在我们人体的免疫系统里，存在着一种特殊的淋巴细胞 —— 自然杀伤细胞（Natural Killer cell，简称 NK 细胞），它主要承担着机体的天然免疫反应职责。NK 细胞源自骨髓中的淋巴样干细胞，历经特定的分化进程后，主要分布于骨髓、外周血、肝脏、脾脏、肺以及淋巴结等部位。
与其他免疫细胞（如 T 细胞和 B 细胞）相比，NK 细胞有一个显著特征，即能够在无需预先致敏的情况下，非特异性地识别并杀伤肿瘤细胞或者病毒感染的细胞。这意味着，NK 细胞不像 T 细胞那样需要先通过抗原传递细胞识别特定抗原来激活。NK 细胞的这种特性使其成为了对抗病毒感染和早期肿瘤发展的重要防线，也正因这种 “自然” 杀伤能力而得名。
NK 细胞（自然杀伤细胞）的工作机制涵盖多个步骤，主要包括识别目标细胞、激活、发挥效应以及调节免疫反应。
1.识别目标细胞
NK 细胞通过其表面的受体来识别潜在的目标细胞。这些受体可分为激活受体和抑制受体两大类：
激活受体：此类受体能够识别目标细胞表面的应激诱导分子或病毒感染标志物。常见的激活受体有 NKG2D、NKp30、NKp44、NKp46 等。
抑制受体：这些受体可以识别正常细胞表面的 MHC I 类分子。在正常情况下，MHC I 类分子的存在会抑制 NK 细胞的活性，避免其误伤健康细胞。常见的抑制受体包括 KIRs（杀伤细胞免疫球蛋白样受体）和 CD94/NKG2A。
2.激活过程
当 NK 细胞与目标细胞接触时，激活受体和抑制受体之间的信号平衡决定了 NK 细胞是否会被激活。具体而言：
如果目标细胞表面的 MHC I 类分子表达水平降低或缺失（这在许多肿瘤细胞和病毒感染细胞中较为常见），抑制受体的信号减弱，而激活受体的信号增强，从而导致 NK 细胞被激活。
如果目标细胞表面的应激诱导分子或病毒感染标志物增加，激活受体的信号会进一步增强，促进 NK 细胞的激活。
3.效应功能
一旦被激活，NK 细胞会通过以下几种方式杀死目标细胞：
直接细胞毒作用：NK 细胞通过释放含有穿孔素和颗粒酶的细胞毒性颗粒来杀伤目标细胞。穿孔素在目标细胞膜上形成孔洞，颗粒酶进入细胞内引发细胞凋亡。
抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（ADCC）：当目标细胞表面有抗体结合时，NK 细胞表面的 Fc 受体会识别这些抗体，从而增强其杀伤能力。
分泌细胞因子：NK 细胞可以分泌多种细胞因子，如干扰素 -γ（IFN -γ）、肿瘤坏死因子 -α（TNF -α）等。这些细胞因子不仅能直接作用于目标细胞，还能调节其他免疫细胞的功能，增强整体的免疫反应。
4.调节免疫反应
除了直接杀伤目标细胞外，NK 细胞还参与调节免疫系统的整体反应：
免疫调节：通过分泌细胞因子，NK 细胞可以激活或抑制其他免疫细胞，如巨噬细胞、树突状细胞和 T 细胞，进而协调免疫反应。
记忆功能：一些研究表明，NK 细胞可能具有记忆功能，在再次遇到相同抗原时能够更快地做出响应，提供长期的保护。
NK 细胞的上述特性让细胞治疗领域的专家们产生了一个令人振奋的想法，即基于 NK 细胞的免疫疗法代表了一种有希望的补充性先天免疫疗法，可用于治疗对 T 细胞免疫疗法产生治疗抵抗的晚期黑色素瘤患者。
黑色素瘤是一种极具侵袭性的癌症，由于其高复发风险和快速发展的病程，近年来已成为发病率增长最快的恶性肿瘤之一。靶向治疗和免疫治疗方法已经彻底改变了晚期黑色素瘤的治疗局面，特别是针对 CTLA -4 和 PD -1 的免疫检查点阻断抗体的引入，极大地提高了晚期或转移性黑色素瘤患者的存活率。
然而，尽管取得了这些进展，仍有半数以上的患者对检查点阻断疗法的反应不佳。此外，即使是那些对检查点阻断有反应的患者中，大约仍有 50% 的患者会复发。这种现状表明，目前探索新的替代性免疫疗法仍是当务之急。
