Các tế bào sát thủ tự nhiên liên tục tuần tra khắp cơ thể như một phần của mạng lưới giám sát tự nhiên của hệ thống miễn dịch , tìm kiếm các tế bào có dấu hiệu nhiễm trùng, tổn thương, tăng trưởng bất thường hoặc căng thẳng tế bào.

Các tế bào khỏe mạnh thường hiển thị các tín hiệu phân tử cho tế bào NK biết rằng chúng thuộc về cơ thể và không nên bị tấn công. Các tế bào ung thư, nhiễm virus, bị căng thẳng hoặc lão hóa có thể mất một số tín hiệu bảo vệ bình thường này hoặc phát triển các tín hiệu căng thẳng bất thường trên bề mặt của chúng. Tế bào NK sử dụng sự kết hợp của các thụ thể kích hoạt và ức chế để phát hiện những thay đổi này và xác định xem một tế bào có thể gây ra mối đe dọa tiềm tàng hay không.

Khi tế bào NK nhận diện một tế bào bất thường dễ bị tấn công, nó có thể gắn trực tiếp vào mục tiêu và tạo liên kết chặt chẽ, qua đó truyền các phân tử gây độc tế bào của mình.

Tế bào NK sau đó giải phóng perforin và granzyme . Perforin giúp các protein gây độc tế bào này xâm nhập vào tế bào đích, trong khi granzyme kích hoạt các con đường nội bào dẫn đến apoptosis — một hình thức chết tế bào theo chương trình có kiểm soát.

Tế bào NK cũng có thể sử dụng các cơ chế bổ sung để loại bỏ các tế bào bất thường dễ bị tổn thương, bao gồm các con đường thụ thể gây chết và độc tính tế bào phụ thuộc kháng thể (ADCC) , trong đó tế bào NK nhận diện các tế bào đích được phủ kháng thể.

Điều quan trọng cần lưu ý là tế bào NK không nhất thiết phải chết sau khi tiêu diệt mục tiêu. Nó có thể tách ra và tiếp tục hoạt động giám sát miễn dịch , có khả năng nhận biết và tấn công thêm các tế bào bất thường dễ bị tổn thương khác.

Sự kết hợp giữa khả năng nhận diện nhanh chóng, độc tính nhắm mục tiêu và khả năng giám sát miễn dịch liên tục là điều khiến tế bào NK trở nên đặc biệt thú vị trong các lĩnh vực liệu pháp miễn dịch ung thư, hỗ trợ miễn dịch và nghiên cứu tế bào lão hóa.