如何解锁NK细胞的甄别与活化？

甄别、活化NK

20世纪70年代，固有免疫的重要“军团”——NK细胞“千呼万唤始出来”，进入了科学家们的视野。NK细胞拥有快速识别并清除受到感染、癌变、外来或应激细胞的能力，备受科研人员的关注。NK细胞不仅可以通过释放细胞毒性颗粒杀伤肿瘤细胞，还可以迅速表达多种细胞因子和趋化因子，有募集其它免疫细胞、促进T细胞和B细胞的适应性免疫反应等诸多功能。此外，NK细胞可以被IgG抗体激活，产生抗体依赖性细胞介导的细胞毒效应（ADCC），当特异性抗体结合到靶细胞膜后，NK细胞可通过细胞表面的CD16与肿瘤特异性IgG抗体结合，识别并杀伤与IgG抗体特异性结合的肿瘤细胞。以PD1抗体为代表的T细胞增强疗法在肿瘤治疗取得巨大成功后， NK细胞疗法也逐渐引起人们的注意，更多的科研人员也关注到CD16与NK细胞的临床研究。今天，小编就和大家一起“盘”一下既能甄别NK细胞，又能激发ADCC反应的靶向分子——CD16。

CD16是什么？

CD16即FcγRIII，是一个分子量为50000-70000道尔顿的糖蛋白，属于Ig超家族成员。IgG的FcR家族（FcγR）由6个受体组成：FcγRI（CD64）、FcγRIIa（CD32a）、FcγRIIb（CD32b）、FcγRIIc（CD32c）、FcγRIIIa（CD16a）和FcγRIIIb（CD16b），其中CD16a主要负责触发NK细胞介导的ADCC效应。CD16分子广泛表达于NK细胞、嗜中性多形核白细胞、单个核细胞和巨噬细胞中，但在嗜碱细胞中不表达。抗CD16单克隆抗体可激活NK细胞抗体依赖性细胞介导的细胞毒性作用。

CD16与NK细胞的关系？

作为最早在NK细胞表面发现的标志物，CD16常用于定义NK细胞，为NK细胞的核心标记之一，其他两个核心识别标记分子为CD3（缺失，“-”）和CD56（存在，“+”）。CD16不是通过GPI锚附着于NK细胞，而是完全跨膜的，细胞质部分有ITAM基序。除了标记NK以外，CD16还能促进NK细胞的增殖和杀伤性细胞因子的分泌。

在鉴别NK细胞时，人们往往会将CD16与NK细胞的另一个重要标志物CD56联合使用。针对这两个指标，研究人员开发了有多种商业化抗体，应用于基础研究和临床如体外诊断等多个领域。根据CD16、CD56表达的差异，可以将NK细胞分为两大亚型：CD56dimCD16+NK和CD56brightCD16-NK。CD56brightNK-细胞是强有力的细胞因子产生者，但缺乏CD16a；而CD56dimCD16+ 具有高度的细胞毒性，能表达CD16a[1]。

不同亚型的NK细胞，在人体不同组织部位内的分布有所不同，而且特定部位的NK细胞功能具有特异性。CD56brightCD16-NK细胞主要分布于淋巴结（LNs）、扁桃体和肠道中，出现频率较低，0.1%–2%左右；CD56dimCD16+ NK细胞主要分布于血液、BM、脾脏和肺部，出现频次较高，5%-50%左右。

CD16参与抗体依赖性细胞毒性(ADCC)作用，其最显著的特征在于膜受体负责触发的裂解是由NK细胞完成的。CD16a与IgG的CH2结构域1:1结合，其中CH2结构域上的N297位的N-聚糖链在这种相互作用中起着关键作用。此外CH2结构与的聚糖组成也可能影响CD16a对Fc的亲和力，从而影响ADCC效应的发挥。

与NK细胞的其他激活型受体不同，CD16与Fc的结合不需要协同激活。研究人员采用抗CD16抗体刺激NK细胞活化时发现，ζ链发生酪氨酸磷酸化，引起胞浆内Ca2+浓度升高，IP3水平增加，从而促进细胞因子的合成和ADCC作用，使得NK细胞能够在病毒感染和肿瘤形成的早期，通过抗体产生免疫反应。

不同形态的CD16会影响NK细胞与抗体Fc端的亲和力。比如，当CD16蛋白中的第158位的氨基酸为苯丙氨酸时，与Fc的亲和力低，而当该氨基酸突变为缬氨酸后，与Fc的亲和力高。目前的单克隆抗体研制过程中，大部分涉及到抗体Fc端的修饰，以促进抗体与CD16的结合，提高ADCC效应。另外，很多抗体生厂商使用的哺乳动物细胞培养体系都减弱了抗体Fc端的岩藻糖基化，以增强抗体与CD16分子的结合。

关于CD16的科研论著

2021年5月，意大利科学家Capuano等在《Cancer》杂志上发表的一篇综述指出，CD16触发的ADCC效应和分别由NK细胞、单核/巨噬细胞介导的吞噬作用是单克隆抗体发挥杀伤肿瘤细胞作用并达到治疗效果的主要免疫依赖机制[2]。研究人员拟通过激活或抑制NK细胞CD16受体调控单克隆抗体抗肿瘤反应，该研究成果有望应用于细胞免疫治疗的精准控制。

2016年9月，Martin R. Goodier等人在《Front Immunol.》期刊上发表以“Sustained Immune Complex-Mediated Reduction in CD16 Expression after Vaccination Regulates NK Cell Function”为题的科研论文[3]。

研究人员发现，流感疫苗肌肉内接种后，体内抗体-抗原免疫复合物的交联，下调了NK细胞CD16的表达，限制了NK的细胞脱颗粒作用，抑制了NK细胞对外源性细胞因子的反应能力。在这一过程中，研究人员还证实了ADAM17类蛋白酶能够抑制CD16脱落，从而增强NK细胞细胞的细胞毒性功能。这项研究为CD16在NK细胞免疫治疗方面开辟了潜在的应用。

提高NK细胞对实体瘤的靶向特异性，为肿瘤患者提供更为有效的辅助治疗策略，是NK细胞药物开发的关键点。对CD16的作用机理、协同作用分子以及与信号通路等的研究，为NK细胞免疫疗法的开发提供了新方向。

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参考文献：

[1] Coënon L, Villalba M. From CD16a Biology to Antibody-Dependent Cell-Mediated Cytotoxicity Improvement. Front Immunol. 2022 Jun 3;13:913215. doi: 10.3389/fimmu.2022.913215.

[2] Capuano C, Pighi C, Battella S, et al. Harnessing CD16-Mediated NK Cell Functions to Enhance Therapeutic Efficacy of Tumor-Targeting mAbs. Cancers (Basel). 2021 May 20;13(10):2500. doi: 10.3390/cancers13102500.

[3] Goodier MR, Lusa C, Sherratt S, et al. Sustained Immune Complex-Mediated Reduction in CD16 Expression after Vaccination Regulates NK Cell Function. Front Immunol. 2016 Sep 26;7:384. doi: 10.3389/fimmu.2016.00384.

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