CIK的高效扩增技术

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DC-CIK细胞的制备方法
0 {9 G' F- J& ]6 k【背景】1 R1 K+ u  p% _" T5 C
  CIK是“Cytokine-Induced Killer Cells”的缩写，中文全称为“细胞因子诱导的杀伤细胞”。 CIK是单个核细胞在CD3单抗和多种细胞因子(包括IFN-,IL-2等)的作用下培养获得的一群以CD3+CD56+细胞为主要效应细胞的异质细胞群， 其既具有T淋巴细胞强大的抗肿瘤活性，又具有NK细胞(自然杀伤细胞)的非MHC(主要组织相容性抗原)限制性肿瘤杀伤能力。CIK细胞具有杀瘤活性高、杀瘤谱广，对正常组织毒性低，体外可高度扩增等特点，是目前临床上广泛使用的过继性免疫治疗细胞。
$ K, A8 Z3 l8 Q. u8 B$ ~$ m' S4 JDC是“Dendritic Cells”的缩写，中文全称为“树突状细胞”，因其成熟时伸出许多树突样或伪足样突起而得名。DC是由2011年诺贝尔奖获得者、加拿大籍科学家RalphM. Steinman于1973年发现的，是目前发现的功能最强的抗原递呈细胞(Antigen Presenting Cells, APC)。已证实，DC是唯一能够显著刺激初始T细胞(Naïve T cells)增殖的APC，而其它APC(如单核巨噬细胞，B细胞等)仅能刺激已活化的或记忆性的T细胞。DC是机体适应性T细胞免疫应答的始动者，在肿瘤免疫中具有极其重要的作用。
0 `  r( X; N% H1 M6 a, l: r! a     DC-CIK即DC和CIK细胞在体外共培养，然后回输给患者。严格的说，最终的效应细胞是经DC体外活化的CIK细胞。多项研究表明，DC与CIK具有协同作用，共同孵育后，DC表面共刺激分子的表达及抗原递呈能力均明显提高，而CIK的增殖能力和体内外细胞毒活性也得以增强，因此DC-CIK较单独的CIK治疗更为有效。若将肿瘤抗原负载的DC与CIK共培养，可刺激产生肿瘤抗原特异性的T细胞，这样的DC-CIK治疗则兼具特异性和非特异性双重肿瘤杀伤作用，比未负载肿瘤抗原的DC刺激活化的CIK活性更强，常被用于临床和科研。
' K' f4 s7 o3 y% d4 \ 【培养原理】
( T1 @4 n5 _4 @1．DC培养用细胞因子：+ C4 v8 q* J/ x% z% [; r
GM-CSF( 粒细胞巨噬细胞集落刺激因子 ) ：6 Q2 C0 _, o9 p% L! N- `' D
  GM-CSF是一种造血生长因子，在体外可刺激中性粒细胞和巨噬细胞的集落形成，并具有促进早期红巨核细胞、嗜酸性祖细胞增殖和发育的 功能。GM-CSF是最早被鉴定出来对于DC有作用的细胞因子之一。GM-CSF在DC培养中的功能是促进单核细胞向大巨噬样细胞分化，细胞表面MHC II类分子的表达得以提高，从而增强细胞的抗原递呈功能。 此外，GM-CSF还可促进DC的存活。
. V4 M4 Z5 H! s4 iIL-4 ( 白细胞介素- 4)
4 L- S* F# U+ g$ ~' |1 L IL-4在由单核细胞诱导成DC的过程中发挥的作用是抑制巨噬细胞的过度生长，从而引导单核细胞向DC方向分化。若培养体系中不加IL-4，单核细胞将分化为巨噬细胞。同时，IL-4还有降低细胞表面表达CD14分子的能力。CD14表达水平的降低是单核细胞分化为DC的重要标志。GM-CSF和IL-4共同作用可使单核细胞定向分化为未成熟DC(immature DC)，此时的DC具有较强的抗原摄取和加工能力，但抗原递呈能力很弱。细胞表面中度表达MHC I类、II类分子和B7家族分子(CD80, CD86等)，  但不表达CD14。* b+ |9 t; L* p' k# }3 `  U# s- ^
TNF-( 肿瘤坏死因子- )
" e+ K% n. K9 C& K" P% v* R TNF-可下调未成熟DC的巨胞饮作用和表面Fc受体的表达，使细胞内MHC II类分子区室(class II    compartment)消失，但能够上调细胞表面 MHC I类、II类分子和B7家族分子(CD80, CD86等)的表达，使未成熟DC分化为成熟DC(mature DC)，此时DC的抗原摄取和加工能力明显减弱，而抗原递呈能力显著增强，可极强的激活T细胞。  O$ J, h4 Z0 \' q; |; q4 \
2．CIK培养用细胞因子和抗体：  1 Y+ Y$ ~% c; q5 W7 r: r* }9 k8 h! m
CD3 激发型单抗：. q+ l' D4 t3 Q# H" U( a) P7 {. M
