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Henry Ogbomo

• Natural killer (NK) cells are white blood lymphocytes of the innate immune system that have diverse biological functions, including recognition and destruction of certain microbial infections and neoplasms [1]. NK cells comprise ~ 10% of all circulating lymphocytes and are also found in peripheral tissues including the liver, peritoneal cavity and placenta. Resting NK cells circulate in the blood, but, following activation by cytokines, they are capable of extravasation and infiltration into most tissues that contain pathogen-infected or malignant cells [2-5]. NK cells discriminate between normal and abnormal cells (infected or transformed) through engagement and dynamic integration of multiple signaling pathways, which are initiated by germline-encoded receptors [6-8]. Healthy cells are protected from NK cell-mediated lysis by expression of major histocompatibility complex (MHC) class I ligands for NK cell inhibitory receptors [6, 9]. The MHC is a group of highly polymorphic glycoproteins that are expressed by every nucleated cell of vertebrates, and that are encoded by the MHC gene cluster. The human MHC molecules are termed human leucocyte antigen (HLA)-A, B and C molecules. Every NK cell expresses at least one inhibitory receptor that recognizes a self-MHC class I molecule. So, normal cells that express MHC class I molecules are protected from self-NK cells, but transformed or infected cells that have down-regulated MHC class I expression are attacked by NK cells [10]. There are 2 distinct subsets of human NK cells identified mainly by cell surface density of CD56. The majority (approximately 90%) of human NK cells are CD56dimCD16bright and express high levels of FcγRIII (CD16), whereas a minority (approximately 10%) are CD56brightCD16dim/- [11]. Resting CD56dim NK cells are more cytotoxic against NK-sensitive targets than CD56bright NK cells [12]. However, after activation with interleukin (IL)-2 or IL-12, CD56bright cells exhibit similar or enhanced cytotoxicity against NK targets compared to CD56dim cells [12-14]. The functions of NK cells are regulated by a balance of signals (Fig. 1.1). These are transmitted by inhibitory receptors, which bind MHC class I molecules, and activating receptors, which bind ligands on tumors and virus-infected cells [15]. These receptors are completely encoded in the genome, rather than being generated by somatic recombinations, like T- and B-cell receptors.
• Schnelle, empfindliche und material-sparende Methoden zur Messung der zytolytischen Aktivität natürlicher Killerzellen (NK), eine wichtige Determinante der NK Zell Funktion, sind entscheidend für die Analyse der physiologischen Funktion, als auch für die pathologisch veränderten Zustände des Immunsystems. Den Goldstandard für die Messung zellvermittelter Zytotoxizität stellt das Chromium (51Cr) oder Europium (Eu3+) release assay dar. Allerdings stellt die Messung der Zielzelllyse mittels dem 51Cr oder Eu3+ release assay eine zeitaufwendige Methode dar und die notwendige Markierung der Zielzellen mit radioaktiven Substanzen bedeutet eine drastische Manipulation. Darüber hinaus kommt es aufgrund der vielen Zellen, die für den Test benötigt werden, zu hohen Hintergrundwerten. Verschiedene andere Methoden zur Messung von Zell Zytotoxizität sind widersprüchlich und weisen zahlreiche Mängel auf. Im Verlauf dieser Forschungsarbeit wurde zur Messung der zytolytischen Aktivität von Interleukin (IL)-2-aktivierten NK Zellen gegen die NK Zell sensitive erythroleukämische Zelllinie K562 erstmals die hoch empfindliche gekoppelte Lumineszenz Methode (coupled luminescent method (CLM)) etabliert. Diese Methode basiert auf der Messung der Glyceraldehyd-3-phosphat-dehydrogenasefreisetzung (G3PDH) aus lysierten Zielzellen. Zur Validierung der CLM wurden NK-resistente Neuroblastom (NB) Zellen verwendet. Alle getesteten NB Zelllinien (UKF-NB-2, UKF-NB-3, UKF-NB-4 and UKF-NB-2rVCR10) wurden durch IL-2 aktivierte NK Zellen lysiert. Im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden wie 51Cr oder Eu3+, ist es bei der CLM nicht nötig eine Vorbehandlung der Zielzellen mit radioaktiven oder toxischen Substanzen vorzunehmen. CLM stellt daher eine hochsensible, sichere und materialsparende Methode zur Messung von NK Zellen dar.