ナチュラルキラー細胞: ガイド
ナチュラル キラー細胞とは何ですか?
ナチュラル キラー細胞の機能
NK 細胞は、多面的なメカニズムを通じて細胞傷害性機能を発揮します。標的細胞に遭遇すると、NK 細胞は活性化受容体と抑制受容体を通じて受信した信号のバランスを評価します。活性化信号が優勢になるか、抑制信号が減少すると、NK 細胞は活性化されます。
活性化された NK 細胞は、標的細胞の近くに、パーフォリンとグランザイムを含む細胞傷害性顆粒の内容物を放出します。パーフォリンは標的細胞の膜に孔を作り、グランザイムが入り込んでアポトーシスを開始できるようにします。このプロセスにより、感染細胞または癌細胞が制御され、標的が絞られて除去されます。
活性化された NK 細胞は、細胞傷害性活性に加えて、インターフェロン ガンマ (IFN-γ) を含むさまざまなサイトカインを分泌できます。 IFN-γ は、マクロファージや樹状細胞などの他の免疫細胞の活性化を促進し、感染症や腫瘍に対する免疫応答をさらに強化することで、適応免疫応答の調節に重要な役割を果たします。
NK 細胞は免疫調節においても極めて重要な役割を果たします。樹状細胞やマクロファージなどのさまざまな免疫細胞との相互作用を通じて、それらの活動に影響を与え、免疫バランスの維持に役立ちます。さらに、NK 細胞は自己反応性 T 細胞を排除し、自己寛容を促進し、自己免疫応答を防止します。NK 細胞は抗体依存性細胞傷害 (ADCC) も示し、抗体で覆われた標的細胞を Fc 受容体を介して認識して破壊します。
特定の NK 細胞は適応 NK 細胞と呼ばれる記憶のような特性を示し、特定の抗原に再び遭遇するとより効果的に反応します。妊娠中、NK 細胞は母体胎児寛容をサポートし、母体胎児界面の血管リモデリングと組織発達に貢献します。
NK 細胞と B 細胞および T 細胞
NK 細胞、T 細胞、B 細胞は、免疫反応において役割を果たす白血球の一種です。NK 細胞と T 細胞の主な違いは、その機能です。NK 細胞は細胞傷害性であり、感染または損傷した細胞を直接殺すことができますが、T 細胞は免疫反応の調節と抗体の生成に役立ちます。一方、NK 細胞は自然免疫系の一部であり、感染または損傷した細胞を迅速に標的とし、B 細胞は適応免疫系の一部であり、特定の抗原に反応して抗体を生成します。
NK 細胞はウイルスや癌から体を守るために不可欠ですが、T 細胞は細菌やその他の病原性感染から身を守る上で重要な役割を果たします。B 細胞は、免疫反応中に病原体を特異的に標的とし、中和する抗体を生成することで貢献します。
NK細胞 | B細胞 | T細胞 |
自然免疫システム | 適応免疫システム | 適応免疫システム |
迅速で非特異的な防御 | 抗体産生 | 抗原認識 |
免疫記憶なし | 記憶 B 細胞 | 記憶 T 細胞 |
NK 細胞の起源と発達
ナチュラル キラー細胞は、骨髄内の共通のリンパ系前駆細胞から発生します。造血幹細胞は、特定のサイトカインの存在下で、最終的に成熟 NK 細胞に分化するリンパ系前駆細胞を生み出します。NK 細胞の発生は、NK 細胞系統へのコミットメント、最終成熟、機能教育といういくつかの段階に大まかに分けることができます。
コミットメント段階では、Id2、E4BP4、T-bet などの主要な転写因子が、リンパ系前駆細胞の NK 細胞への系統運命を決定します。コミットメント段階の後、前駆細胞は最終成熟を経て、成熟 NK 細胞の特徴を獲得します。このプロセスでは、CD56 や CD16 (FcγRIIIa) などのさまざまな表面受容体が発現し、T 細胞のマーカーである CD3 の発現が失われます。 NK 細胞の成熟は厳密に制御されたプロセスであり、自己寛容性を維持しながら細胞傷害能力の獲得を保証します。
NK 細胞の発生は、細胞表面の発現に基づいて、さらに細かく段階分けすることができます。ステージ 1 は、骨髄の造血幹細胞から発生するプレ NK 細胞前駆細胞 (NKP) から始まります。NKP の特徴は、成熟した NK 細胞にのみ分化できることです。ステージ 2 は、CD117 (c-Kit) とインターロイキン 1 受容体 1 (IL-1R1) の発現レベルに基づいて、さらに 2 つのサブセット、ステージ 2a とステージ 2b に分かれます。発生が進むと、ステージ 3 では未熟な NK 細胞 (iNK) となり、IL-1R1 と、NKG2D、CD335 (NKp46)、CD337 (NKp30)、CD161 (NK1.1) などの主要な活性化受容体の発現レベルが高くなります。
