Tsütotoksiline T-rakk on teatud tüüpi valgeverelibled, mis osalevad immuunsüsteemi reaktsioonis infektsioonidele ja vigastustele. Neid rakke tuntakse mitme nime all, sealhulgas CD8-rakud, tapja-T-rakud, tsütolüütilised rakud ja tsütotoksilised T-lümfotsüüdid. Tsütotoksilise T-raku esmane roll on tappa peremeesrakke, mis on nakatunud viiruste ja rakusiseste parasiitide või bakteritega, samuti on nad võimelised tapma kasvajarakke.
Üldiselt arenevad tsütotoksilised rakud luuüdis vereloome tüvirakkudest. Need on rakud, mis on võimelised arenema mis tahes tüüpi valgelibledeks. Ebaküpsed tsütotoksilised rakud migreeruvad väikesesse organisse, mida nimetatakse harknääreks, kus nad küpsevad rakkudeks, mis on funktsionaalsed, kuid mida nimetatakse “naiivseteks”, kuna nad ei ole veel immunoloogiliselt aktiivsed. Iga tsütotoksilise T-raku pind on kaetud retseptoritega, mis on spetsiifilised väikese valguosa suhtes. Iga raku retseptori tüüp on ainulaadne ja iga rakk aktiveerub ainult selle valguosa juuresolekul, mille selle retseptorid ära tunnevad.
Aktiivse infektsiooni ajal aktiveeruvad erinevat tüüpi immuunrakud ja hakkavad hävitama patogeene ja nakatunud peremeesrakke. Nende hulka kuuluvad makrofaagid, looduslikud tapjarakud ja abistaja-T-rakud. Kui nakkus on viirus või muu rakusisene patogeen, aktiveeritakse teatud tüüpi immuunvastus, mida nimetatakse raku poolt vahendatud vastuseks. Seda tüüpi immuunvastus aktiveerib tsütotoksilisi T-rakke, mis on võimelised nakatunud peremeesrakke sihtima ja suure spetsiifilisusega tapma.
Kui naiivne tsütotoksiline T-rakk aktiveeritakse, hakkab see läbima kloonilist laienemist, mis tähendab, et rakk hakkab jagunema, et toota rohkem täpselt sarnaseid rakke. Kloonide laienemise faasi lõpus on immuunsüsteem relvastatud miljonite uute aktiivsete rakkudega, millel kõigil on retseptorid, mis on spetsiifilised kehasse tungiva patogeeni suhtes. See spetsiifilisus on oluline, sest ilma selleta ründaksid tapja-T-rakud nii terveid kui ka nakatunud rakke.
Äsja aktiivsed rakud hakkavad kehas ringi liikuma, rändades nakkuskohta. Kui tsütotoksiline T-rakk puutub kokku nakatunud rakkudega, lukustub see oma sihtmärgile ja vabastab hävitavaid kemikaale, mida nimetatakse perforiiniks, granulüsiiniks ja gransüümideks. Perforiin rebib sihtraku membraani väikesed augud, võimaldades teistel kemikaalidel siseneda. Gransüümid ja granulüsiin on ensüümid, mis sihtrakku sisenedes käivitavad keemiliste reaktsioonide kaskaadi, mis lõpuks põhjustab raku surma.
Tsütotoksilised T-rakud on võimelised tapma nii kasvajarakke kui ka nakatunud rakke. Seda seetõttu, et kasvajarakud kaetakse sageli ebanormaalsete valkudega, mida terved rakud ei tooda. Kõik tsütotoksilised T-rakud, mille retseptorid tunnevad spetsiifiliselt ära ebanormaalsed valgud, võivad aktiveeruda kasvajarakkude hävitamiseks, aidates seeläbi vähendada vähi tekke tõenäosust. Mõned eksperimentaalsed vähiravimeetodid püüavad seetõttu aktiveerida organismi immuunvastust oma vähirakkudele, kuid seda tüüpi ravi edukuse määr on väga erinev.