圣路易斯华盛顿大学医学院肿瘤系的研究者们对使用 NK 细胞治疗实体瘤的可能性有了大胆的设想，并通过实验证明了他们的假设：记忆样 NK 细胞确实对黑色素瘤反应良好，它可以作为晚期黑色素瘤治疗的策略之一。 
在他们的研究中，首先使用质谱仪来评估血液中的 NK 细胞。实验者们发现，在黑色素瘤患者中，进入转移性黑色素瘤组织的 NK 细胞表现出细胞毒性潜力降低，具体表现为粒酶 B（GzmB）和穿孔蛋白的表达减少。实验者对 11 名晚期黑色素瘤患者和 15 名健康对照者（HD）的血液 NK 细胞进行了表型比较分析，结果表明晚期黑色素瘤患者的血液 NK 细胞的激活受体表达和细胞毒性潜力降低，也就是说患者自身的 NK 细胞无法有效地对癌细胞进行攻击。
这种缺陷可以通过采用 NK 细胞疗法来解决，即采取增强 NK 细胞抗黑色素瘤活性的方法，获得有效的自体反应。
在该实验中，研究者着重研究了记忆样（ML）NK 细胞对于黑色素瘤的反应。细胞因子诱导的记忆样（ML）分化克服了 NK 细胞治疗领域的许多障碍。当 ML NK 细胞再次遇到与之前相同的抗原时，能够产生比先前更强的应答，或者在炎症细胞因子的环境中产生记忆，再次遇到相同的炎症环境时就会产生更强烈的杀伤反应，从而导致针对癌症目标的更强大的细胞毒性和增强的细胞因子产生。
为了解 ML NK 细胞反应对实体瘤的活性，实验者评估了 ML NK 细胞响应和杀死黑色素瘤细胞的能力。NK 细胞被提取、分化，然后使用人类黑色素瘤细胞系 DM6 和 M14 重新刺激。
结果显示，ML NK 细胞展示了卓越的细胞因子反应，脱颗粒也很明显，同时表现出明显的增加和持续的细胞毒性，从而获得了消除黑色素瘤靶细胞的能力。这些结果支持 ML NK 细胞在体外控制黑色素瘤目标的能力明显增强。
接下来，实验者进一步推进了研究，探索是否有可能从晚期黑色素瘤患者中产生 ML NK 细胞，以及它们是否能够控制自体黑色素瘤目标。如图所示，首先对晚期黑色素瘤患者的外周血单核细胞进行刺激，并将其 NK 细胞分化为 ML NK 细胞。从转移病灶中产生的自体原发性黑色素瘤细胞被用作功能试验的目标。
当用自体黑色素瘤靶点重新刺激时，与对照组的普通 NK 细胞相比，ML NK 细胞表现出细胞因子 IFNγ 产量明显增加，且来自晚期黑色素瘤患者的 ML NK 细胞对自体黑色素瘤细胞的特异性杀伤也有明显增加。这些数据表明，从晚期黑色素瘤患者分化出来的 ML NK 细胞表现出更强的控制自体肿瘤的能力。
在实验的最后部分，使用人类异种移植模型到免疫缺陷的小鼠体内，评估人类 ML NK 细胞控制黑色素瘤目标的能力。给小鼠注射 1×105 个 DM6 - RhoC - Luc 细胞，1 天后小鼠接受一次 5×106 个对照 NK 细胞或 ML NK 细胞（腹腔注射）。每周通过发光成像监测黑色素瘤的负荷。
与未经处理的小鼠相比，接受对照 NK 细胞的小鼠能够显著控制黑色素瘤的肿瘤负荷。相比之下，采用单剂量 ML NK 细胞转移的小鼠在体内控制黑色素瘤细胞的能力明显更强，肿瘤负荷在实验期间得到控制。许多小鼠的肿瘤缩小到几乎无法检测到的程度，且在大多数情况下，ML NK 细胞都阻止了肿瘤的复发。
无独有偶，根据 NK 细胞在人体试验的结果显示的数据，同样令人期待。在 2022 年 4 月的 AACR 会议上，Affimed 公司公布了其脐带血源性自然杀伤细胞疗法的 1/2 期临床试验数据：在最高剂量水平治疗的 24 例 CD30 阳性淋巴瘤患者中，客观缓解率（ORR）高达 100%，其中完全缓解率（CR）达到了 70.8%。 
综上所述，越来越多的数据表明，NK 细胞疗法代表了免疫治疗领域的一个重要进展，它提供了一种新的途径来治疗癌症和其他疾病，特别是对于那些传统治疗方法难以奏效的情况。尽管这一领域的研究仍处于发展阶段，需要更多的临床试验来验证其安全性和有效性，但 NK 细胞疗法仍为许多难治性疾病提供了新的治疗希望。相信随着研究的深入和技术的进步，未来 NK 细胞疗法将在更多方面展现出其独特的优势，最终使人类减轻疾病之苦，提高人们的生存质量，延长生命。
