Natural Killer (NK)-cellen zijn een soort witte bloedcellen die een cruciale rol spelen in het menselijke immuunsysteem. Ze zijn gespecialiseerd in het opsporen en vernietigen van met virussen geïnfecteerde of kankercellen. In tegenstelling tot andere immuuncellen kunnen NK-cellen functioneren zonder voorafgaand contact met doelcellen, waardoor ze een belangrijke eerste verdedigingslinie vormen tegen nieuwe bedreigingen.

Een onderzoeksteam onder leiding van professor Tian Zhigang en professor Peng Hui van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China (USTC) aan de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS), in samenwerking met professor Zhang Zemin van de Universiteit van Peking, heeft de veranderingen in natuurlijke killercellen (NK) in verschillende soorten kanker en weefsels opgehelderd. Ze identificeerden een specifieke subpopulatie van NK-cellen die abnormale antitumorfuncties vertonen en die vooral gedijen in de micro-omgeving van de tumor. Hun bevindingen zijn onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Cell.

NK-cellen, genoemd naar hun vermogen om kankercellen direct te doden, zijn een sterke concurrent geworden op het gebied van immunotherapie en vertonen een uitstekende werkzaamheid bij de behandeling van bloedkanker. De heterogeniteit van NK-cellen, met variërende fenotypes en functies in verschillende weefselmicro-omgevingen, vormt echter uitdagingen voor hun toepassing bij de behandeling van solide tumoren.

De teams van professor Tian en professor Peng bestuderen al jaren de heterogeniteit van NK-cellen in verschillende weefsels. In deze studie verzamelden de onderzoekers een uitgebreide eencellige transcriptoomdataset die 24 soorten kanker omvat, waaronder in totaal 1.223 monsters van 716 patiënten en 47 gezonde individuen. Voor het eerst identificeerden ze vijf verschillende CD56brightCD16loNK-celsubtypen en negen CD56dimCD16hiNK-celsubtypen op een alomvattend pan-kankerniveau. De fenotypische en functionele diversiteit van deze isovormen is zorgvuldig gekarakteriseerd.

Door deze uitgebreide dataset te integreren, observeerden de onderzoekers voorkeuren voor de samenstelling van het NK-celsubtype bij alle soorten kanker. Met name de verdeling van NK-celsubtypen in tumoren, aangrenzende weefsels en perifeer bloed vertoonde significante verschillen. Met behulp van geavanceerde bio-informaticatechnieken hebben de onderzoekers vastgesteld dat het RGS1-gen in hoge mate tot expressie komt in niet-bloed-NK-cellen. Op transcriptioneel niveau vertoont RGS1 een significante specificiteit en gevoeligheid vergeleken met traditionele weefselresidente markers.

Door de micro-omgeving van de tumor te onderzoeken, vonden de onderzoekers een groep DNAJB1+CD56dimCD16hiNK-cellen die zeer verrijkt waren met tumorproblemen. Analyse van deze groep bracht een disfunctioneel fenotype aan het licht met verminderde cytotoxiciteit, verhoogde remmende receptoren en verhoogde niveaus van stressgerelateerde eiwitten. Dit subtype wordt "tumor-geassocieerde NK-cellen" (TaNK-cellen) genoemd en ondermijnt het traditionele inzicht dat een grotere overvloed aan NK-cellen gunstig is voor kankerpatiënten. Daarentegen vertonen TaNK-cellen een sterke associatie met een slechte prognose bij verschillende soorten kanker en zijn ze aanzienlijk resistent tegen immunotherapie.

Bovendien ontdekten de onderzoekers dat LAMP3+ dendritische cellen (DC’s) belangrijke regulatoren zijn van de NK-celfunctie. Analyse van ruimtelijke distributiegegevens toonde aan dat NK-cellen die zich dicht bij LAMP3+DC's bevonden, verzwakte cytotoxische activiteit vertoonden. Deze waarneming suggereert dat LAMP3+DC een abnormale regulatie van de NK-celfunctie in de micro-omgeving van de tumor kan uitoefenen.