细胞因子诱导的杀伤细胞体外扩增及其生物学特性的研究

[摘要] 目的：观察细胞因子诱导的杀伤细胞(CIK)的体外增殖能力及其生物学特性。方法：取正常成人新鲜血，经密度梯度离心法，利用连续非贴壁的方法获得单个核细胞(PBMC)，加入不同的细胞因子(IFN-γ、IL-1β、IL-2、CD3mAb)，诱导生成CIK细胞，以LAK细胞作为对照。观察CIK细胞的扩增情况，用流式细胞仪检测其表面标志,MTT法测定其杀瘤活性。结果：诱导16 d后，CIK细胞的增殖率达到高峰，具有较强的扩增能力，经过22 d培养，总的细胞数可扩增至100多倍；CIK细胞和LAK细胞相比，在前期无明显差异，至18、21 d时扩增能力显著高于LAK细胞的扩增倍数(P

[关键词] CIK细胞;扩增;杀伤活性

[中图分类号] R392.12 [文献标识码] A [文章编号]1673-7210（2007）12（c）-019-03

The study of the expansion in vitro and its biological characteristics of cytokine-induced killer cells

WANG Jia-lie, MA Guo-qiang, BAO Li-qing, LIU Yan-ru

(Study Center of Respiratory Disease, Inner Mongolia Hospital, Huhhot010017,China)

[Abstract] Objective: To observe the proliferation ability in vitro and its biological characteristics of cytokine-induced killer cells. Methods: PBMCs were isolated with successive non-adhere method fromvenous blood ,then were induced to be cytokine-induced killer cells by ficoll density gradient centrifugation in the presence of IFN-γ，IL-1β，IL-2 and anti-CD3 antibody. LAK (lymphokine activated killer) cells were prepared as control. The proliferation ability of CIK cells was measured by calculation , the phenotype of CIK cells was analyzed by flow cytometry（FCM）and the killing tumor cell activity of CIK cells was tested with MTT method. Results: After 16 days of induction the proliferation rate of CIK cells reached a high peak, possessing strong proliferate ability with over 100 times expansion after 21 days culture; In comparison with LAK, CIK cells had no difference in early stage, but onday 18,21 the multiplicationability of CIK cells was higher than that of LAK cells markedly (P

[Key words] Cytokine-induced killer cells; Multiplication ability; Killing ability

细胞因子诱导的杀伤细胞(cytokine-induced killer，CIK)是将人外周血单个核细胞(PBMC)在体外经过多种细胞因子作用后培养获得的一群异质细胞。它同时表达CD3和CD56两种膜蛋白分子[1，2]，兼具有T淋巴细胞强大的抗瘤活性和NK细胞的非MHC限制性杀瘤特点，被认为是增殖速度最快，杀瘤活性最强，杀瘤谱最广的效应细胞。过继性免疫治疗是治疗恶性肿瘤的一个重要辅助治疗方法，用于过继性免疫治疗的免疫活性细胞必须具有较强的扩增力和杀伤性。本实验通过对CIK细胞的体外培养及其生物学特性的研究，以寻求用于过继免疫治疗的高效免疫活性细胞。

1 材料与方法

1.1实验材料

人外周血样品取自内蒙古自治区中心血站12例健康成人自愿者的静脉血50 ml。男6名，女6名，年龄20～50岁。人肺腺癌细胞株A-549购自南京凯基生物科技发展公司。

1.2主要试剂和仪器

RPMI1640培养基(美国GIBCO公司)；特级无支原体无热源胎牛血清(美国TBD公司)；人淋巴细胞分离液(密度：1.077 g/cm3 ，TBD生物技术发展中心，天津)；二巯基乙醇(美国TBD公司)；台盼蓝（美国Sigma公司）；二甲亚砜（美国Sigma公司）；青霉素，链霉素（华北制药有限公司）；胰蛋白酶（南京凯基生物科技发展公司）；乙醇、谷氨酰胺、PBS、EDTA等购自北京化学试剂公司；MTT试剂盒（南京凯基生物科技发展公司）；重组人白细胞介素-1β(interleukin-1β，IL-1β)、白细胞介素-2(IL-2)和干扰素-γ(interferon-γ，IFN-γ)(PEPROTECH公司)、CD3mAb（美国Stem Cell Technologies公司）；CD3-FITC（异硫氰酸荧光素）、CD4-PE（藻红阮荧光素）、CD8-PE、CD3-FITC、CD56-PE和鼠抗人IgG荧光抗体（美国eBioscienc公司）；流式细胞仪(美国BD公司)；550酶标仪（美国Biorad公司）。

