第十节　NK细胞的前沿热点领域

一、NK细胞新亚群的发现

与T细胞亚群(Treg、Th17、Th9、Tfh等)的重大突破相呼应，也寻找到了若干NK细胞的功能亚群(NK1、NK2、NK3、NK17和NK22等)，并且发现与多种疾病发生发展的密切关系。根据兼具DC功能而提出IKDC功能亚群，发现IKDC在发育、表型、形态上均应该归属NK细胞家族，但是否是新的NK功能亚群仍然值得探索。由于尚缺乏定性的表型以及明确的转录因子，这些NK细胞亚群分群面临较多质疑，有人认为仅仅是在不同免疫微环境下的功能转换而非稳定的NK细胞功能亚群。因而，严格意义上的NK细胞新功能亚群尚未达到类似T细胞那样的定性。然而寻找NK细胞功能亚群过程中，ILC的发现是意料之外的收获，极大拓展整个固有免疫淋巴细胞整体的研究。

二、NK细胞发育分化的转录后调节

NK细胞活性除了受自身受体平衡影响外，还受到诸如细胞因子及自身转录因子等外在和内在因素的综合调节，而新近研究显示NK细胞还受到非编码RNA的调节以及表观遗传学调控。对于NK细胞相关的表观遗传学研究目前还较为零星，未对NK细胞的各种生命活动进行系统全面的研究，诸如记忆性NK细胞的形成、NK细胞发育的各个阶段、NK细胞功能的活化和抑制、NK细胞识别受体的表达等都需要从表观遗传学的不同机制层面进行观察，从而理解表观遗传学在NK细胞发生发育和效应功能中的作用，也为调控NK细胞提供新策略。

(一)ncRNA(non-coding RNA)调控NK细胞

ncRNA在基因组中含量远远高于编码RNA，包括miRNA(microRNA)、lincRNA(large intergenic noncoding RNA)等，其潜在的生物学调控功能越来越受到重视。通过对NK细胞miRNA转录谱进行分析，发现了一系列对NK细胞发育成熟及功能活性具有重大调节作用的miRNA。例如，miR-223和miR-378作用于颗粒酶B 3'UTR区，抑制NK细胞杀伤颗粒的表达，miR-30e对NK细胞穿孔素表达具有类似的抑制作用，而miR-150和miR-181a/b分别通过靶向c-Myb和NLK促进NK细胞发育分化和功能成熟。NK细胞IFN-γ的分泌受到miR-155的显著调节，敲除miR-155会解除对SHIP-1的抑制，从而减少NK细胞分泌IFN-γ。尽管发现了多种对NK细胞有调控作用的miRNA，其中几乎所有miRNA对其余免疫细胞同时也具有影响。需要建立NK细胞特异性miRNA敲除体系，以进一步确认该miRNA对NK的核心调控作用。其余各种类ncRNA(特别是含量最多的lincRNA)对于NK细胞是否具有调控功能值得探索。

(二)NK细胞的DNA表观遗传调控

表观遗传调控包括基因启动子区域的甲基化和乙酰化调节以及染色质组蛋白重塑等。当前主要集中研究NK细胞效应分子如穿孔素、颗粒酶以及IFN-γ等的表观遗传调控。IFN-γ基因座远端保守非编码序列(distal conserved non-coding sequences，CNS)中存在的组蛋白乙酰化赋予其结合T-bet并促进NK细胞IFN-γ表达的功能。NK细胞TNF-α启动子序列CpG岛的甲基化限制了其表达。穿孔素和颗粒酶B启动子区域存在的H3K9乙酰化可以促使NK细胞穿孔素表达。尽管NK细胞表观遗传学研究仍很局限，借助快速发展的深度测序技术，可观测NK细胞各种活化及功能状态下的表观遗传改变，可以有效推断出特定NK细胞受体分子或效应分子的表观遗传调控机制。

三、NK细胞的免疫代谢机制

免疫细胞的代谢活动对免疫细胞的发育分化、识别活化、功能极化等重要的调节作用。免疫代谢学包括两个层面：免疫细胞代谢与免疫功能之间的相互影响，和免疫细胞功能与机体代谢之间的相互影响。免疫代谢学的研究可以为多种慢性炎症性疾病(例如肿瘤、自身免疫病、代谢综合征等)的预防和治疗提供干预靶点。与T细胞的免疫代谢学研究相比，NK细胞免疫代谢学的研究甚少。初步的研究显示卡路里的限制会抑制NK细胞活性，增加机体感染的机会。鉴于NK细胞在机体免疫中的重要作用，NK细胞免疫代谢学研究将是未来NK细胞研究的发展趋势之一。应该关注以下几个领域：①代谢因子对NK细胞发育分化和功能亚群形成的影响和调控；②NK细胞代谢对其功能的影响和调控；③NK细胞在机体代谢疾病中的作用及机制；④NK细胞活化和行使功能过程中基本代谢特性；⑤NK细胞代谢-NK细胞功能-机体代谢-NK细胞代谢的循环调控与疾病发生发展的关系。

四、NK细胞的免疫组学研究

随着组学内容的扩展、技术的进步和仪器的普及，NK细胞组学研究得以迅猛开展。现在的免疫组学包括了免疫基因组学(immunogenomics)、免疫蛋白质组学(immunoproteomics)和免疫信息学(immunoinformatics)等多种内容。免疫组学极大促进了免疫相关新基因的寻找、免疫相关疾病易感基因的鉴定及免疫相关疾病致病因子的确定。免疫组学为研究者提供极丰富的信息，通过对信息的梳理和分析，可以看到免疫相关分子变化的全景图和关键的调控网络，从而有助于确定免疫事件发生的关键调控点。美国免疫学家和计算生物学家联合成立了免疫基因组联盟(The Immunological Genome Project Consortium)，启动了免疫基因组项目(The Immunological Genome Project)，旨在勾画出所有免疫细胞基因表达和调控网络的完整图谱。NK细胞研究者Lewis L.Lanier博士通过对NK细胞转录本的分析描述了静息NK细胞与其他免疫细胞的差异以及NK细胞活化后的分子变化。NK细胞免疫组学的研究和应用刚刚开始，诸如NK细胞发育、活化、功能发挥、免疫记忆形成中的关键调控分子和调控网络等NK细胞的诸多基本科学问题需要借助免疫组学的研究进行全面解答。

五、NK细胞的可视化操作

NK细胞功能涉及细胞迁移、突触形成、脱颗粒、细胞因子分泌等动态变化过程。这些细胞和分子的动态变化过程若能被在体实时观察，对NK细胞的认识、操作和应用将会取得惊人进步。这些目标正随着显微技术和活体成像技术的发展逐渐成为现实。双光子显微镜可以观察NK细胞在实质器官中的迁移、定位和细胞之间的相互作用，超高分辨率荧光显微镜可以实现对细胞的纳米级观察，不透明物体非侵入性高分辨率成像可以实现对动物和人体内细胞的观察，细胞显微捕获技术可以用于获得体内特异性NK细胞，单细胞质谱结合组织成像可以直接对组织切片的多细胞亚群的分子谱系进行观察。因此，利用飞速发展中的生物动态光学成像技术和细胞捕获技术，可以对NK细胞迁移、NK细胞与其他细胞的相互作用、NK细胞免疫突触的形成过程、胞内胞膜分子动态变化进行实时的观察和操作，揭开NK细胞生命活动中物质运动的神秘面纱，也必有助于基于NK细胞的疾病免疫治疗。

（田志刚　孙汭　彭慧）