫瘤近交系小鼠的淋巴細(xì)胞對同源和同種異體莫洛尼白血病細(xì)胞的溶解活性。他們將這種自發(fā)殺死腫瘤靶標(biāo)的能力稱為“自然殺傷”，并指出：“目前的效應(yīng)細(xì)胞似乎是一種新型淋巴細(xì)胞，具有尚不為人所知的生物學(xué)特性”。在后續(xù)研究中，Kiessling 發(fā)現(xiàn) NK 活性不僅僅是一種體外現(xiàn)象。這是通過證明幼稚小鼠體內(nèi)排斥 YAC-1 白血病細(xì)胞以及將富含 NK 細(xì)胞的脾細(xì)胞過繼轉(zhuǎn)移到與白血病細(xì)胞共同給藥的小鼠體內(nèi)而證實(shí)的。

第二個(gè)十年：1983-1992

“缺失自我”假說和 NK 細(xì)胞在皰疹病毒防御中的作用

第二個(gè)十年專注于 NK 細(xì)胞的表型表征，以便對其進(jìn)行檢測和定量。介導(dǎo) NK 細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性的細(xì)胞的形態(tài)學(xué)描述將它們稱為“大顆粒淋巴細(xì)胞”，因?yàn)樗鼈儽鹊湫偷牧馨图?xì)胞相對較大，并且存在細(xì)胞質(zhì)顆粒，后來發(fā)現(xiàn)這些顆粒含有溶解活性所必需的穿孔素和顆粒酶。

1983 年，通過表達(dá)激活 Fc 受體 CD16 和 CD57（一種標(biāo)記最成熟 NK 細(xì)胞群的碳水化合物抗原），首次鑒定出人類 NK 細(xì)胞功能不同的亞群。此后不久，人們意識(shí)到未成熟和成熟的人類 NK 細(xì)胞均表達(dá) CD56 ( NCAM1 ) ，并且外周血中 NK 細(xì)胞的主要亞群可通過表型 CD56 bright、CD16 ?和 CD56 dim、CD16 +來區(qū)分，這些表型在細(xì)胞溶解活性和細(xì)胞因子產(chǎn)生方面有所不同。

最早對人類和小鼠 NK 細(xì)胞的研究已清楚表明，與 T 細(xì)胞不同，NK 細(xì)胞不受“MHC 限制”，因?yàn)?NK 細(xì)胞能夠溶解同源和異源腫瘤。

20 世紀(jì) 80 年代，人們一直在爭論 NK 細(xì)胞是否可能是某種非常規(guī) T 細(xì)胞。隨著 T 細(xì)胞受體基因的克隆，人們能夠確定 NK 細(xì)胞是否是 T 細(xì)胞。對人類和小鼠NK 細(xì)胞的研究表明，這些淋巴細(xì)胞不會(huì)有效地重排 T 細(xì)胞受體基因，從而明確確立 NK 細(xì)胞是一種獨(dú)特的淋巴譜系。

1989 年之前，人們對 NK 細(xì)胞在人類中的生理意義進(jìn)行了大量討論。研究人員Biron 及其同事明確解決了這個(gè)問題，他們發(fā)現(xiàn)了第一例完全缺乏 NK 細(xì)胞但擁有 B 和 T 淋巴細(xì)胞并能產(chǎn)生抗體的人。這名患者患有嚴(yán)重的皰疹病毒感染，指明了研究 NK 細(xì)胞識(shí)別皰疹病毒的機(jī)制的方向。后續(xù)研究表明，該患者 NK 細(xì)胞缺陷的原因是GATA2的單個(gè)功能喪失等位基因，而GATA2突變是許多優(yōu)先 NK 細(xì)胞缺陷患者的原因。導(dǎo)致 NK 細(xì)胞缺陷的其他基因突變已被描述。

第三個(gè)十年：1993–2002

確定抑制和激活 NK 受體及其配體

缺失自我假說促使人們發(fā)現(xiàn)了抑制性小鼠 Ly49 受體和人類殺傷細(xì)胞免疫球蛋白樣 (KIR) 受體，它們負(fù)責(zé)識(shí)別 MHC I 類受體——第一個(gè)被證明可以調(diào)節(jié)腫瘤殺傷的免疫“檢查點(diǎn)”受體。缺失自我假說還暗示必須存在被抑制性 MHC I 類受體抵消的激活受體，并預(yù)測抑制性和激活性受體的信號(hào)平衡會(huì)調(diào)節(jié) NK 細(xì)胞反應(yīng)的幅度。

隨著 NK 受體和啟動(dòng) NK 細(xì)胞活化的信號(hào)通路的發(fā)現(xiàn)，研究取得了持續(xù)進(jìn)展?？茖W(xué)有Moretta 團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了“天然細(xì)胞毒性受體”—NKp30 ( NCR3 )、NKp44 ( NCR2 )和 NKp46 ( NCR1 )，并證實(shí)它們參與了 NK 細(xì)胞對腫瘤的識(shí)別。

第四個(gè)十年：2003–2012

NK 細(xì)胞的“記憶”和“許可”