T细胞活化的第一信号来自于T细胞表面的受体，即T细胞抗原受体(T cell antigen receptor, TCR)与APC提呈的抗原的特异性结合，也就是T细胞对抗原的特异性识别。TCR是由2条不同肽链构成的异二聚体，在T细胞表面，其与CD3分子通过非共价键结合，形成TCR/CD3复合体。TCR识别特异性抗原后会引起CD3和T细胞表面的辅助受体CD4或CD8分子的胞浆尾部聚集，进而激活与胞浆尾部相连的酪氨酸激酶 (Lck, Fyn和ZAP-70等)，促使CD3分子胞浆区的免疫受体酪氨酸活化基序(immunoreceptor tyrosine-based activation motif, ITAM)中的酪氨酸 (Y)磷酸化。磷酸化的酪氨酸(pY)进一步磷酸化下游含酪氨酸的蛋白，从而引起激酶活化的级联反应(磷脂酰肌醇途径或MAP激酶途径等)，最终通过激活转录因子，使其进入细胞核内，结合于调控T细胞增殖和活化的靶基因(如IL-2和IFN-等)，引起基因的表达和转录，T细胞因而由静止状态转为增殖和活化状态。由上可见，CD3分子在T细胞活化信号的转导中起着极其关键的作用。CD3激发型单抗与T细胞表面CD3分子特异性结合后，可引起CD3分子胞浆区ITAM基序中酪氨酸的磷酸化，进而导致T细胞增殖和活化的下游信号的激活，从而使T细胞增殖和活化。也就是说，CD3激发型单抗能 够模拟抗原与TCR/CD3复合物的识别和激活过程，从而引起T细胞的增殖与活化，因此是CIK细胞培养中不可或缺的刺激因素。 此外，CD3激发型单抗在选用时一定要注意克隆号。研究表明，仅克隆号为OKT-3的CD3激发型单抗可以刺激所有人的T细胞的增殖，而其它克隆号的CD3激发型单抗仅能刺激一部分人的T细胞。因此，在进行CIK培养时，最好选用OKT-3克隆，以保证每个患者的T细胞均能被激活。
( m. k8 ~) D. R5 n, W IL-2 ( 白细胞介素- 2)
2 J9 |, ~% p; @7 _# OIL-2最初发现时被称为T细胞生长因子(T cell growth factor, TCGF)，是引起T细胞增殖最重要的细胞因子。IL-2既是自分泌细胞因子，也是旁分泌细胞因子，其通过与T细胞表面的IL-2受体(IL-2R)的特异性结合而促使T细胞活化，并进入细胞分裂状态。此外，IL-2还可刺激NK细胞的生长并增强其杀伤能力。因此CIK细胞培养中须添加IL-2，以促进T细胞的增殖与活化。9 f# J; H+ B4 g' ~
IFN-( 干扰素 -)
2 U, }' k2 R& c/ W' P IFN-;具有上调外周血淋巴细胞表面IL-2R表达的作用，因此会增强T细胞对IL-2促增殖反应的敏感度和强度。在诱导CIK细胞形成的过程中加入IFN- ，可降低IL-2的用量。研究发现，IFN-加入的顺序与CIK的细胞毒活性密切相关。先加入IFN-，培养24后再加入IL-2，可明显提高CIK的细胞毒活性。/ `7 s1 L+ u8 b3 E  K  C
IL-1- (白细胞介素- 1) 　
3 M- J+ h2 f: NIL-1也可以介导外周血淋巴细胞表面上调表达IL-2R。当IL-1与IFN-和激发型CD3单抗合用时，可以明显提高CIK 的细胞毒作用。' f2 D; @$ Z/ b6 D
【细胞制备】
5 ]  G9 ?# U) b( z) w' ~6 k1． 外周血单个核细胞的采集+ V3 a9 R, O& A9 M
       1.1      用血细胞分离机采集患者自身的外周血单个核细胞80 - 100ml；
' S8 a* w$ s  I) G6 @( X+ d       1.2      淋巴细胞分离液密度梯度离心法进一步纯化单个核细胞(PBMC)。
6 I0 Z3 \7 ~0 g  Y: H$ [       1.3      无血清培养液洗涤2次，获得纯度在90%以上的PBMC，细胞数量需达到1-3 x 108。; D$ P! n. L8 N! K% f: e
2．  ( 可选步骤) 肿瘤抗原的制备
) S# y7 {8 i+ x; d1 ^# F6 ?" q                用于负载DC的肿瘤抗原可以是肿瘤特异性抗原肽(Tumor-Specific Antigens, TSA)或肿瘤相关抗原(Tumor-Associated Antigens, TAA)，也可以是肿瘤全细胞抗原。用TSA或TAA负载的DC具有很好 可克服这些缺陷，因为此时无需知道那些抗原是肿瘤细胞的TSA或TAA，而且全抗原中的多种不同肿瘤抗原冲击DC可诱导产生针对不同抗原决定簇的细胞毒T 淋巴细胞(CTL)克隆， 从而实现对肿瘤细胞的有效杀伤。肿瘤细胞全抗原负载DC的方法很多，包括用肿瘤细胞裂解液负载DC、用凋亡肿瘤细胞负载DC、用坏死或死亡的肿瘤细胞负载DC，用肿瘤 活细胞负载DC，和将肿瘤细胞与DC融合等。目前临床上常用的是用肿瘤细胞裂解液负载DC，因该方法简单、快速、有效。反复冻融是获得肿瘤细胞裂解液的常见方法，具体步骤如下：! w3 u( `3 \, ^3 E  d