1.3实验方法

1.3.1 PBMC的分离(密度梯度离心法)及LAK、CIK细胞的诱导将人外周抗凝血用淋巴细胞分离，吸取白膜层细胞即PBMC，PBS洗涤3遍，加入含10%无热源胎牛血清RPMI1640（1 mmol/L丙酮酸钠、2 mmol/L谷氨酞胺、10 mmol/L Hepes、89 mmol/L NaHC03、50 μmol/L巯基乙醇、0.1 mg/ml链霉素、100 U/ml青霉素培养基），调整细胞浓度，接种于25 cm2培养瓶中，1.0×107个/（10 ml・瓶)，置于37℃、5% CO2饱和湿度培养箱内静置2 h，可见分为黏附于瓶壁的细胞和非黏附细胞。取非黏附细胞分成2组。LAK组:加入500 U/ml IL-2，每3天换液1次并补加500 U/ml IL-2。CIK组:第1天加入IFN-γ 1 000 U/ml、IL-1β10 U/ml，24 h后加入IL-2 100 U/ml、CD3mAb 50 ng/ml，此后每隔3 d换液1次，并补加IL-2及CD3mAb。

1.3.2LAK、CIK细胞表型的检测在培养1，4，7，10，13，16，19，22 d取培养的细胞，用PBS洗涤两遍，调整细胞浓度为5.0×106个/ml，取100 μl悬液加入流式专用试管中，加入FITC、PE标记的鼠抗人单克隆抗体CD3-FITC、CD4-PE、CD8-FITC、CD3-FITC、CD56-PE，对照为IgG1-FITC、IgG12PE，25℃下避光孵育0.5 h，用PBS液洗涤3遍，洗去多余的抗体。并用同型无关阴性抗体做对照，在流式细胞仪（美国BD公司）上检测分析，至少分析1.0×105个细胞。

1.3.3 LAK、CIK细胞杀伤活性的检测取对数生长期的肺癌细胞A-549作为靶细胞，用RPMI1640培养基稀释成1.0×105个/（100 μl・孔），接种细胞于96孔培养板中，然后取出培养两组效应细胞，把效应细胞加入靶细胞孔中混合，另设单独靶细胞和效应细胞组，每组设3个复孔，放置培养箱中培养24 h，每孔加入MTT(5 mg/ml)测仪于570 nm处测OD值，按下面公式计算各组LAK的杀伤活性。

1.4统计学处理

数据采用SPSS12.0统计软件包处理，数据以均数±标准差（x±s）表示，多个均数间使用单因素方差分析，两样本均数的比较用t检验，P

2 结果

2.1 CIK细胞的增殖情况

实验表明PBMC在细胞因子作用下均能增殖，镜下可见细胞饱满透亮、聚集成团，呈集落样生长。与LAK比较，在前期无明显差异，至19、22 d时扩增能力显著高于LAK细胞的扩增倍数(P

表1不同培养天数LAK、CIK细胞的增殖情况(x±s，倍)

