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选购指南高效扩增与功能维持:人外周来源T细胞体外培养指南

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👁 17,562 次浏览 🗓 2026-10-09 源站内容 ID:1988132426346156032

01免疫细胞的来源和分类免疫细胞的来源免疫细胞均起源于骨髓中的造血干细胞(Hematopoietic Stem Cells,HSCs)。造血干细胞具备自我更新能力和多向分化潜能,可通过“髓系分化”和“淋巴系分化”两大路径,逐步分化为所有类型的免疫细胞,最终分布到外周免疫器官(如淋巴结、脾脏、黏膜相关淋巴组织)或外周血中,执行免疫功能。免疫细胞的分类免疫细胞是

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免疫细胞的来源和分类

免疫细胞的来源

免疫细胞均起源于骨髓中的造血干细胞(Hematopoietic Stem Cells,HSCs)。造血干细胞具备自我更新能力和多向分化潜能,可通过“髓系分化”和“淋巴系分化”两大路径,逐步分化为所有类型的免疫细胞,最终分布到外周免疫器官(如淋巴结、脾脏、黏膜相关淋巴组织)或外周血中,执行免疫功能。

免疫细胞的分类

免疫细胞是人体免疫系统的核心组成部分,主要分为先天性免疫细胞(固有免疫细胞)和适应性免疫细胞两大类。两类细胞功能互补,前者负责快速响应病原体入侵,后者负责精准识别并长期记忆特定病原体,共同构成人体的免疫防御体系。

图1.免疫细胞的分类

02

T细胞

T细胞的概念

T淋巴细胞,简称T细胞,是人体适应性免疫系统的核心细胞,属于白细胞的一种,因需在胸腺(Thymus,“T”即源于此)中分化成熟而得名。它起源于骨髓造血干细胞,成熟后分布在血液、淋巴结、脾脏等外周免疫器官,主要通过表面的“T细胞抗原受体(TCR)”精准识别病原体(如病毒、细菌)或异常细胞(如癌细胞)。

T细胞的分类

T细胞的分类核心依据功能、表面标志物、活化状态等维度,不同亚群在免疫应答中分工明确,共同构成精准的免疫防御与调控网络,主要分类如下:

按表面核心标志物(CD4/CD8)分类
  • CD8⁺ T细胞:直接杀伤受感染细胞和癌细胞的“杀手”。

  • CD4⁺T细胞:通过分泌信号分子来协调其他免疫细胞行动的“指挥官”。

按活化状态分类
  • 初始T细胞(Naive T cells):未接触过特异性抗原,长期存在于外周免疫器官,表面表达CD45RA,接触抗原后需双重信号激活,启动“初次免疫应答”(反应慢、强度弱)。

  • 效应T细胞(Effector T cells):当初始T细胞被抗原激活后,会大量增殖并分化为效应T细胞,它们离开淋巴器官,迁移到感染部位去直接执行清除病原体的任务。

  • 记忆T细胞(Memory T cells):初次免疫应答后留存的T细胞,表面表达CD45RO,可长期存活;再次接触相同抗原时,能快速活化、增殖为效应细胞,启动“二次免疫应答”(反应快、强度强),是疫苗长期保护的核心机制。

按T细胞受体(TCR)类型分类
  • αβ T细胞:占外周血T细胞的90%-95%,TCR由α、β链组成,需依赖MHC分子识别抗原,是适应性免疫核心,应对感染和肿瘤。

  • γδ T细胞:仅占5%-10%,TCR由γ、δ链组成,不依赖MHC,直接识别抗原,多在黏膜组织,快速响应感染和肿瘤,兼具固有免疫特性。

按免疫调控功能分类
  • 辅助性T细胞(Th):不直接杀伤,通过分泌不同细胞因子(如IFN-γ、IL-4),辅助激活B细胞、增强杀伤细胞功能,调控细胞免疫和体液免疫。

  • 细胞毒性T细胞(CTL):直接杀伤靶细胞,通过释放穿孔素、颗粒酶或Fas/FasL途径,清除病毒感染细胞和癌细胞。

  • 调节性T细胞(Treg):抑制过度免疫,分泌IL-10、TGF-β等,防止免疫攻击自身组织,预防自身免疫病。

图2. T细胞各亚群分型[1]

