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编号:10265455
人外周血树突状细胞的诱导及其生物学特性的研究*
http://www.100md.com 《苏州大学学报(医学版)》 1999年第11期
     作者:谢炜 王月丹 邱玉华 张学光 吴德沛

    单位:谢炜 王月丹 邱玉华 张学光:苏州医学院免疫学研究室,苏州,215007;吴德沛:苏州医学院附属一院

    关键词:树突状细胞;;细胞因子;;表型;;生物学特性

    苏州医学院学报991102 摘要 目的:建立体外诱导和扩增人外周血树突状细胞(DC)的方法,并分析其生物学特性。方法:造血动员后外周血单个核细胞经贴壁去除悬浮细胞,加入细胞因子(IL-4、GM-CSF和TNF-α)培养8天。用流式细胞仪分析细胞的表型,经ELISA法测定其培养上清中的IL-12,并将诱导的树突状细胞与脐带血原始T(naive T)细胞混合培养,用 3 H-TdR掺入法测定细胞的增殖指数。结果:贴壁的造血动员后外周血单个核细胞在体外经细胞因子诱导培养后,高表达人树突状细胞分化抗原CD1a(89.1%)、CD40(99.8%)、CD80(95.1%)、CD83(45.7%)、HLA-DR(97.6%),同时所获的DC能分泌IL-12和可有效地激活脐带血原始T细胞并促其增殖(SI=6.92)。结论:采用造血动员的外周血经体外贴壁去除非粘附细胞,再经过细胞因子序贯培养,无需纯化CD34+细胞,能获得高纯度(>80%)和具有功能性的DC细胞。
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    中图法分类 R392.12

    The Induction of Dendritic Cell From Human Peripheral Blood and Its Biological Characteristics Observations

    Xie Wei, Wang Yuedan, Qiu Yuhua, et al

    (Department of Immunology, Suzhou Medical College, Suzhou, 215007)

    Abstract Purpose To establish the method of inducing and proliferating dendritic cells (DC) from human peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) in vitro and analyze its biological characteristics. Method After the post-mobilization treatment PBMCs were collected and cultured for 2 hours and then the floating cells were removed. Cytokines including IL-4, GM-CSF and TNF-α were added into the fresh medium. After 8 days culture, phenotypes were analyzed by FACS. The level of IL-12 in the supernant was detected by ELISA. The induced DCs were also co-cultured with naive T cells derived from cord blood. Its stimulating index was detected by 3 H-TdR assay. Result The mobilized adherent PBMCs cultured in the above medium highly expressed differential antigens (CD1a:89.1%, CD40:99.8%, CD80:95.1%, CD83:45.7%, HLA-DR:97.6%). Nevertheless, the induced DC can secrete IL-12 and effectively stimulate naive T cells to proliferate (SI=6.92). Conclusion It is an applicable method by using mobilized blood as a source after adherent treatment and being cultured in the above medium containing cytokines to generate DCs with high purity and special functions. Moreover, CD34+ purification is not necessary in the process.
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    Key words dendritic cell; cytokine; phenotype; biological character

    作为初次免疫应答中最重要的一种抗原递呈细胞(APCs),树突状细胞[1]表达可激活T细胞的分子,并可产生诸如IL-12等,刺激T细胞活化。现已证实[2],DC作为特异性抗肿瘤免疫佐剂,在治疗B细胞淋巴瘤中取得了引人鼓舞的疗效,并日益受到重视。但由于DC在血细胞中所占的比例极低(仅占单个核细胞总数的0.5%~1%),难以分离、纯化,所以采用直接分离方法获得DC的数量难以满足临床应用需要。细胞因子GM-CSF、IL-4、TNF-α等可促进DC的前体细胞分化为DC,使DC成熟并具有生物学活性。因此,目前许多实验室采用在体外分离、纯化CD34+的造血祖细胞,然后在含细胞因子的培养体系中培养和诱导获得DC,但操作复杂,所获DC的数量有时仍不能满足临床应用需要。因此,在借鉴国外有关经验的基础上,本文报道了一种在体外无需预先分离CD34+的造血祖细胞而有效诱导和扩增DC前体细胞,来获得人树突状细胞的方法。
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    1 材料与方法

