NK 细胞是一种淋巴细胞（白细胞），是人体现有免疫系统的一部分。NK 细胞在血液中巡逻，寻找病原体和不健康的细胞。NK 细胞能够直接对癌细胞产生细胞毒性并使其死亡，从而阻止癌症的生长和扩散。人体 NK 细胞通常占外周血白细胞的 5%–15%。NK 细胞在骨髓、肝脏、子宫、脾脏和肺部也相对丰富。
NK 细胞在体内的主要功能是杀灭不健康和被感染的细胞。NK 细胞还负责检测和控制癌症的早期迹象。NK 细胞也存在于胎盘中，可能在妊娠中发挥重要作用。
NK 细胞在体内和血液中巡逻，寻找病毒、细菌、异物和不健康的细胞。NK 细胞的职责是识别病原体，并向其他 NK 细胞发出信号，使其聚集到病原体周围。NK 细胞将一种毒性物质（细胞因子和趋化因子）直接输送到病原体或不健康细胞。该毒性物质会穿透病原体或不健康细胞的膜，导致其死亡。NK 细胞还会释放一种激素，向其他免疫细胞发出信号，使其进入该区域并清除不健康细胞的残余。
衰老会损害 NK 细胞。
随着年龄增长，NK 细胞产生的细胞因子和趋化因子等免疫相关分泌物减少，因此：
- NK 细胞杀伤癌细胞的效力降低
- 清除衰老（不活跃）细胞的效力降低
- 抵抗细菌、病毒和真菌感染的效力降低
一项研究发现，年长受试者的淋巴细胞总数明显低于年轻受试者。此外，年长受试者的 NK 细胞表达出更高水平的衰老标志物，意味着其活性不如年轻受试者的 NK 细胞。年长受试者按细胞计算的基线 NK 细胞活性也低于年轻受试者。
NK 细胞与癌症
NK 细胞在 40 多年前被鉴定为具有先天溶解肿瘤细胞能力的特殊淋巴细胞。NK 细胞可通过释放含颗粒酶和穿孔素的细胞毒素以及通过死亡受体介导的途径来触发靶向癌细胞死亡。NK 细胞还通过分泌趋化因子和细胞因子发挥免疫调节功能。常规 NK 细胞是寿命较短、缺乏抗原特异性的先天淋巴细胞，这使得针对特定癌症进行靶向治疗较为困难。
一项针对日本普通人群、历时 11 年、严格使用多种相关生化和免疫学标志物的研究表明，外周 NK 细胞细胞毒活性升高与癌症风险降低呈正相关，反之亦然，这提示天然免疫应答对肿瘤具有一定重要性。总体而言，相较于治疗特定癌症，NK 细胞在血液系统恶性肿瘤和癌症的普遍预防方面被证明更为有效。
NK 细胞的抗肿瘤活性
患者体内现有的 NK 细胞水平如何影响肿瘤的形成？多项研究报告称，NK 细胞功能缺陷的个体癌症发病率更高。在另一项研究中，NK 细胞活性受损的突变小鼠以及接受 NK 细胞耗竭抗体处理的小鼠，被报道显示出更高的肿瘤生长和转移率。此后，许多研究均报告了癌症患者 NK 细胞功能低下的情况，并已有病例报告发表关于 NK 细胞缺陷的情况，其特征为 NK 细胞缺失或功能丧失，或由基因突变所致，提示与更高的恶性肿瘤发生率有关。在小鼠中，基于抗体介导的 NK 细胞耗竭研究表明，NK 细胞能够控制可移植肿瘤的生长和转移。
NK T 细胞
NK 细胞与 NKT 细胞之间的关键区别在于：NK 细胞不具有抗原特异性受体，而 NKT 细胞具有抗原特异性受体。
自然杀伤 T（NKT）细胞是 T 细胞的一个独特亚群。NKT 细胞具有产生强大抗肿瘤反应的能力，因此已成为开发有效癌症免疫疗法的重点方向之一。NKT 细胞可以直接诱导肿瘤细胞和受感染细胞死亡。研究表明，NKT 细胞在自身免疫性疾病、感染、移植免疫学和癌症中发挥关键作用。自然杀伤 T（NKT）细胞是同时具有 T 细胞和 NK 细胞形态与功能特征的 T 系细胞。在外周血、脾脏、肝脏、胸腺、骨髓和淋巴结等 T 细胞和 NK 细胞存在的部位，几乎都能发现少量 NKT 细胞。NKT 细胞被激活后，无需先分化为效应细胞即可立即开始分泌细胞因子。
NKT 细胞反应的迅速性使其成为抵御某些细菌和病毒感染最早期先天防线中的重要参与者。NKT 细胞主要负责针对病原体和自身抗原（正常体内成分的抗原）产生免疫反应。此外，它们还参与肿瘤排斥、自身免疫性疾病的控制以及免疫监视。根据免疫信号的性质，NKT 细胞可能产生促炎或抗炎细胞因子。
在癌症中，NKT 细胞被认为在免疫监视中发挥作用。此外，在实验模型中，当受到合成激动剂刺激时，NKT 细胞还可作为抗肿瘤免疫的强效激活者。