         2.1      手术切除肿瘤标本，无菌条件下，将坏死组织和癌旁非肿瘤组织去除干净；
9 t0 ?" E6 d/ C, H# H/ |         2.2      无菌生理盐水洗3次；; K/ d! s  T1 `$ F) L) {
         2.3      用无菌的组织剪将肿瘤组织剪碎，加入RPMI 1640培养基，充分研磨；' n3 o4 u" Y0 d' {
         2.4      200目无菌网过滤后收集单细胞悬液；
, f- U& N& Q0 ^4 W# ^         2.5      用RPMI 1640培养基重悬细胞至1-2 x 107/ml，装入5ml无菌冻存管中；& b: p# H7 s& `! N6 X
         2.6      将冻存管浸入液氮中速冻，10 min后取出，再迅速放入37oC水浴中解冻10 min。反复3-5次；
% I+ D) x- b3 Y$ E                   注：也可以 -80oC/37oC 反复冻融 3-5 次。1 l$ h9 _5 ?7 K  u, W& k2 q
         2.7      将肿瘤裂解物加入离心管中，3000rpm，离心10min；
. Q; d7 m& e8 \( t1 u8 u, K; v         2.8      收取上清，0.22mm滤膜过滤除菌，留样检测蛋白含量及细菌、真菌和支原体；( W% W3 W1 Q' U& ~
         2.9      -80oC保存备用。  }1 I( D' Z4 C2 C- p! s" I
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3细胞的培养及鉴定1 q( o. l* K! d6 h$ K
         3.1      步骤1中获得的PBMC 用无血清培养液调整细胞浓度至2 x 106/ml，置于培养瓶内；
0 f! E4 v( }- V# I6 V% ^) r         3.2      37℃，5%CO2培养箱中孵育2h，以使单核细胞贴壁;4 a; L" D1 V6 z! {' L& x. Y
         3.3      收集悬浮细胞，． CIK用无血清培养液调整细胞浓度至1-2 x 106/ml；
) D2 l8 V8 m8 L7 Z         3.4      加入1,000 U/ml 的重组人IFN-g培养；8 r5 P3 @* m2 @7 L3 a9 L& W
         3.5      24h 后加入50ng/ml 的CD3 单克隆抗体和300 U/ml 的重组人IL-2，刺激CIK 细胞的生长和增殖；
, O3 V* P* z* h1 ]" B0 q                     注：此时也可同时加入 100 U/ml 的重组人 IL-1  。' ]8 x+ R0 h8 ?# \3 Q3 l
         3.6      每3天半量换液或扩瓶一次，并补加重组人IL-2 300 U/ml；
; |0 @; q5 Z1 p, [         3.7      在培养的第7d，收获CIK细胞，此时数量应达到1x 109个以上。
( E+ M5 Y  m7 r/ u         3.8      CIK细胞质控：" ]& u: M  L. r# c
                  3.8.1  台盼蓝染色检测细胞活力：活细胞应在80%以上；
; F; t4 G6 W% N: R                  3.8.2  用流式细胞仪检测细胞表面CD3、CD8和CD56 等分子的表达，观察CD3+CD56+细胞的比例是否明
9 j: x+ p" W8 q                             显提高。
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; q% F$ ]+ e. T+ K- O% m4． DC 细胞的培养及鉴定
1 A/ s$ Y1 v7 L  }  v8 g/ z          4.1      步骤3.2中剩下的贴壁细胞(主要是CD14+的单核细胞)，加入含重组人GM-CSF 500-1,000U/ml和重组人