    1.1 材料:细胞因子GM-CSF(2×106U/mg,购自美国Amagen公司),rhTNF-α和rhIL-4(购自法国Dioclone公司);单克隆抗体CD1a、CD14、CD16、CD19、CD40、CD80、CD83、HLA-DR、羊抗鼠IgG磁珠抗体(由法国Immunotech公司提供),羊抗鼠IgG荧光抗体(购自军事医学科学院武汉生物所),IL-12酶标检测试剂盒(购自R&D公司)。 3 H-TdR(中国原子能研究所产品,比活度:3.7×107Bq/ml)。

    1.2 方法

    1.2.1 DC的体外诱导和培养:经造血动员后的患者外周血分别用常规密度离心法,获得单个核细胞,以含15%FCS 的RPMI 1640 调整细胞浓度至3×106/ml 加入6孔板中(2ml/孔),5%CO2 、37°C,培养 2h,轻轻吸去非粘附细胞,然后加入含IL-4、GM-CSF和TNF-α的培养剂常规培养,每周换液2次。
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    1.2.2 DC的形态学观察:用双相倒置显微镜每日观察细胞生长及形态,并每2天作细胞计数。

    1.2.3 DC的细胞表型分析:按本室建立的间接免疫荧光法[9]标记细胞,然后经流式细胞仪和荧光显微镜观察分析细胞表型。

    1.2.4 IL-12的检测:分别于培养的第4d 和第8d, 取培养上清按试剂盒说明书介绍的方法测定IL-12的含量。

    1.2.5 混合淋巴细胞反应(MLR)

    常规分离脐带血单个核细胞,用尼龙毛法去除B细胞和单核细胞,再用磁珠标记的CD16、CD19、CD45RO和HLA-DR单克隆抗体去除阳性细胞,获得的细胞作为原始T细胞备用。

    常规分离成人外周血单个核细胞,用上述同样的方法获得T淋巴细胞备用。
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    将DC与上述二种T细胞按不同比例混合,5% CO2、37°C 培养 72h,加入3 H-TdR继续培养 12h,液体闪烁测量系统测定CPM值,按下列公式计算刺激指数(Stimulate Index, SI)∶SI=(实验组CPM值-本底CPM值)/(对照组CPM值-本底CPM值)

    2 结果

    2.1 培养DC的形态学观察(图1):培养初可见有较多粘附圆形细胞,第 3d 可见细胞形态明显改变,胞体出现树突状突起,第 4d后,细胞大多呈悬浮生长,为典型树突状细胞外形,继而呈集落样生长,培养 7d 后,细胞均匀分布在培养剂中,呈疏松的贴壁生长,胞体较大,可见树突状突起。

    图1 相差显微镜下DC细胞生长形态(×400)
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    2.2 DC的体外生长曲线(图2):经过 2h 粘附后,每孔约有3×105细胞/孔贴壁,来自造血动员的外周血贴壁细胞在培养的第 3d 即有明显增殖,在培养 10d 后,每孔细胞数可分别达到约 2.5×106;而来自未经动员的外周血贴壁细胞在同样培养条件下,所获的细胞数明显少于造血动员后的外周血,培养 10d 后,每孔细胞仅为4×105

    图2 DC体外生长曲线

    2.3 DC表型分析:采用间接荧光法对培养 7d 后所获的细胞进行标记,通过流式细胞仪和荧光显微镜分析,结果表明,各种贴壁的DC前体细胞,在体外经过细胞因子诱导后,高表达CD1a(89.5%)、CD80(95.1%)、CD40(99.8%)、CD83(45.7%)和HLA-DR(97.6%),同时不表达或低表达CD19(3.3%)、CD16(2.4%)和CD14(9.3%),具有典型的DC细胞表型标志(图3)。
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    图3 采用流式细胞仪分析的来自经造血动员的人外周血的表型分析

    2.4 体外诱导的DC分泌IL-12:采用ELISA法检测到培养上清中IL-12含量,第4d 为25μg/L,至第8d增至60μg/L。

    2.5 混合淋巴细胞反应(MLR)

    2.5.1 脐带血 naive T细胞的鉴定:人脐带血中的单个核细胞大多为CD45RA阳性(89.5%)的幼稚细胞,经磁珠阴性选择后,其中CD3+、CD45RA+的 Naive T 细胞比例可达99%以上。

    2.5.2 3 H-TdR法对MLR的测定:见附表。实验结果表明,测定本法诱导获得的DC在不同比例的情况下对同种异体的外周血T细胞和脐带血幼稚型T细胞均具有强烈的激发和促增殖作用。
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    附表 DC与T细胞不同比例混合情况下的刺激指数

