NK Cells | Innate Immune Cell Function

Overview

NK cell은 일반적으로 선천적(innate) 면역 세포로 분류되지만 림프구와 형태적으로 유사하고 림프 마커의 발현과 같은 림프구의 특징을 가지고 있습니다. NK cell은 침입하는 병원체와 종양에 대해 최전선에서 방어하지만 T 림프구와 달리 특정 항원 인식이나 공동 자극이 필요하지 않습니다. NK cell은 T cell의 counterpart로써 선천성 림프세포 (ILC)의 일부이며 기능에 따라 3 개의 그룹 (그룹 1–3)으로 나눌 수 있습니다. NK cell은 선천성 림프세포 (ILC) Group I 에 속하며 CD8 + T cell과 유사한 세포 독성기능을 가지고 있습니다.¹

NK 세포의 종류

NK cell은 골수에서 파생되지만 골수와 이차 림프 조직에서 모두 성숙할 수 있습니다. 인간의 경우 세포독성, 조절 프로파일 및 내성 등 각각 수행하는 기능에 따라 여러 종류의 NK cell (NK 세포 독성, NK 조절 및 NK 메모리)로 분류할 수 있습니다.²각 유형의 NK cell은 분비되는 분자 및 표면/ 세포내 NK cell 마커로 구분될 수 있습니다. 이러한 NK cell마커는 NK cell을 모이게 하고 활성화시키는 외부 자극 등의 환경적 상황에 따라 다르게 발현됩니다. 표면 마커만으로는 NK 세포 유형을 분리할 수 없지만 대사에 관여하는 마커를 확인하면 어떠한 NK 세포가 관여하는지 알아낼 수 있습니다. NK 세포독성 cell은 해당 과정(glycolysis)과 산화적 인산화를 특징으로 합니다. NK regulatory cell은 에너지 생성을 위해 포도당 이외의 공급원을 사용하므로 해당과정과 산화적 인산화 수준이 낮습니다. NK memory cell은 활성산소종 (ROS)이 낮고, 포도당 및 지질 대사가 높습니다.³

NK cell의 기능

바이러스 제어

NK cell은 HIV (NKG2C, NK p10, NK p46), HCV (NKG2D, perforin, granzyme B, 2B4), CMV (NKG2C, CD57, KIR) 및 EBV (NKG2A, NKG2D, CD16, 2B4)와 같은 특정 유형의 바이러스와 만나는 경우 분열하고 특정 분화를 거치며 다양한 receptor 및 신호 분자 set를 발현하게 됩니다. 또한 NK cell은 알려진 바이러스 병원체를 다시 만날 경우 다량의 IFN-감마를 생성하며 메모리와 유사한 특성을 갖게 됩니다.⁴

종양 제어

세포 독성 T 림프구와 함께 NK 세포는 항종양 면역 반응의 최전선에 있습니다.⁵ NK cell은 기공 형성 단백질인 perforin이 포함된 세포 용해 과립을 분비하고 비 선택적인 세포막 수송을 유도해 표적 세포를 옵소닌화 합니다.⁶ 또한 분비된 NK 과립에는 표적 세포에서 세포사멸 cascade를 유발하는 granzyme A/B가 포함되어 있습니다. NK cell은 사멸 수용체의 작용기전과 cytokine 분비를 통해 종양 세포의 사멸을 유도할 수 있습니다.⁷종양 세포가 면역 반응을 무디게하고 방향을 바꾸는 탈출 메커니즘을 획득함에 따라 NK cell은 이러한 효능을 잃을 수 있습니다. 세포 치료 이식을 위해 NK cell의 확장 및 조작(CAR-NK 세포)이 가능하기 때문에 면역 종양학 연구에서 NK cell의 잠재력이 활용되고 있습니다.^{8, 9}

항상성

바이러스 및 종양 제어에서 세포독성 역할 외에도 NK cell은 항상성 기능을 수행하고 clearance및 내성의 균형을 맞춥니다. 킬러 면역글로불린 유사 수용체(KIR)와HLA 분자의 결합을 통해 NK 세포는 자신을 인식할 수 있습니다.¹⁰ 임신중 NK cell은 M2 대식세포와 파트너 관계를 맺습니다. NK cell은 또한 임신중 내성을 촉진하고 배반포의 영양막 침투 (trophoblast invasion)및 나선 동맥 발달에 참여하는데, 이는 엄마와 아이 모두에게 유익하게 작용합니다.¹¹

NK cell 의 활성화 및 억제 수용체 발현을 분석하기 위한 multicolor flow cytometry 패널에 대해 자세히 알아보세요.

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참고문헌

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Poznanski SM, Ashkar AA. What defines NK cell functional fate: phenotype or metabolism? Front Immunol. 2019;10:1414. doi:10.3389/fimmu.2019.01414
Wilk AJ, Blish CA. Diversification of human NK cells: Lessons from deep profiling. J Leukoc Biol. 2018;103(4):629-641. doi:10.1002/JLB.6RI0917-390R
Fu B, Tian Z, Wei H. Subsets of human natural killer cells and their regulatory effects. Immunology. 2014;141(4):483-489. doi:10.1111/imm.12224
Hodgins JJ, Khan ST, Park MM, Auer RC, Ardolino M. Killers 2.0: NK cell therapies at the forefront of cancer control. J Clin Invest. 2019;129(9):3499-3510. doi:10.1172/JCI129338
Osińska I, Popko K, Demkow U. Perforin: an important player in immune response. Cent Eur J Immunol. 2014;39(1):109-115. doi:10.5114/ceji.2014.42135
Marcus A, Gowen BG, Thompson TW, et al. Recognition of tumors by the innate immune system and natural killer cells. Adv Immunol. 2014;122:91-128. doi:10.1016/B978-0-12-800267-4.00003-1
Gonzalez-Rodriguez AP, Villa-Álvarez M, Sordo-Bahamonde C, Lorenzo-Herrero S, Gonzalez S. NK cells in the treatment of hematological malignancies. J Clin Med. 2019;8(10):1557. doi:10.3390/jcm8101557
Boudreau JE, Hsu KC. Natural killer cell education in human health and disease. Curr Opin Immunol. 2018;50:102-111. doi:10.1016/j.coi.2017.11.003
Faas MM, de Vos P. Uterine NK cells and macrophages in pregnancy. Placenta. 2017;56:44-52. doi:10.1016/j.placenta.2017.03.001

NK 세포의 종류

NK cell의 기능

바이러스 제어

종양 제어

항상성

참고문헌

BD Biosciences는 NK cell과 그 기능을 분석하기 위한 여러 tools를 제공합니다.

NK cell enrichment

두 개의 다른 공여자로부터 유래된 PBMC로부터 인간 CD56 + NK 세포의 positive 선택.

NK 세포 독성

NK 세포 탈과립 assay

참고문헌