与其他免疫细胞（如 T 细胞和 B 细胞）相比，NK 细胞有一个显著特征，即能够在无需预先致敏的情况下，非特异性地识别并杀伤肿瘤细胞或者病毒感染的细胞。这意味着，NK 细胞不像 T 细胞那样需要先通过抗原传递细胞识别特定抗原来激活。NK 细胞的这种特性使其成为了对抗病毒感染和早期肿瘤发展的重要防线，也正因这种 “自然” 杀伤能力而得名。
一、NK 细胞的工作机制
NK 细胞（自然杀伤细胞）的工作机制涵盖多个步骤，主要包括识别目标细胞、激活、发挥效应以及调节免疫反应。
1.识别目标细胞
NK 细胞通过其表面的受体来识别潜在的目标细胞。这些受体可分为激活受体和抑制受体两大类：
激活受体：此类受体能够识别目标细胞表面的应激诱导分子或病毒感染标志物。常见的激活受体有 NKG2D、NKp30、NKp44、NKp46 等。
抑制受体：这些受体可以识别正常细胞表面的 MHC I 类分子。在正常情况下，MHC I 类分子的存在会抑制 NK 细胞的活性，避免其误伤健康细胞。常见的抑制受体包括 KIRs（杀伤细胞免疫球蛋白样受体）和 CD94/NKG2A。
2.激活过程
当 NK 细胞与目标细胞接触时，激活受体和抑制受体之间的信号平衡决定了 NK 细胞是否会被激活。具体而言：
如果目标细胞表面的 MHC I 类分子表达水平降低或缺失（这在许多肿瘤细胞和病毒感染细胞中较为常见），抑制受体的信号减弱，而激活受体的信号增强，从而导致 NK 细胞被激活。
如果目标细胞表面的应激诱导分子或病毒感染标志物增加，激活受体的信号会进一步增强，促进 NK 细胞的激活。
3.效应功能
一旦被激活，NK 细胞会通过以下几种方式杀死目标细胞：
直接细胞毒作用：NK 细胞通过释放含有穿孔素和颗粒酶的细胞毒性颗粒来杀伤目标细胞。穿孔素在目标细胞膜上形成孔洞，颗粒酶进入细胞内引发细胞凋亡。
抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（ADCC）：当目标细胞表面有抗体结合时，NK 细胞表面的 Fc 受体会识别这些抗体，从而增强其杀伤能力。
分泌细胞因子：NK 细胞可以分泌多种细胞因子，如干扰素 -γ（IFN -γ）、肿瘤坏死因子 -α（TNF -α）等。这些细胞因子不仅能直接作用于目标细胞，还能调节其他免疫细胞的功能，增强整体的免疫反应。
4.调节免疫反应
除了直接杀伤目标细胞外，NK 细胞还参与调节免疫系统的整体反应：
免疫调节：通过分泌细胞因子，NK 细胞可以激活或抑制其他免疫细胞，如巨噬细胞、树突状细胞和 T 细胞，进而协调免疫反应。
记忆功能：一些研究表明，NK 细胞可能具有记忆功能，在再次遇到相同抗原时能够更快地做出响应，提供长期的保护。
二、NK 细胞用于黑色素瘤补充性天然免疫疗法
NK 细胞的上述特性让细胞治疗领域的专家们产生了一个令人振奋的想法，即基于 NK 细胞的免疫疗法代表了一种有希望的补充性先天免疫疗法，可用于治疗对 T 细胞免疫疗法产生治疗抵抗的晚期黑色素瘤患者。
黑色素瘤是一种极具侵袭性的癌症，由于其高复发风险和快速发展的病程，近年来已成为发病率增长最快的恶性肿瘤之一。靶向治疗和免疫治疗方法已经彻底改变了晚期黑色素瘤的治疗局面，特别是针对 CTLA -4 和 PD -1 的免疫检查点阻断抗体的引入，极大地提高了晚期或转移性黑色素瘤患者的存活率。
然而，尽管取得了这些进展，仍有半数以上的患者对检查点阻断疗法的反应不佳。此外，即使是那些对检查点阻断有反应的患者中，大约仍有 50% 的患者会复发。这种现状表明，目前探索新的替代性免疫疗法仍是当务之急。
圣路易斯华盛顿大学医学院肿瘤系的研究者们对使用 NK 细胞治疗实体瘤的可能性有了大胆的设想，并通过实验证明了他们的假设：记忆样 NK 细胞确实对黑色素瘤反应良好，它可以作为晚期黑色素瘤治疗的策略之一。