3 j+ G  r+ \+ v$ X! t! s$ R/ Y                     IL-4 500U/ml的无血清培养液，37℃，5%CO2培养箱中培养，诱导单核细胞向DC细胞分化；7 |' K2 z- G' m
          4.2      每3d 半量换液一次，并补足细胞因子；# b2 g- b8 Z* {2 }* }3 G0 W
          4.3      (可选步骤) 在培养的第5d， 加入步骤2中获得的肿瘤抗原50 mg/ml，对DC进行抗原负载；4 G8 l% [9 _: ~, F% h7 ^
                      注：若不对 DC 进行抗原负载，该步省略。$ B8 a) k. S5 F6 j& A
          4.4      在培养的第6d，加入重组人TNF-α(500U/ml)，诱导DC 细胞成熟；
* K  H+ g1 x( w& J6 N1 ]          4.5      在培养的第7d或第8d，收获DC 细胞，其数量应达到1×106个以上；, e% r* k* `) G, c
          4.6      DC的质检：7 u6 n2 S  p  H8 T
                  4.6.1  台盼蓝染色检测细胞活力：活细胞应在80%以上；( R) k; M  J& p7 G% f) x+ W5 j) m
                  4.6.2  流式细胞仪检测DC 细胞表面HLA-DR、CD83 和CD86 等分子的表达，以确定DC是否成熟。" j5 q. |: K; S7 D7 z* B" H/ A

% D" g5 _$ f4 Y" p9 [8 D0 s. Y5.     DC-CIK细胞的制备和质检
/ D2 \+ i( `5 S          5.1      收集步骤4和步骤3中所获得的DC 细胞和CIK 细胞，按1∶10 (数目比)的比例共培养，无血清培养液中添  j2 S8 |# r7 m. u& [% ~! [/ N
                     加重组人IL-2 (300 U/ml)；
5 s, C) h  f$ `8 x- E          5.2      每3天半量换液一次，并补加重组人IL-2 (300U/ml)。9 i3 Q7 g) `7 f" b
          5.3      在第7d 收集细胞，细胞数量应达到1×1010个以上；
) X2 A( f& ^2 H0 z          5.4      DC-CIK细胞的质检：
& ?0 j& t8 ^3 S                   5.4.1      台盼蓝染色检测：活细胞应在80%以上；
9 @2 }$ A3 t$ n& b& |                   5.4.2      流式细胞仪检测细胞表面CD3、CD8、CD56等分子的表达：CD3+CD56+细胞的比例应在20%
% d0 A5 Y: T: ~6 R. c                                  以上。
: Q. L! t* U! O, u  G5 K                   5.4.3      细胞杀伤实验：以DC-CIK细胞为效应细胞，以肿瘤细胞(可为原代肿瘤细胞或肿瘤细胞株)为靶
! w  K0 @: q/ z$ {                                  细胞，将效应细胞与靶细胞按10 :1(数目比) 的比例加入96 孔U型板中，每孔含靶细胞 1 x 104
# Y6 X7 v! [- B' r9 i  W; E; a                                  个，终体积 为200ml，设3个复孔。培养4h，然后取培养上清，用乳酸脱氢酶(LDH) 试剂盒检- E3 n8 L% F9 W3 ^# B
                                  测效应细胞对靶细胞的杀伤率。
6 b6 S! _6 v& c& ^+ _6 h                   5.4.4      收获细胞前，取少量培养物进行细菌、真菌培养，并检测支原体、衣原体，及内毒素(标准：病
- K) U  q! E$ f/ M                                  原学检测阴性，内毒素<5 Eu)。
+ F2 x( _  t5 P+ o- w7 h9 a/ u0 {: S【步骤简图】
& N: \$ H! O, t" ?$ D+ V. P1 O                      7 u2 L' O, b, G2 {3 {