    外周血T细胞

    脐带血幼稚型T细胞

    PHA

    20.8±1.1

    8.0±1.0

    1:100

    6.2±1.1

    6.3±1.1

    1:50

    11.5±1.8

    10.5±1.5
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    1:10

    16.5±1.8

    10.8±1.1

    3 讨论

    CD34+细胞在IL-4、GM-CSF等细胞因子的作用下可被诱导成为DC[3,4]。各种来源的DC前体细胞,在体外经细胞因子诱导培养后,可被用于治疗某些恶性肿瘤。而造血动员后的外周血含大量的原始造血细胞,且细胞数量更大,增殖能力强,因而有可能成为DC前体细胞的新来源。同样,经G-CSF造血动员的外周血中还含有大量的髓系前体细胞,这群细胞也是DC的前体细胞[5]。本文实验结果表明,细胞在此培养条件下,生长和增殖良好。在含细胞因子的培养体系中,其CD1a、CD83(DC细胞表面标志)表达均较高,且可见有典型树突状外形的DC生长,证实IL-4、GM-CSF、TNF-α在体外具有诱导造血动员后外周血单个核细胞分化为DC的作用。而仅少量细胞表达CD19(B细胞标志)、CD14(单核细胞标志)及CD16(NK细胞标志)。由此表明,本组细胞因子的组合不会促进其他有一定粘附功能的细胞(如B细胞)增殖,从而保证了所扩增DC的细胞纯度。未经进一步纯化CD34阳性细胞的情况下,经过贴壁处理后,可以从造血动员血细胞中诱导出CD1a+的DC,提示DC的前体细胞可能具有粘附能力,经诱导后CD1a阳性率比国外报道[6]的纯化后CD34+细胞产生的CD1a阳性细胞率还高。培养后的DC还同时表达CD80(B7)等共刺激因子以及HLA II类分子(HLA-DR)。经体外诱导后,DC具有分泌IL-12的能力,现已证实[7,8],IL-12对T细胞有很强的促进增殖作用,是DC参与启动机体免疫应答的重要细胞因子。经 3 H-TdR掺入法测定表明,本法所获的DC在体外混合淋巴细胞培养中能够刺激脐带血Naive T 淋巴细胞的增殖,由此证实,这些DC具有成熟DC功能[9]。本实验还表明,如果采用粘附法从造血动员外周血单个核细胞中培养、诱导DC,可以获得大量、高纯度的DC,以满足临床治疗的需要,并从很大程度上节省人力、物力,有利于DC功能的研究和探索。*国家自然科学基金资助课题(39625024),江苏省科委重点资助课题(BJ98100)
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    参考文献

    1 Steinman RN. The dendritic cell system and its role in immunogenicity. Annu Rev Immunol, 1991, 9∶271

    2 Hsu F J, et al. Vaccination of patients with B-cell lymphoma using autologous antigen-pulsed dendritic cells. Nature Medicine, 1996, 2∶52

    3 Caux C, et al. CD34+ hematopoietic progenitors from human cord blood differentiate along two independent dendritic cell pathways in response to GM-CSF+TNF alpha. J EXP Med, 1996, 184∶695
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    4 Caux C, et al. GM-CSF and TNF-alpha cooperate in the generation of dendritic/Langerhans cells. Nature, 1992, 360∶258

    5 Szabolcs P, et al. Expansion of immunostimulatory dendriric cells among the myeloid progeny of human CD34+ bone marrow precursors cultured with c-kit ligand, granulocyte-macrophage colony-stimulating factor, and TNF-alpha. J Immunol, 1995, 154∶5851

    6 Karin Tarte, et al. Generation of Virtually Pure and Potentially Proliferating Dendritic cells From Non-CD34 Apheresis cells From Patients with Multiple Myeloma. Blood, 1997, 90(9)∶3482
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    7 Reid CD, et al. Interactions of tumor necrosis factor with granulocytemacrophage colony factor and other cytokines in the regulation of dendritic cell growth in vivtro from early bipotent CD34+ progenitors in human bone marrow. J Immunol, 1992, 149∶2681

    8 Strunk D, et al. Generation of human dendritic cells/Langerhans cells from CD34+ hematoietic progenitor cells. Blood, 1996, 87∶1292

    9 Sallusto F, et al. Dendritic cells use macropinocytosis and the mannose receptor to concentrate macromolecules in the major histompatibility complex II compartment: downregulation by cytokines and bacterial product. J Exp Med, 1995, 182∶389

    (1999年7月20日收稿), http://www.100md.com