免疫快攻手 NK 细胞,靠有氧糖解作用快速后勤支援!

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正如其名,自然杀手细胞(natural killer cell, NK cell)是免疫系统一支天然的军队,他们不需经特别训练,一遇到癌细胞或感染病毒便会自行活化,并快速释放出具有攻击性的穿孔素 (perforin)促使敌军细胞裂解。不过 NK 细胞如何在短时间内启动战斗模式、所需的高耗能供给从何而来,在科学上始终是道谜题。

美国纽约纪念斯隆—凯特琳癌症中心(Memorial Sloan Kettering Cancer Center, MSK)一项研究从小鼠体内找到了线索。研究团队发现 NK 细胞处在战斗状态时,会启动有氧糖解(aerobic glycolysis)代谢途径以快速供应细胞能量。研究成果发表于《Cells Reports》。

有氧糖解代谢葡萄糖效率低,但占“快速”优势

透过调控小鼠模型的代谢途径,显示 NK 细胞的快速活化仰赖有氧糖解作用,这条代谢途径可以将葡萄糖降解为乳酸,并产生少量 ATP,尽管代谢效率较低,但能够快速提供 ATP 让 NK 细胞使用。实验指出当免疫反应活跃时,NK 细胞比 T 细胞早 5 天前就大量启动有氧糖解作用。

参与 NK 细胞糖解作用关键基因 LDHA (lactate dehydrogenase A)可促进 NK 细胞增生,并提高其效用功能。研究团队进一步剔除小鼠 LDHA 基因,发现虽然 NK 细胞仍可维持日常运作,但其对抗感染与癌细胞的功能都严重受损。

发展免疫治疗的潜力

将来免疫治疗可善用 NK 细胞快速代谢的特性,发展成为新的细胞疗法,例如在体外培养快速增生的 NK 细胞后,再注入患者血液中加强免疫作用。在此同时,维持 NK 细胞在快速增生与持久力之间的平衡,也是将来设计临床试验的重点。

延伸阅读:基因编辑 NK 细胞抗癌!CRISPR Therapeutics 携 Nkarta 开发 CAR-NK

参考资料:
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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