揭秘细胞因子IL-2与IL-15的神秘力量,让NK细胞扩增狂飙起来!-技术前沿-资讯-生物在线

揭秘细胞因子IL-2与IL-15的神秘力量,让NK细胞扩增狂飙起来!

作者:翌圣生物科技(上海)股份有限公司 2024-09-30T00:00 (访问量:21614)

 

NK细胞概述

 

自然杀伤细胞(Natural killer cell,NK细胞 ),是肿瘤和病毒感染免疫中的“第一反应者”,可自发识别体内异常细胞,并通过细胞毒性作用将其迅速清除,同时产生各类促炎细胞因子和趋化因子,招募和激活其他免疫细胞以启动适应性免疫反应。其是人体内抗癌活性最强的免疫细胞之一,它在骨髓中发育成熟后,主要存在于外周血、肝脏、腹膜腔和胎盘中。NK细胞主要分布于外周血,占外周血淋巴细胞总数的5-10%。无需抗原提呈细胞作为中介提呈抗原,也无需抗体帮助,可直接清除衰老细胞、变性细胞、癌细胞及病毒感染细胞等。NK细胞已经成为抗肿瘤免疫治疗的重要靶点。目前,正在开发的NK细胞治疗产品主要有两类:一类是自体或是异体NK细胞治疗产品,另一类是CAR-NK产品。

图1.参与NK细胞扩增的重要细胞因子

 

 

NK杀伤肿瘤细胞机制

 

直接杀伤

 

NK细胞直接通过胞吐作用,释放穿孔素和颗粒酶等细胞毒性颗粒,穿孔素在靶细胞表面穿孔,使颗粒酶进入靶细胞诱导靶细胞凋亡。

诱导细胞凋亡 

活化NK细胞表达Fas(CD95)配体和TRAIL(肿瘤坏死因子相关诱导凋亡配体)分子,诱导CD95+靶细胞和TRAIL受体阳性的靶细胞通过内源酶的级联反应发生凋亡,使靶细胞进入程序性凋亡状态。

细胞因子介导杀伤 NK细胞能合成和分泌多种细胞因子(如IFN-γ、TNF-α、IL1、IL5、IL8、IL10和G-CSF等),直接作用于靶细胞,或通过进一步激活其他种类免疫细胞攻击靶细胞。抗体依赖性细胞介导的细胞毒性作用(ADCC) 

NK细胞低亲和力的CD16分子与靶细胞IgG抗体复合物结合后,活化蛋白酪氨酸激酶(PTK),使PLC γ的酪氨酸磷酸化,裂解膜磷酯酰肌醇为三磷酸肌醇(IP3)和二酰甘油,IP3增加细胞内游离钙浓度,进而释放细胞毒性物质(如穿孔素和颗粒酶)。

 

 

细胞因子激活NK细胞

 

体外扩增NK细胞,使用细胞因子是一种有效扩增NK细胞并提高其活性的方法。多种细胞因子,如IL-2、IL-15、IL-12、IL-18、IL-21和I型干扰素已被相继用于NK细胞的体外扩增。但是,不同细胞因子组合,对于NK细胞体外扩增会有明显的差异。

 

表1.扩增PBMC来源的NK细胞扩增方法[1]

 

白介素2(IL-2)

 

白细胞介素-2(Interleukin-2, IL-2)通过与NK细胞上表达的异三聚体蛋白IL-2受体(IL-2R)结合,激活各种激酶通路。IL-2可在短时间(24小时)内促进NK细胞的存活、激活和提高细胞毒性。IL-2刺激PBMCs可导致淋巴因子激活的杀伤细胞(LAK)数量的增加,LAK由NK细胞和T细胞组成,对自体肿瘤细胞具有较高的杀伤能力。


IL-2用于细胞和基因治疗领域,可促进CAR-T细胞、TCR-T细胞、调节性T细胞、TIL细胞、NK细胞和CIK细胞的增殖和分化。

白介素15(IL-15) 

白细胞介素-15(Interleukin-15, IL-15)与IL-2具有类似的生物学功能,IL-15是IL-2最有前途的替代品。重要的是,IL-15刺激NK和CD8+T细胞,但不刺激Treg细胞。体外研究表明,IL-15可以增强被TME(肿瘤微环境)耗尽的NK细胞的功能。在缺氧条件下,用IL-15治疗功能失调的肿瘤来源的NK细胞,可以恢复线粒体的完整性,增加颗粒酶B的表达,减少细胞凋亡,增强NK细胞毒性和IFNγ的产生。

