自然殺傷細胞（NK細胞）作為人體固有免疫系統的核心組成部分，具有不依賴抗原預先致敏即可直接殺傷腫瘤細胞和病毒感染細胞的獨特能力，在腫瘤免疫治療、抗病毒免疫等領域展現出廣闊的應用前景。而NK細胞的體外培養質量，直接決定了其臨床應用的有效性，其中培養基作為NK細胞生長增殖的“土壤”，其成分組成對細胞活性具有至關重要的影響。深入探索NK細胞培養基的關鍵成分及其作用機制，是優化NK細胞體外培養體系、提升細胞治療效果的核心環節。
NK細胞培養基的基礎成分主要包括基礎營養物質、血清或血清替代物、細胞因子以及其他功能性添加物，這些成分協同作用，為NK細胞的生長、增殖和功能維持提供必要條件。基礎營養物質是培養基的“骨架”，主要由碳水化合物、氨基酸、維生素和礦物質構成。葡萄糖作為主要的碳水化合物，是NK細胞能量代謝的核心來源，通過糖酵解和三羧酸循環為細胞分裂增殖提供ATP。研究表明，當培養基中葡萄糖濃度維持在5.5-10mmol/L時，NK細胞的增殖速率和活性可保持在較高水平；若濃度過低，細胞會因能量供應不足進入休眠狀態，活性顯著下降；而濃度過高則可能引發滲透壓失衡，導致細胞腫脹甚至死亡。氨基酸作為蛋白質合成的原料，其中必需氨基酸如亮氨酸、異亮氨酸、賴氨酸等的含量的多少，直接影響NK細胞的蛋白質合成效率，進而影響細胞的增殖周期和殺傷相關蛋白（如穿孔素、顆粒酶）的表達。此外，維生素（如維生素C、維生素E）和礦物質（如鋅、硒）作為細胞代謝過程中的輔酶或輔助因子，可參與調節細胞內氧化還原平衡，減少活性氧對NK細胞的損傷，維持細胞的正常生理功能。
血清或血清替代物是NK細胞培養基中調節細胞生長微環境的關鍵成分。傳統培養基常使用胎牛血清（FBS），其含有豐富的生長因子、激素、黏附因子等生物活性物質，可促進NK細胞的貼壁生長和增殖。然而，胎牛血清存在批次差異大、潛在病毒污染風險（如牛病毒性腹瀉病毒）以及倫理爭議等問題，限制了其在臨床級NK細胞培養中的應用。近年來，無血清培養基成為研究熱點，其通過添加重組人白蛋白、轉鐵蛋白、胰島素等成分替代血清的功能，不僅能避免血清相關風險，還能實現培養條件的標準化。例如，重組人胰島素可通過激活胰島素受體信號通路，促進NK細胞對葡萄糖和氨基酸的攝取，加速細胞增殖；轉鐵蛋白則能結合培養基中的鐵離子，為細胞呼吸鏈中的酶促反應提供必要的鐵元素，維持細胞的呼吸功能和活性。
細胞因子是調控NK細胞活性的核心信號分子，不同細胞因子組合對NK細胞的增殖、活化和殺傷功能具有顯著影響。interleukin-2（IL-2）是較早用于NK細胞培養的細胞因子之一，它可通過結合NK細胞表面的IL-2受體，激活JAK-STAT信號通路，促進細胞增殖并維持細胞的存活。但單獨使用IL-2培養的NK細胞，其殺傷活性相對有限，且易誘導調節性T細胞的產生，影響免疫治療效果。interleukin-15（IL-15）在NK細胞培養中展現出更優的性能，它不僅能促進NK細胞的增殖，還能顯著增強細胞的殺傷活性和體外存活時間。研究發現，IL-15可誘導NK細胞表達更多的殺傷相關受體（如NKG2D、NKp46），并增加穿孔素和顆粒酶的分泌量，從而提升對腫瘤細胞的殺傷效率。此外，interleukin-12（IL-12）、interleukin-18（IL-18）等細胞因子常與IL-2或IL-15聯合使用，形成“細胞因子雞尾酒”，進一步增強NK細胞的活化狀態和細胞毒性。例如，IL-12可激活NK細胞產生γ-干擾素（IFN-γ），IFN-γ不僅能直接抑制腫瘤細胞生長，還能招募其他免疫細胞（如樹突狀細胞、T細胞）形成免疫協同效應，提升整體免疫治療效果。
除上述主要成分外，培養基中的其他添加物也對NK細胞活性具有重要調節作用。抗生素（如青霉素、鏈霉素）的添加可預防細菌污染，保證培養體系的無菌環境，但高濃度抗生素可能對NK細胞產生毒性，抑制細胞增殖，因此需嚴格控制其使用濃度。緩沖劑（如HEPES、碳酸氫鈉）可維持培養基pH值穩定在7.2-7.4的適宜范圍，避免pH值波動對細胞酶活性和膜電位的影響。此外，一些研究還發現，添加特定的中藥提取物（如黃芪多糖）或小分子化合物（如褪黑素），可通過調節細胞內氧化應激水平或信號通路，進一步提升NK細胞的增殖能力和殺傷活性，為培養基優化提供了新的方向。
NK細胞培養基的成分組成是影響細胞活性的關鍵因素，基礎營養物質為細胞提供能量和原料，血清或血清替代物調節生長微環境，細胞因子調控細胞增殖和功能活化，其他添加物則保障培養體系的穩定和無菌。隨著細胞治療技術的不斷發展，對NK細胞培養基的要求將更加嚴格，未來研究需進一步優化成分組合，開發無血清、無動物源成分的標準化培養基，同時深入探索成分間的協同作用機制，為高效制備高質量的臨床級NK細胞提供技術支撐，推動NK細胞免疫治療在臨床上的廣泛應用。
更新時間：2025-09-17
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