自然杀伤（NK）细胞是先天免疫系统的重要效应细胞，占人类外周血单核白细胞（PBMNL）的5-15%和小鼠脾细胞的1-3%。NK细胞能够快速识别并直接破坏病毒感染和转化的细胞，介导炎症，并通过与其他免疫细胞的相互作用调节先天和适应性免疫功能。NK细胞是宿主抵抗病毒和癌症的第一道免疫防御线，也是免疫功能的中枢调节因子。NK细胞具有显著的功能，可以增加造血干细胞的植入，并通过激活、扩增和增加抗病毒和抗肿瘤活性来对IL-2等细胞因子作出反应。体内操作或体外纯化和/或活化，然后过继转移NK细胞，用于增加骨髓干细胞移植的植入，并治疗实验动物模型和人类中的病毒感染和恶性肿瘤。

细胞因子是维持多种免疫细胞激活和功能性的关键成分，通过多种激活性细胞因子或抑制性细胞因子的拮抗剂，能够刺激并增强患者NK细胞的抗肿瘤作用。

IL-2

白细胞介素-2（Interleukin-2, IL-2）通过与NK细胞上表达的异三聚体蛋白IL-2受体（IL-2R）结合，在激活NK细胞中起着重要作用，可直接刺激NK细胞的增殖和活化。最初发现用IL-2刺激人外周血单核细胞会扩增细胞毒性细胞，命名为淋巴细胞活化杀伤细胞（LAK），LAK能够攻击自体新鲜肿瘤细胞，该功能主要由NK细胞介导。有研究通过CD3去除联合CD56选择从外周血单个核细胞(PBMC)中来富集NK细胞（>90%CD56+CD3−）后，在含有IL-2（1000 U/mL）的培养基中培养长达2周，产生0.1-3×10^9 CD56+CD3-NK细胞，有时足以多次输注血液系统恶性肿瘤患者。NK细胞扩增倍数为5倍，NK细胞纯度为＞94%，T细胞污染率<0.1%。

IL-15

白细胞介素-15（Interleukin-15, IL-15）与IL-2具有类似的生物学功能，NK细胞上的三聚体IL-15受体与IL-2R共享两个亚基。IL-15可能是IL-2最有前途的替代品，IL-15刺激NK和CD8+T细胞，但不刺激Treg细胞。IL-15不会引起活化T细胞的凋亡，能够为维持记忆性T细胞的存活和稳态增殖；IL-15通过哺乳动物雷帕霉素靶点和应激激活基因表达的信号传导，使NK细胞具有更持久的抗肿瘤能力。有研究使用IL-15扩增通过CD56选择从外周血单个核细胞(PBMC)中来富集的NK细胞，扩增细胞20天后，获得的CD3−CD56+NK细胞扩增23倍，最终纯度约为98%。

IL-12/15/18

白细胞介素-12（Interleukin-12, IL-12）最初被发现是一种NK细胞刺激因子，当添加到PBMC中时，可诱导NK细胞增殖、增强细胞毒性和产生IFN-γ。IL-12由DC、巨噬细胞和B细胞产生，其受体由两个亚基（α和β）组成，通过JAK-STAT家族的成员介导信号传导。IL-2通过增加IL-12受体和STAT4（IL-12信号传导的相关因子）的表达来增强NK细胞对IL-12的反应。此外，有研究表明，IL-12介导的NK细胞产生IFN-γ需要白细胞介素-18（Interleukin-18, IL-18）的启动，IL-18是一种已知能增强IL-15诱导的NK细胞增殖的细胞因子。由于协同作用，将不同的细胞因子结合起来对NK细胞进行体外刺激似乎是合理的。在这种情况下，IL-12、IL-15和IL-18的组合引起了人们的特别兴趣，因为它在小鼠和人类中产生了所谓的“细胞因子诱导的记忆样”（CIML）NK细胞，这些NK细胞在以后的时间点再次刺激时表现出更高的IFN-γ产生能力。重要的是，这种记忆反应是一种细胞内在效应，会传递给后代细胞，并持续数月。在小鼠中，介导IFN-γ产生的内在能力与IFN-γ基因座中保守的非编码序列1的去甲基化相吻合。

此外，过继转移CIML NK细胞对体内已建立的黑色素瘤或淋巴瘤具有明显的抗肿瘤活性，这需要CD4+T细胞产生IL-2。对于小鼠和人类NK细胞，IL-12、IL-15和IL-18共同诱导CD25表达增加，使CIML NK细胞在体外和体内对低浓度IL-2有反应。因此，有明确的理由将体外产生的CIML NK细胞的过继转移与IL-2注射作为联合治疗。最近，在一项首次人体I期临床试验中，对CIML NK细胞和低剂量IL-2治疗进行了评估，并取得了有希望的结果，因为在9名接受治疗的患者中有5名观察到了临床反应。

IL-21

在一些培养方案中，白细胞介素-21（Interleukin-21, IL-21）与IL-2或IL-15联合使用，用于NK细胞刺激。IL-21属于IL-2家族，通过由普通γ链和IL-21受体α链组成的异二聚体传导信号。活化的CD4+T细胞是IL-21的主要生产者，IL-21影响许多表达IL-21受体的不同细胞类型，包括NK细胞。IL-21在骨髓祖细胞NK细胞的发育中起作用。在小鼠中，它抑制NK细胞的扩增，但是也是功能性NK细胞成熟所必需的。最近，在结核病感染的情况下，“记忆样”NK细胞的扩增已被证明是IL-21依赖性的。

此外，众所周知，IL-21会引发细胞凋亡，导致NK细胞在体外的寿命缩短。因此，NK细胞暴露于IL-21的时间需注意。除了对NK细胞增殖的影响外，IL-21还能增强NK细胞的效应功能，包括分泌和细胞毒性功能以及增强的ADCC反应。有研究在没有额外饲养细胞的情况下，用IL-21和IL-15培养CD3去除的PBMC 13-20天，可以产生纯度>90%的活化NK细胞，这些细胞用于41名白血病患者在造血干细胞移植后2-3周接受供体来源的NK细胞输注的临床试验（64）。尽管NK细胞在这种情况下弱扩增（3.7倍），但它们在移植前对原代骨髓母细胞具有强大的细胞毒性活性，与历史对照组相比，中剂量2×108 NK细胞/kg的输注具有良好的耐受性，并与白血病的粒细胞减少相关。

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