 

IL-2和IL-15联合应用可促进NK细胞的增殖和活性,有利于NK细胞的激活。且只有IL-15可以维持NK细胞在输注患者后的细胞溶解功能。IL-2和IL-15诱导NK细胞活化受体NKG2D、NKp44、NKp30和NKp46的表达,提高其对肿瘤细胞株的细胞毒性。

白介素7(IL-7) 

白细胞介素-7(Interleukin-7, IL-7)是一种可促进多能造血干细胞(HSC)分化为淋巴祖细胞的细胞因子。此外,其还可支持淋巴谱系中各种细胞(B细胞、T细胞和NK细胞)的增殖。该因子主要由骨髓和胸腺中的基质细胞分泌。在NK细胞体外扩增培养中,IL-7可以促进NK细胞分化和诱导产生细胞毒性淋巴细胞的标志蛋白,增强NK细胞存活能力。

 

IL-7可在细胞和基因治疗领域中用于基因修饰T细胞的体外扩增,如CAR-T细胞,并可诱导多能干细胞(iPSC)分化为T细胞。此外还用于诱导脐带血来源的造血干细胞(HSC/CD34+)分化为NK细胞。

白介素12(IL-12) 

白细胞介素-12(Interleukin-12, IL-12)主要由抗原呈递细胞,特别是DC和巨噬细胞产生,刺激CD8+T细胞和NK细胞的募集、效应功能和IFNγ的产生。IL-12、IL-15和IL-18联合作用可诱导细胞因子诱导的记忆样NK细胞,是一种寿命长、细胞毒性高、分泌IFN-γ的细胞。除了直接激活NK细胞外,IL-12还刺激Th1产生IFNγ和IL-2,从而刺激NK细胞产生更多的IFNγ、穿孔素和颗粒酶B。IL-12受体由两个亚基(α和β)组成,通过JAK-STAT家族的成员介导信号传导。IL-2通过增加IL-12受体和STAT4(IL-12信号传导的相关因子)的表达来增强NK细胞对IL-12的反应。

白介素18(IL-18) 

白细胞介素-18(Interleukin-18, IL-18)是一种促炎细胞因子,由多种细胞产生,包括髓细胞、肠上皮细胞、角质形成细胞和内皮细胞。IL-18(与IL-12联合)能够诱导NK细胞表达FASL、增强NK细胞产生IFNγ和TNF的能力、促进NK细胞增殖,并通过诱导CCL21、CCR7的表达促进NK向次级淋巴器官迁移。

白介素21(IL-21) 

白细胞介素-12(Interleukin-12, IL-12)主要由抗原呈递细胞,特别是DC和巨噬细胞产生,刺激CD8+T细胞和NK细胞的募集、效应功能和IFNγ的产生。IL-12、IL-15和IL-18联合作用可诱导细胞因子诱导的记忆样NK细胞,是一种寿命长、细胞毒性高、分泌IFN-γ的细胞。除了直接激活NK细胞外,IL-12还刺激Th1产生IFNγ和IL-2,从而刺激NK细胞产生更多的IFNγ、穿孔素和颗粒酶B。IL-12受体由两个亚基(α和β)组成,通过JAK-STAT家族的成员介导信号传导。IL-2通过增加IL-12受体和STAT4(IL-12信号传导的相关因子)的表达来增强NK细胞对IL-12的反应。

 

 

 

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产品名称

货号

规格

Human IL-2

90103ES

10μg/100μg/500μg

Mouse IL-2

90142ES

50μg/50μg/100μg

Human IL-7

90188ES

10μg/100μg/500μg

Mouse IL-7

90147ES

2μg/10μg/50μg/100μg

Human IL-15

90113ES

2μg/10μg/50μg/100μg

Mouse IL-15

90218ES

10μg/50μg/100μg

Human IL-12

90111ES

2μg/10μg/100μg/500μg

Human IL-18

90191ES

10μg/100μg

Human IL-21

90215ES

2μg/10μg/50μg/100μg

 

相关文献:

[1] Fang FangSiqi XieMinhua Chen,et.al.Advances in NK cell production.Cell Mol Immunol. 2022 Apr; 19(4): 460–481.

 

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