Die Wirkung von Interleukin auf die Funktion von NK-Zellen (IL-1β, IL-12, IL-15, IL-18, IL-21)

Quelle: T&L Biotechnology Veröffentlichungszeitpunkt: 24.08.2023

 

Natürliche Killerzellen stammen aus dem lymphatischen Knochenmark Stammzellenn und sind angeborene Immuneffektorzellen im Körper. Sie sind nach ihrer unspezifischen Zytotoxizität benannt. Die Tötungsaktivität von NK-Zellen wird nicht durch MHC begrenzt und ist nicht auf Antikörper angewiesen, daher wird sie als natürliche Tötungsaktivität bezeichnet. Sie tötet Tumorzellen durch direkte Auflösung und Sekretion von Zytokinen ab, was die Entwicklung ihrer Antikrebsfunktion in den letzten Jahren zu einem wichtigen Thema in der Krebsforschung macht.

Interleukine sind eine Gruppe von Zytokinen, die von verschiedenen Zelltypen sezerniert werden und Zellwachstum, Differenzierung und Immunaktivität regulieren können. Die meisten von ihnen stehen in enger Beziehung zu NK-Zellen, sind direkt an deren Regulation beteiligt oder regulieren deren Funktion indirekt über die Beeinflussung anderer Immunzellen. Interleukine wie IL-2, IL-15 und IL-18 gelten als NK-zellstimulierende Faktoren und werden für deren In-vitro-Expansion genutzt. Sie haben einen positiven regulatorischen Effekt auf die Aktivierung und Differenzierung von NK-Zellen. Die Zugabe dieser Zytokine während der In-vitro-Kultur kann die Abtötungsaktivität von NK-Zellen signifikant steigern.1、Förderung der NK-Zell-Expansion und -Aktivierung: IL-2/21

Seit 1996 haben Soffer RJ et al.KraftstoffEs wurde festgestellt, dass die kontinuierliche Infusion von niedrig dosiertem IL-2 und die intermittierende Gabe einen signifikanten Expansionseffekt auf CD56+NK-Zellen bei Patienten mit metastasiertem Krebs haben. Die meisten NK-Zellen besitzen Affinitätsrezeptoren für IL-2 auf ihrer Oberfläche, und IL-2 induziert innerhalb von etwa 18–24 Stunden NK-Zytotoxizität. Darüber hinaus kann IL-2 auch die Proliferation von NK-Zellen induzieren, die in der Regel 3–4 Tage nach der Stimulation beginnt. Der Mechanismus besteht darin, dass IL-2 die Expression von IL-2R in der α-Kette von NK-Zellen induzieren kann. Durch die Bindung neu exprimierter α-Ketten und ursprünglicher β-Ketten und γ-Ketten an der Zelloberfläche bilden sich hochaffine Rezeptoren, die in Gegenwart von IL-2 die NK-Zellproliferation stimulieren.

Bildquelle: Sharma R, et al. Immunol Res. 2018

 

Wendt K et al. berichteten, dass bei der Regulierung der NK-Zellfunktion IL-2 allein die Expansion menschlicher NK-Zellen fördern kann, während die Kombination von IL-2 und IL-21 einen stärkeren Expansionseffekt erzeugt.

 

Li Q et al. berichteten, dass IL-21 einen signifikanten Expansionseffekt auf in vitro kultivierte menschliche NK-Zellen hat, mit einer konzentrationsabhängigen Zunahme der Zellzahl. Es fördert zudem die Expansion der Zellen in die S-Phase des Zellzyklus während der ersten zwei Wochen der Kultur. Zudem fördert es den Eintritt der Zellen in die S-Phase des Zellzyklus während der ersten bis zweiten Woche der Kultivierung.

Bildquelle: Li Q, et al. Immunobiology. 2015.

 

2.Induktion der Differenzierung von NK-Zellen: IL-1β/ 12/15
Der Immunphänotyp von NK-Zellen ist CD3-CD56+. Derzeit wird überwiegend angenommen, dass sie sich direkt von hämatopoetischen Stammzellen des Knochenmarks, also von CD34+-hämatopoetischen Stammzellen, differenzieren. Zahlreiche Experimente haben bestätigt, dass sich aus Knochenmark gewonnene CD34+-Zellen in vitro durch Zytokininduktion in NK-Zellen differenzieren können, was eine weitere Option für die Quelle von NK-Zellen darstellt.
Ambrosini et al. analysierten die Wirkung von IL-1β auf die Differenzierung von NK-Zellen aus CD34+-Vorläuferzellen aus Nabelschnurblut und die Daten zeigten, dass IL-1β ILC3 hemmt und gleichzeitig die Reifung von CD34+-Vorläufer-NK-Zellen aus Nabelschnurblut fördert.

