Ένα φυσικό φονικό κύτταρο (NK) είναι μέρος του ανοσοποιητικού συστήματος του σώματος και εμπλέκεται στην καταστροφή των καρκινικών κυττάρων ή κυττάρων που έχουν μολυνθεί από ιούς. Τα κύτταρα ΝΚ μπορούν να σκοτώσουν τα ίδια τα κύτταρα του σώματος, επομένως η δραστηριότητα των κυττάρων ΝΚ ρυθμίζεται προσεκτικά από το ανοσοποιητικό σύστημα. Τα φυσικά κύτταρα δολοφόνοι μπορούν να αναγνωρίσουν και να στοχεύσουν μολυσμένα και καρκινικά κύτταρα, αλλά κανονικά δεν επιτίθενται σε υγιή κύτταρα.
Ένα κύτταρο ΝΚ είναι ένας τύπος λεμφοκυττάρων, ή λευκών αιμοσφαιρίων, που παράγεται από τον μυελό των οστών και αποτελεί μέρος του έμφυτου ανοσοποιητικού συστήματος και όχι του προσαρμοστικού ανοσοποιητικού συστήματος. Το προσαρμοστικό ανοσοποιητικό σύστημα δημιουργεί μια εξειδικευμένη απόκριση σε έναν συγκεκριμένο τύπο ή στέλεχος μολυσμένου οργανισμού και το έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα ανταποκρίνεται σε μη ειδικές απειλές προσβάλλοντας κύτταρα που δεν αναγνωρίζει ως υγιή ανθρώπινα κύτταρα. Αυτά μπορεί να είναι παθογόνα, όπως επιβλαβή βακτήρια, ή μπορεί να είναι ανθρώπινα κύτταρα που δεν λειτουργούν κανονικά λόγω μόλυνσης ή μετάλλαξης. Το έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα μπορεί να θεωρηθεί ως η πρώτη γραμμή άμυνας του σώματος, που τίθεται σε δράση ενώ οργανώνεται μια πιο συγκεκριμένη άμυνα και τα κύτταρα ΝΚ παίζουν ουσιαστικό ρόλο.
Το κύτταρο ΝΚ έχει δύο τύπους υποδοχέων, δομές που μπορούν να συνδεθούν με μόρια που υπάρχουν στην επιφάνεια ενός κυττάρου. Υπάρχει ένας ενεργοποιητικός υποδοχέας που προτρέπει το κύτταρο ΝΚ να σκοτώσει ένα κύτταρο όταν δεσμεύεται σε οποιοδήποτε από τα διάφορα μόρια που υπάρχουν στην επιφάνεια αυτού του κυττάρου και ένας ανασταλτικός υποδοχέας που υπερισχύει του σήματος “θανάτωσης” όταν δεσμεύεται σε ένα μόριο που ονομάζεται σύμπλοκο μείζονος ιστοσυμβατότητας I (MHC-I), το οποίο θα υπήρχε στην επιφάνεια ενός κανονικού κυττάρου. Τα κύτταρα που είναι καρκινικά ή που έχουν μολυνθεί με έναν ιό συνήθως αποτυγχάνουν να παράγουν MHC-I, επομένως τα κύτταρα ΝΚ που συναντούν ένα τέτοιο κύτταρο δεν θα λάβουν το ανασταλτικό σήμα και θα σκοτώσουν το κύτταρο.
Τα φυσικά φονικά κύτταρα σκοτώνουν ένα μολυσμένο ή καρκινικό κύτταρο απελευθερώνοντας δύο τύπους χημικών ουσιών. Οι περφορίνες δημιουργούν μικρούς πόρους στην επιφάνεια του κυττάρου και στη συνέχεια ένζυμα γνωστά ως granzymes περνούν μέσα από τους πόρους στο κύτταρο, διεγείροντας την απελευθέρωση περαιτέρω ενζύμων που σκοτώνουν το κύτταρο με απόπτωση, η οποία είναι προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος. Κατά τη διάρκεια της απόπτωσης, το κύτταρο συρρικνώνεται και θραύσματα, με κάθε θραύσμα κυττάρου να περιέχεται σε μια μεμβράνη. Αυτό εμποδίζει την απελευθέρωση ιών ή επιβλαβών ουσιών όταν το κύτταρο πεθαίνει. Τα κυτταρικά θραύσματα σφουγγαρίζονται από άλλα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος γνωστά ως φαγοκύτταρα.
Δύο άλλοι τύποι χημικών ουσιών απελευθερώνονται επίσης από τα κύτταρα ΝΚ. Αυτές ονομάζονται κυτοκίνες και χημειοκίνες. Συμμετέχουν στην ενεργοποίηση της προσαρμοστικής ανοσολογικής απόκρισης σε λοιμώξεις και άλλες απειλές.
Πολύ σπάνια, μπορεί να εμφανιστεί λευχαιμία ΝΚ κυττάρων που προκύπτει από ανεξέλεγκτο πολλαπλασιασμό σε κύτταρα φυσικών φονέων. Θεωρείται ότι σχετίζεται με μόλυνση από τον ιό Epstein-Barr. Ο ρόλος των κυττάρων ΝΚ σε αυτοάνοσες διαταραχές αποτέλεσε αντικείμενο έρευνας στις αρχές του 21ου αιώνα.