2.2 CIK细胞的表型分析

用流式细胞仪分析细胞表型，结果显示CIK细胞培养后，其主要效应细胞CD3+CD56+ 细胞较培养前显著增加(P

与培养前比较，*P

2.3 CIK细胞的杀瘤活性

CIK细胞在培养至第13天即有较高的杀瘤活性，为61.17%，显著高于LAK细胞的41.02%(P

与单纯的LAK对照组比较，*P

3 讨论

近年来恶性肿瘤的发病率呈逐年上升的趋势，随着细胞免疫学和分子生物学的发展，细胞免疫治疗成为除化疗、放疗之外的又一重要辅助治疗手段，副作用轻微，安全性较好[3]。过继免疫治疗(ALT)是恶性肿瘤生物治疗的一个重要手段，是通过直接向肿瘤患者输注具有抗肿瘤活性的免疫活性细胞，在体内发挥抗肿瘤作用，以此来达到治疗肿瘤的目的。淋巴因子诱导的杀伤细胞（lymphokine activated killer，LAK）是由IL-2激活的杀伤细胞，具有广谱杀伤肿瘤的细胞活性，其较早用于临床肿瘤免疫治疗并取得了一定疗效。细胞因子诱导的杀伤细胞(cytokine induced killer，CIK)是一种非MHC限制性的高效溶解肿瘤的细胞毒性T细胞，其主要效应细胞表面既有T细胞表面标志CD3，也有NK细胞表面标志CD56[4，5]，因而兼有T淋巴细胞抗瘤活性和NK细胞非MHC限制性杀瘤的特点。CIK 细胞是一类非主要组织相容性复合物(MHC)和非Ｔ细胞受体(TCR)限制性的免疫活性细胞，在培养过程中，一些非活性细胞在多种细胞因子的共同刺激下，激活为有细胞毒作用的CIK 细胞。这些活性细胞发挥抗肿瘤作用的机制很可能是通过黏附分子LFA-1/I、CAM-1相互结合后，能够分泌大量的BLT 酯酶的细胞质颗粒，这些颗粒能够直接穿透封闭的靶细胞膜进行胞吐，从而导致肿瘤细胞的裂解[6]；同时，CIK细胞自身还能分泌IL-2、IL-6、TNF-α和GM-CSF等一些细胞因子，提高细胞毒作用。是目前最新、杀伤肿瘤效果最佳的生物免疫治疗方法。Lanier于1986年首次发现这种异质细胞群(主要是CD3+CD56+细胞)，其在外周血淋巴细胞中的比例为1%～5%[7]。经过多年的实践，科学家们找到了体外大量扩增CIK细胞的方法，即应用细胞因子IL-1β，IL-2，IFN- γ和CD3单抗共同培养产生CIK。我们在实验中采取此方法，在分离外周血单个核细胞中先加IFN-γ，24 h后加入抗CD3单抗、IL-1β与IL-2，培养22 d，每3天换液和补加细胞因子，培养13 d时即有25%左右的细胞是CD3+CD56+细胞，具有典型的CIK细胞形态和生物学性状。CIK具增殖速度快、杀瘤活性高、杀瘤谱广、毒副作用小等优点，目前自体及异体外周血CIK细胞已被用于一些实体瘤和恶性血液病的治疗，并取得了较好的疗效。我们的实验结果表明，与LAK 细胞相比，CIK细胞具有更强的增殖能力，培养至22 d时体系中总的细胞数可增加100多倍。用流式细胞仪分析细胞表型， 结果显示CIK细胞培养后， 其主要效应细胞CD3+CD56+ 细胞较培养前显著增加(P

综上所述，本研究采用IFN-γ、抗CD3单抗、IL-1β和IL-2等多种细胞因子成功从健康人非贴壁PBMCs中诱导出大量的具有典型形态和免疫表型的CIK细胞，且具有较高的杀伤活性，为下一步临床治疗肿瘤奠定了基础。

[参考文献]

[1]Schmidt-Wolf IGH, Negrin RS, kiem HP,et al. Phenotypic characterization and identification of effecter cells involved in tumor cell recognition of cytokine induced killer cells [J].N Engl J Med ,1993,21（12）:1673-1679.

[2]Lu PH, Negrin RS. Anovel population of expanded human CD3+CD56+cells derived from T cells with potent in vivo anti-tumor activity in mice with sever combined immunodeficiency[J]. Immunol,1994,153(6):1687-1696.

[3]Lu PH, Negrin RS. Analysis of cytotoxic activity of the CD4+T lymphocytes generated by local immunotherapy[J]. Cell Immunol，2004,73(1):110-116.

[4]Schmidt-Wolf IGH, Negrin RS. Phenotypic characterization and identification of effecter cells involved in tumor cell recognition of cytokine induced killer cells[J].Exp Hematol,2005,21(6): 623-633.

[5]Lu PH, Negrin RS. Anovel population of expanded human CD3+CD56+cells derived from T cells with potent in vivo anti-tumor activity in mice with sever combined immunodeficiency[J]. Immunol,1994,153:1687-1696.

[6]Siegal FP, Kadowaki N, Shodell M, et al. Interactions between dendritic cells and cytokine-induced killer cellslead to an activation of both populations[J]. Immunother, 2007,24(6):502-510.

[7]Lanier LL, Le Am, Clvin Cl, et al. The relationship of CD16(Leu-11)and Leu-19（KH-1)antigen expression on human peripheral blood NK cells and cytotoxic T lymphoc[J]. Immunol, 1986,136（7）:4480-4488.

[8]Katsumoto Y，Monden T，Take da T，et al .Analysis of cytotoxic activity of the CD4+T lymphocytes generated by local immunotherapy[J].Br J Cancer，1996，73(1):110-116.

(收稿日期：2007-11-05)

“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文”