Li Yan et al. führten In-vitro-Differenzierungsexperimente an CD34+-Leukämiezellen aus dem Knochenmark von Patienten mit akuter myeloischer Leukämie durch. CD34+-Leukämiezellen können in vitro zur Differenzierung in NK-Zellen mit zytotoxischer Aktivität angeregt werden. Die Kombination der Zytokine IL-12 und 1L-15 kann die differenzierte NK-Zellaktivität induzieren, die Abtötungsrate von Leukämiezellen und die Expressionsniveaus der Gene TNF-α und IFN-γ verbessern.

Bildquelle: Li Yan et al. Journal of Clinical Oncology, 2019

 

3.Verstärkung der NK-Zelltoxizität: IL-12/18/21
Guia et al. stellten fest, dass bei Patienten mit vollständigem IL-12Rbeta1-Mangel aufgrund einer IL12RB1-Mutation die NK-Zell-Subpopulation signifikant reduziert war, insbesondere die IFN-γ-Produktion; ähnliche Daten wurden bei Patienten mit vollständigem IL-12p40-Verlust erhoben. Darüber hinaus war die Anzahl der Effektor-Gedächtnis-T-Zell-Subpopulation, die CD56 exprimierte, bei Patienten mit IL-12Rbeta1- und IL-12p40-Mangel signifikant reduziert. Daher benötigen menschliche NK-Zellen in vivo IL-12, um ihr volles Spektrum an funktioneller Reaktionsfähigkeit zu erreichen.

Bildquelle: Guia S, et al. Blood. 2008

 

Mirjačić et al. untersuchten die Auswirkungen von IL-12 und IL-18 auf die Funktion und Rezeptoreigenschaften von NK-Zellen und deren Subpopulationen bei Patienten mit metastasiertem Melanom. Die Kombinationstherapie von IL-12 und IL-18 in vitro kann positive Effekte auf die NK-Zelltoxizität und die CD25-Rezeptorexpression bei Patienten mit metastasiertem Melanom erzielen.

Bildquelle: Mirjačić et al.. J Transl Med. 2015. PMID: 25889680.

 

Strengell M et al. berichteten auch, dass der synergistische Effekt von IL-21 mit IL-15 oder IL-18 die Produktion von IFN-γ in menschlichen NK- und T-Zellen steigern und zytotoxische Effekte ausüben kann.

Bildquelle: Strengell M, et al. J Immunol. 2003.

 

Beijing T&L Biotechnology Ltd. konzentriert sich seit über zehn Jahren auf die Forschung und Entwicklung sowie die Produktion von GMP-konformen Kernreagenzien im CGT-Bereich und bietet umfassende Lösungen für die Biowissenschaften. Das Unternehmen verfügt über Plattformen für die Expressionstechnik eukaryotischer und prokaryotischer Proteine, die Entwicklung von Zellkulturtechnologien sowie die Produktion von In-vitro-Diagnostika. Das produzierte rekombinante Protein in GMP-Qualität zeichnet sich durch niedrigen Endotoxingehalt, hohe Reinheit, hohe Aktivität und hohe Chargenkonsistenz aus. Gleichzeitig zeichnet sich das bereitgestellte Pure Factor-Zellkultur-Reagenzienkit durch eine hohe Aktivierungs- und Expansionseffizienz sowie eine herausragende Leistung aus. Die wichtigsten Rohstoffprodukte des Unternehmens, wie die Produktionslinien für rekombinante Proteine ​​und Zellkultur-Reagenzienkits, haben die DMF-Anmeldung bei der FDA abgeschlossen und können damit den Anforderungen der Kunden an die Deklaration von Zellarzneimitteln gerecht werden.

T&L empfiehlt NK-Zellkulturprodukte:

 

1. NK-Kultur-Schlüsselproteine: Rekombinantes humanes IL-1β-Protein

Abb. 1: Rekombinantes humanes IL-1β stimuliert die Sekretion von IFN-γ durch NK-92 humane natürliche Killerlymphomzellen

 

Rekombinantes menschliches IL-12-Protein

Abb. 2: Rekombinantes humanes IL-12 stimuliert die Proliferation von PBMC

 

Rekombinantes menschliches IL-15-Protein

Abb. 3: Rekombinantes humanes IL-15 stimuliert die Proliferation von CTLL-2

 

Rekombinantes menschliches IL-18-Protein

Abb. 4: Rekombinantes humanes IL-18 stimuliert die Proliferation von KG-1

 

Rekombinantes menschliches IL-21-Protein

Abb. 5: Rekombinantes menschliches IL-21-Protein stimuliert die Sekretion von IFN-γ durch NK-92

 

2. NK-Zellkultur-Kit

Veränderungen in der Gesamtexpansion der NK-Zellen

 

Veränderungen der Lebensfähigkeit von NK-Zellen

 

NK-Zell-Expansionsverhältnis

 

Über T&L
T&L Biotechnology Ltd., gegründet 2011, konzentriert sich auf die Forschung und Entwicklung von GMP-konformen Rohstoffen und Reagenzien für die Zell- und Gentherapie (CGT). Wir verpflichten uns, zuverlässige Produkte und Dienstleistungen für die Biowissenschaften anzubieten.