T细胞的作用机制

T细胞作用流程可简化为“识别→活化→执行→记忆”4步,核心逻辑是精准识别目标后,通过分工清除病原体并留存长期保护能力。

抗原识别(启动)
  • 抗原呈递细胞(APC)吞噬处理病原体,将其分解为抗原肽,再结合自身MHC分子,形成“抗原肽-MHC复合物”并展示在表面。

  • T细胞通过表面TCR特异性结合该复合物,同时CD4/CD8分子匹配APC的MHCⅡ/Ⅰ类分子,完成抗原识别。

活化增殖(备战)
  • 需双重信号激活:一是TCR结合复合物(确保特异性),二是APC的B7分子结合T细胞的CD28。

  • 激活后,T细胞在IL-2等细胞因子作用下增殖,分化为大量效应T细胞和少量记忆T细胞。

执行效应(清除)
  • 细胞毒性T细胞(CTL):释放穿孔素、颗粒酶,或通过Fas/FasL途径,直接杀伤感染细胞、癌细胞。

  • 辅助性T细胞(Th):分泌细胞因子,如Th1增强巨噬细胞吞噬、Th2促进B细胞产抗体,调控免疫应答。

  • 调节性T细胞(Treg):分泌IL-10、TGF-β,抑制过度免疫,避免损伤自身组织。

形成记忆(长期保护)
  • 多数效应T细胞完成任务后凋亡,少数分化为记忆T细胞,长期存活且保留抗原识别能力。

  • 相同抗原再次入侵时,记忆T细胞可快速分化为效应T细胞,启动更强更快的二次免疫应答,这是疫苗保护的核心。

T细胞在疾病中的作用

T细胞在感染性疾病、自身免疫性疾病、肿瘤、移植排斥反应四类核心疾病中作用有关键的作用。感染性疾病里,其可通过CTL杀伤病毒感染细胞、辅助调控清除细菌;自身免疫性疾病因T细胞亚群失衡,引发免疫系统攻击自身组织;肿瘤中,CTL能杀肿瘤细胞却易被微环境抑制,可通过CAR-T、TIL等疗法改造激活T细胞来治疗;移植排斥反应中,T细胞会攻击移植物,监测其数量功能可早发现排斥反应、指导调整免疫抑制剂以提升移植成功率。

T细胞是我们抵御感染的勇士、对抗肿瘤的哨兵,但一旦失控,也会成为攻击自身的叛军或造成毁灭性炎症的暴徒。现代医学正致力于“扬其长、避其短”,通过调节T细胞的功能来治疗各种疾病。

图3. γδ T细胞的抗肿瘤和促肿瘤免疫作用[2]

03

外周来源T细胞

什么是外周来源T细胞

外周来源T细胞是指成熟T细胞离开胸腺后,在外周免疫器官和组织中定居、增殖和分化而来的T细胞群体。

外周来源T细胞根据表面受体和功能的不同,可细分为多种亚型,如辅助性T细胞(Th1、Th2、Th17等)、细胞毒性T细胞(CTL)以及调节性T细胞(Treg)等。这些不同亚型的T细胞各司其职,协同作用,共同维护机体内环境的稳定,在免疫防御、免疫监视和免疫自稳等过程中发挥着关键作用。

人外周来源T细胞的培养

人外周来源T细胞的培养指的是在体外条件下,模拟体内环境,使从外周免疫组织/体液中分离出的T细胞存活、增殖并可能分化为特定功能亚群的技术。具体流程如下:

第一步:细胞分离与制备

1)来源:外周静脉血(最便捷,临床常用)、脐带血、外周淋巴结或脾脏组织(需手术获取,较少用)。

2)分离外周血单个核细胞(PBMCs):使用密度梯度离心法(常用Ficoll试剂),将全血中的红细胞、粒细胞等与密度较轻的单核细胞(包括淋巴细胞)分离开。

3)T细胞富集:用免疫磁珠分选法(MACS)或流式细胞术分选,通过识别T细胞表面特异性标志物(如CD3),去除B细胞、单核细胞等杂质,富集高纯度T细胞。

第二步:T细胞活化

T细胞需“双信号+细胞因子”刺激才能活化,模拟体内抗原识别和协同激活过程,常用刺激体系如下:

1)第一信号(抗原模拟):用抗人CD3单克隆抗体(如OKT3)包被培养板,或结合磁珠,模拟TCR与抗原肽-MHC复合物的结合,触发T细胞初步激活。

2)第二信号(协同刺激):加入抗人CD28单克隆抗体,模拟APC表面B7分子与T细胞CD28的结合,确保T细胞完全活化。

3)细胞因子(增殖支持):添加IL-2(核心细胞因子,促进T细胞增殖)、IL-7/IL-15(维持T细胞存活、减少凋亡),部分场景会加IL-12(诱导Th1分化)或IL-4(诱导Th2分化),调控T细胞亚型。

第三步:体外扩增与维持

1)培养条件:

培养基:RPMI1640或DMEM,添加10%胎牛血清(FBS)或人血清,以及青霉素/链霉素。

环境:37°C,5% CO₂的细胞培养箱。

2)维持培养:

每2-3天观察细胞密度和状态。

进行半量换液:吸走一半旧培养基,补充等量的新鲜培养基和细胞因子。

监测细胞密度(维持1×10⁶-2×10⁶ cells/mL),避免密度过高导致营养不足或凋亡。

第四步:检测与分析

培养一段时间后(通常5-14天),可以对细胞进行分析:

1)表型分析:

通过流式细胞术检测细胞表面标志(如CD4,CD8)和胞内细胞因子。

2)功能分析:

增殖能力:CFSE染色示踪增殖。

细胞毒性:检测CD8⁺ T细胞杀伤靶细胞的能力。

细胞因子分泌:ELISPOT或流式细胞内染色检测IFN-γ,IL-4等。

人外周来源T细胞培养常用细胞因子

在外周来源T细胞(如外周血T细胞)的体外培养中,细胞因子是调控T细胞存活、活化、增殖、分化及功能维持的核心信号分子,其作用贯穿从“静息态T细胞激活”到“大规模扩增”再到“功能表型维持”的全过程。不同细胞因子通过特异性结合T细胞表面受体,启动下游信号通路,实现对T细胞生物学行为的精准调控。

细胞因子

核心功能

IL-2

(白细胞介素-2)

-T细胞核心增殖因子:激活T细胞内JAK-STAT通路,促进细胞周期进展;

-维持T细胞存活,抑制活化诱导凋亡;

-增强细胞毒性T细胞(CTL)和NK细胞的杀伤活性。

IL-7

(白细胞介素-7)

-维持T细胞稳态与存活:减少T细胞在长期培养中的凋亡;

-促进记忆性T细胞生成,避免终末耗竭;

-对初始T细胞增殖更友好。

IL-15

(白细胞介素-15)

-类似IL-2的增殖作用,但更偏向细胞毒性T细胞(CD8⁺ T)和NK细胞;

-诱导T细胞向“效应记忆型”(TEM)分化,增强其抗肿瘤杀伤活性;

-不依赖IL-2受体α链(CD25),可激活CD25低表达的T细胞。

IL-12

(白细胞介素-12)

-诱导T细胞向Th1亚型分化(分泌IFN-γ),增强细胞免疫应答;

-显著提升T细胞和NK细胞的IFN-γ分泌量,强化抗肿瘤/抗病毒活性;

-抑制Th2亚型分化(避免体液免疫偏向)。

IL-21

(白细胞介素-21)

-促进T细胞增殖,尤其增强滤泡辅助T细胞(Tfh)分化;

-强化CTL和NK细胞的杀伤活性,诱导其表达穿孔素、颗粒酶;

-抑制Treg细胞(调节性T细胞)增殖,减少免疫抑制。

04

翌圣HiActi®细胞因子

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产品数据

Bioactivity of human IL-2

图4. Recombinant Human IL-2 stimulates proliferation of CTLL-2 cells. The specific activity is ≥ 1 × 107 IU/mg.

Bioactivity of human IL-7

图5. The ED50 as determined by a cell proliferation assay using PHA-activated human peripheral blood lymphocytes (PBL) is less than 1 ng/mL, corresponding to a specific activity of > 1 × 106 IU/mg.

Bioactivity of human IL-15

图6. The ED50 as determined by a cell proliferation assay using murine CTLL-2 cells is less than 0.5 ng/mL, corresponding to a specific activity of > 2.0 × 106 IU/mg.

05

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参考文献
1. Maecker HT, McCoy JP, Nussenblatt R. Standardizing immunophenotyping for the Human Immunology Project. Nature Reviews Immunology 2012; 12(3):191-200.
2. Sun L, Su Y, Jiao A, Wang X, Zhang B. T cells in health and disease. Signal Transduction and Targeted Therapy 2023; 8(1).

06

细胞因子选购指南

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