次のステージであるステージ 4a とステージ 4b では、iNK から成熟した NK 細胞への移行が行われます。これらの段階では、NKp80、NKG2D、CD335、CD337、CD161 などのさまざまなマーカーの発現がピークに達します。ステージ 5 は、NK 細胞の完全な成熟を表し、CD56dim の優位な発現と、NK 細胞のサブセットにおける CD16 (FcγRIIIA) およびキラー免疫グロブリン様受容体 (KIR) (CD158) の開始が特徴です。最終段階であるステージ 6 は、高レベルの NKG2C を発現する「適応型」または「記憶型」NK 細胞の生成によって定義されます。
発達中に発現するNK細胞マーカー
NK 細胞の構造と受容体
ナチュラル キラー細胞は、そのエフェクター機能を促進する独特の構造的特徴を備えています。形態学的には、NK 細胞は豊富な細胞質と大きな核を特徴とする大きな顆粒リンパ球です。細胞質には細胞傷害性顆粒が含まれており、その中には NK 細胞を介した細胞傷害の重要なエフェクターであるパーフォリンとグランザイムが含まれています。
NK 細胞は、標的細胞の認識と NK 細胞の活性化に極めて重要な役割を果たす多様な細胞表面受容体を発現しています。NK 細胞には、活性化受容体と抑制受容体という 2 つの主要なタイプの受容体があります。NKG2D、NKp46、NKp30、NKp44 などの活性化受容体は、標的細胞またはウイルス リガンド上のストレス誘発性リガンドと結合し、NK 細胞の活性化を引き起こします。対照的に、ヒトのキラー細胞免疫グロブリン様受容体 (KIR) やマウスの Ly49 受容体などの抑制性受容体は、健康な細胞上の MHC クラス I 分子を認識します。活性化受容体シグナル伝達と抑制性受容体シグナル伝達のバランスによって、標的細胞に対する NK 細胞応答の結果が決まります。
NK 細胞の活性化と制御
NK 細胞の活性化は、活性化受容体と抑制受容体からのシグナルの統合によって制御される、厳密に制御されたプロセスです。この複雑なバランスにより、NK 細胞は感染細胞や癌細胞を識別して排除しながら、健康な細胞への不当な攻撃を回避できます。NK 細胞の活性化にはさまざまな要因が影響します。
MHC クラス I 分子の喪失: 健康な細胞は表面に MHC クラス I 分子を発現します。この分子は NK 細胞上の抑制受容体と相互作用し、自己認識のシグナルを発して NK 細胞の活性化を防止します。ただし、ウイルスに感染した細胞や癌細胞は、免疫回避戦略として MHC クラス I 発現をダウンレギュレーションする場合があります。この MHC クラス I 分子の喪失により抑制シグナルが減少し、バランスが NK 細胞の活性化に傾きます。
活性化受容体の関与: NK 細胞上の活性化受容体は、感染細胞または形質転換細胞に発現するストレス誘発性リガンドを認識します。これらのリガンドは、細胞ストレス、ウイルス感染、または細胞形質転換中に誘発される可能性があります。活性化受容体がリガンドと関与すると、NK 細胞の活性化と細胞毒性を引き起こす正のシグナルが提供されます。
サイトカインによる活性化: 受容体による活性化に加えて、NK 細胞はサイトカインによって刺激される可能性があります。インターロイキン-2 (IL-2)、インターロイキン-12 (IL-12)、およびインターロイキン-15 (IL-15) は、NK 細胞の増殖、生存、および活性化を促進する必須のサイトカインです。これらのサイトカインは、感染に反応して他の免疫細胞によって生成され、NK 細胞の活性を高める上で重要な役割を果たします。
他の免疫細胞との相互作用
NK 細胞はさまざまな免疫細胞集団と動的に相互作用し、全体的な免疫反応に影響を与え、免疫調節に貢献します。主な相互作用には次のものがあります:
樹状細胞 (DC): NK 細胞は、重要な抗原提示細胞である DC と相互作用できます。NK 細胞と DC の相互相互作用は、DC の成熟と抗原提示に影響を与え、適応免疫反応を形成します。NK 細胞は DC 機能に影響を与えることで、特定の病原体に対する適応免疫反応の調整に役立ちます。
マクロファージ: NK 細胞は、IFN-γ の分泌を通じてマクロファージの活動を調節することで、防御の第一線で重要な役割を果たします。感染細胞や異常細胞に遭遇すると、NK 細胞は IFN-γ を放出します。IFN-γ はマクロファージを活性化し、貪食作用と殺菌作用を強化します。NK 細胞とマクロファージのこの協調的な反応は、潜在的な脅威を迅速に排除し、感染の拡大を防ぐのに役立ちます。
T 細胞: NK 細胞と T 細胞は、活性化受容体の発現やサイトカインの分泌能力など、いくつかの共通点を持っています。感染や炎症反応の際に NK 細胞と T 細胞の間でクロストークが発生し、免疫活性化が強化され、外来侵入者に対する協調的な反応が促進されます。
腫瘍浸潤リンパ球 (TIL): がんの場合、NK 細胞は腫瘍微小環境に浸潤する TIL 集団の一部です。NK 細胞はがん細胞を直接認識して排除できるため、腫瘍に対する免疫監視に貢献します。
健康と病気における NK 細胞
ナチュラル キラー細胞は、健康の維持とさまざまな病気との闘いの両方で重要な役割を果たします。感染細胞やがん細胞を認識して排除する生来の能力により、免疫システムの不可欠な構成要素となっています。
ウイルス感染に対する防御:
NK 細胞は、ウイルス感染時に最初に反応する細胞の 1 つです。ウイルスに感染した細胞を迅速に認識して殺すことができるため、ウイルスの拡散を抑制できます。
活性化された NK 細胞による IFN-γ などのサイトカインの産生は、他の免疫細胞の活性化を助け、抗ウイルス免疫応答を増幅します。
がん監視と免疫監視:
NK 細胞は、がんに対する免疫監視で重要な役割を果たします。MHC クラス I 分子をダウンレギュレーションしたり、ストレス誘導性リガンドを発現したりする腫瘍細胞を認識して排除できます。
がん細胞は、リガンド発現の減少や免疫抑制因子の誘導など、さまざまなメカニズムを通じて NK 細胞の攻撃を回避する場合があります。
自己免疫疾患:
NK 細胞は自己免疫反応の調節に関与しています。活性化シグナルと抑制シグナルの不均衡は、自己免疫疾患における NK 細胞を介した組織損傷につながる可能性があります。
関節リウマチや多発性硬化症などの特定の自己免疫疾患では、病因における NK 細胞の役割が活発に研究されています。
免疫不全と NK 細胞機能不全:
NK 細胞の機能または数の不足は、ウイルス感染や特定の癌に対する感受性の増加につながる可能性があります。
家族性血球貪食性リンパ組織球症 (HLH) などの NK 細胞に影響を与える原発性免疫不全疾患は、重度の免疫調節不全に関連しています。
移植と移植片対宿主病 (GVHD):
NK 細胞は、同種造血幹細胞移植における移植片対宿主病の制御に不可欠です。
ドナーとレシピエントの間の「KIR-リガンド不一致」は、GVHD のリスクと移植の結果に影響を及ぼす可能性があります。
NK 細胞ベースの免疫療法:
免疫療法の最近の進歩により、がん治療のための NK 細胞ベースの治療法が開発されました。
アプローチには、体外で増殖させた自己または同種 NK 細胞の養子移植や、キメラ抗原受容体 (CAR) NK 細胞の使用が含まれます。
健康と病気における NK 細胞
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 | ヒト CD244 (ナチュラル キラー細胞受容体 2B4) ELISA キット (HUFI04564) ELISA タイプ サンドイッチ 感度 0.094ng/ml 範囲 0.156-10ng/ml |
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31st Dec 2024
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