免疫快攻手 NK 細胞,靠有氧醣解作用快速後勤支援!

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正如其名,自然殺手細胞(natural killer cell, NK cell)是免疫系統一支天然的軍隊,他們不需經特別訓練,一遇到癌細胞或感染病毒便會自行活化,並快速釋放出具有攻擊性的穿孔素 (perforin)促使敵軍細胞裂解。不過 NK 細胞如何在短時間內啟動戰鬥模式、所需的高耗能供給從何而來,在科學上始終是道謎題。

美國紐約紀念斯隆—凱特琳癌症中心(Memorial Sloan Kettering Cancer Center, MSK)一項研究從小鼠體內找到了線索。研究團隊發現 NK 細胞處在戰鬥狀態時,會啟動有氧醣解(aerobic glycolysis)代謝途徑以快速供應細胞能量。研究成果發表於《Cells Reports》。

有氧醣解代謝葡萄糖效率低,但佔「快速」優勢

透過調控小鼠模型的代謝途徑,顯示 NK 細胞的快速活化仰賴有氧醣解作用,這條代謝途徑可以將葡萄糖降解為乳酸,並產生少量 ATP,儘管代謝效率較低,但能夠快速提供 ATP 讓 NK 細胞使用。實驗指出當免疫反應活躍時,NK 細胞比 T 細胞早 5 天前就大量啟動有氧糖解作用。

參與 NK 細胞醣解作用關鍵基因 LDHA (lactate dehydrogenase A)可促進 NK 細胞增生,並提高其效用功能。研究團隊進一步剔除小鼠 LDHA 基因,發現雖然 NK 細胞仍可維持日常運作,但其對抗感染與癌細胞的功能都嚴重受損。

發展免疫治療的潛力

將來免疫治療可善用 NK 細胞快速代謝的特性,發展成為新的細胞療法,例如在體外培養快速增生的 NK 細胞後,再注入患者血液中加強免疫作用。在此同時,維持 NK 細胞在快速增生與持久力之間的平衡,也是將來設計臨床試驗的重點。

延伸閱讀:基因編輯 NK 細胞抗癌!CRISPR Therapeutics 攜 Nkarta 開發 CAR-NK

參考資料:
1. https://www.mskcc.org/news/natural-killers-ski-scientists-learn-what-fuels-immune-system-s-first-responders
2. Cell Reports, 2021; DOI:https://doi.org/10.1016/j.celrep.2021.109210

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