在他们的研究中，首先使用质谱仪来评估血液中的 NK 细胞。实验者们发现，在黑色素瘤患者中，进入转移性黑色素瘤组织的 NK 细胞表现出细胞毒性潜力降低，具体表现为粒酶 B（GzmB）和穿孔蛋白的表达减少。实验者对 11 名晚期黑色素瘤患者和 15 名健康对照者（HD）的血液 NK 细胞进行了表型比较分析，结果表明晚期黑色素瘤患者的血液 NK 细胞的激活受体表达和细胞毒性潜力降低，也就是说患者自身的 NK 细胞无法有效地对癌细胞进行攻击。
这种缺陷可以通过采用 NK 细胞疗法来解决，即采取增强 NK 细胞抗黑色素瘤活性的方法，获得有效的自体反应。
在该实验中，研究者着重研究了记忆样（ML）NK 细胞对于黑色素瘤的反应。细胞因子诱导的记忆样（ML）分化克服了 NK 细胞治疗领域的许多障碍。当 ML NK 细胞再次遇到与之前相同的抗原时，能够产生比先前更强的应答，或者在炎症细胞因子的环境中产生记忆，再次遇到相同的炎症环境时就会产生更强烈的杀伤反应，从而导致针对癌症目标的更强大的细胞毒性和增强的细胞因子产生。
为了解 ML NK 细胞反应对实体瘤的活性，实验者评估了 ML NK 细胞响应和杀死黑色素瘤细胞的能力。NK 细胞被提取、分化，然后使用人类黑色素瘤细胞系 DM6 和 M14 重新刺激。
结果显示，ML NK 细胞展示了卓越的细胞因子反应，脱颗粒也很明显，同时表现出明显的增加和持续的细胞毒性，从而获得了消除黑色素瘤靶细胞的能力。这些结果支持 ML NK 细胞在体外控制黑色素瘤目标的能力明显增强。
接下来，实验者进一步推进了研究，探索是否有可能从晚期黑色素瘤患者中产生 ML NK 细胞，以及它们是否能够控制自体黑色素瘤目标。如图所示，首先对晚期黑色素瘤患者的外周血单核细胞进行刺激，并将其 NK 细胞分化为 ML NK 细胞。从转移病灶中产生的自体原发性黑色素瘤细胞被用作功能试验的目标。
当用自体黑色素瘤靶点重新刺激时，与对照组的普通 NK 细胞相比，ML NK 细胞表现出细胞因子 IFNγ 产量明显增加，且来自晚期黑色素瘤患者的 ML NK 细胞对自体黑色素瘤细胞的特异性杀伤也有明显增加。这些数据表明，从晚期黑色素瘤患者分化出来的 ML NK 细胞表现出更强的控制自体肿瘤的能力。
在实验的最后部分，使用人类异种移植模型到免疫缺陷的小鼠体内，评估人类 ML NK 细胞控制黑色素瘤目标的能力。给小鼠注射 1×105 个 DM6 - RhoC - Luc 细胞，1 天后小鼠接受一次 5×106 个对照 NK 细胞或 ML NK 细胞（腹腔注射）。每周通过发光成像监测黑色素瘤的负荷。
与未经处理的小鼠相比，接受对照 NK 细胞的小鼠能够显著控制黑色素瘤的肿瘤负荷。相比之下，采用单剂量 ML NK 细胞转移的小鼠在体内控制黑色素瘤细胞的能力明显更强，肿瘤负荷在实验期间得到控制。许多小鼠的肿瘤缩小到几乎无法检测到的程度，且在大多数情况下，ML NK 细胞都阻止了肿瘤的复发。
无独有偶，根据 NK 细胞在人体试验的结果显示的数据，同样令人期待。在 2022 年 4 月的 AACR 会议上，Affimed 公司公布了其脐带血源性自然杀伤细胞疗法的 1/2 期临床试验数据：在最高剂量水平治疗的 24 例 CD30 阳性淋巴瘤患者中，客观缓解率（ORR）高达 100%，其中完全缓解率（CR）达到了 70.8%。
综上所述，越来越多的数据表明，NK 细胞疗法代表了免疫治疗领域的一个重要进展，它提供了一种新的途径来治疗癌症和其他疾病，特别是对于那些传统治疗方法难以奏效的情况。尽管这一领域的研究仍处于发展阶段，需要更多的临床试验来验证其安全性和有效性，但 NK 细胞疗法仍为许多难治性疾病提供了新的治疗希望。相信随着研究的深入和技术的进步，未来 NK 细胞疗法将在更多方面展现出其独特的优势，最终使人类减轻疾病之苦，提高人们的生存质量，延长生命。