傳統(tǒng)免疫學(xué)教科書認(rèn)為，先天免疫細(xì)胞對之前的感染或抗原接觸沒有記憶。2006 年，研究人員von Adrian 及其同事的觀察結(jié)果對這一觀點(diǎn)提出了質(zhì)疑，他們報(bào)告稱小鼠 NK 細(xì)胞會(huì)介導(dǎo)半抗原特異性接觸性超敏反應(yīng)。在 Rag 缺陷型小鼠中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，排除了 T 細(xì)胞和 B 細(xì)胞，過繼轉(zhuǎn)移半抗原引發(fā)的 NK 細(xì)胞顯示出抗原特異性回憶反應(yīng)，盡管迄今為止尚未確定半抗原的特異性 NK 受體。

NK 細(xì)胞發(fā)起精細(xì)的抗原特異性反應(yīng)的能力已得到驗(yàn)證，當(dāng) MCMV 引發(fā)的記憶 NK 細(xì)胞被過繼轉(zhuǎn)移到幼稚宿主時(shí)，Ly49H + NK 細(xì)胞能夠進(jìn)行克隆擴(kuò)增并對 MCMV 感染發(fā)起保護(hù)性反應(yīng)，這證明了該過程的分子基礎(chǔ)。

值得注意的是，后來使用過繼轉(zhuǎn)移的條形碼 Ly49H + NK 細(xì)胞的研究表明，單個(gè) NK 細(xì)胞克隆在 MCMV 感染后的擴(kuò)增高峰期可以產(chǎn)生 10,000 個(gè)子代。與小鼠 Ly49H + NK 細(xì)胞一樣，Lopez-Botet 及其同事發(fā)現(xiàn)，人類 CMV 感染優(yōu)先擴(kuò)增表達(dá) CD94-NKG2C 受體的 NK 細(xì)胞，并且線粒體 DNA 測序（以沉默突變作為“條形碼”）已確定 CMV 感染后克隆擴(kuò)增的 NK 細(xì)胞的長期持續(xù)性。

第五個(gè)十年：2013年至今

NK 細(xì)胞多樣性和 NK 細(xì)胞進(jìn)入臨床

近十年來，新技術(shù)推動(dòng)了 NK 細(xì)胞生物學(xué)的發(fā)展。2013 年，科學(xué)家Horowitz 等人使用新發(fā)明的質(zhì)譜流式細(xì)胞術(shù)（飛行時(shí)間流式細(xì)胞術(shù)）研究了健康成人外周血中 NK 細(xì)胞群的表型多樣性程度。他們使用重金屬標(biāo)記的單克隆抗體對 12 名健康個(gè)體的 NK 細(xì)胞進(jìn)行染色，發(fā)現(xiàn)了單個(gè)個(gè)體中有 6,000-30,000 種不同的表型亞群，而接受檢查的捐贈(zèng)者中有超過 100,000 種表型——與早年的“空”細(xì)胞指定相去甚遠(yuǎn)。

這種多樣性很大程度上可以歸因于 NK 細(xì)胞群中 KIR 基因的多樣化表達(dá)，因?yàn)?KIR 基因是繼 MHC 基因之后最具多態(tài)性的人類基因（15 個(gè)基因座，2,219 個(gè)等位基因）。NK 細(xì)胞的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄分析進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了 NK 細(xì)胞驚人的多樣性。

表征 NK 細(xì)胞表觀遺傳變化的能力揭示了小鼠和人類NK 細(xì)胞如何被 CMV 感染所印記。也許最引人注目的是由 CMV 感染驅(qū)動(dòng)的人類記憶或適應(yīng)性 NK 細(xì)胞的改變。

使用 CRISPR 技術(shù)有效傳導(dǎo) NK 細(xì)胞并對其進(jìn)行基因改造的方法的發(fā)展，使得人們能夠?qū)?NK 細(xì)胞進(jìn)行改造，將其用作癌癥患者的細(xì)胞療法。2020 年，CD19 嵌合抗原受體 NK 細(xì)胞首次在淋巴腫瘤患者中進(jìn)行臨床應(yīng)用，取得了令人鼓舞的結(jié)果，并引起了人們對提高 NK 細(xì)胞療法療效的極大興趣。需要解決的挑戰(zhàn)是大多數(shù) NK 細(xì)胞的壽命較短，并且它們會(huì)被實(shí)體瘤中的惡劣微環(huán)境滅活。盡管如此，臨床使用 NK 細(xì)胞及其進(jìn)化而來的受體和殺死應(yīng)激或轉(zhuǎn)化細(xì)胞的機(jī)制的安全經(jīng)驗(yàn)為其臨床潛力提供了希望。另一個(gè)令人興奮的機(jī)會(huì)是 NK 細(xì)胞接合劑（例如，靶向激活 NK 受體和腫瘤相關(guān)抗原的多聚體抗體）在臨床上的進(jìn)展。

展望未來，為了加深我們對 NK 細(xì)胞的了解，還有許多有趣的問題需要解決。研究預(yù)測，在未來五十年內(nèi)，對這些神奇免疫細(xì)胞的研究將取得令人興奮和意想不到的進(jìn)展。