目的:探讨体外诱导和扩增NK细胞和CIK细胞的方法,比较二者的增殖能力及其对肝病细胞的杀伤活性。
方法:提取肝病患者外周血单个核细胞(PBMCs),在细胞因子诱导下培养NK细胞和CIK细胞。观察2种细胞的形态学变化,采用流式细胞术检测CD3-CD56+NK细胞和CD3+CD56+CIK细胞比例,计算细胞扩增倍数;采用ELISA法检测NK细胞和CIK细胞分泌干扰素-γ(IFN-γ)的水平;采用CCK-8法检测NK和CIK细胞对K562细胞株的杀伤活性。
结果:经过14d体外诱导培养后,NK细胞扩增(160.00±12.15)倍,CIK细胞扩增(110.00±15.48)倍,NK细胞的扩增能力强于CIK细胞(P<0.05);NK和CIK细胞分泌IFN-γ量分别为(4227.75±731.94)和(525.96±304.84)μg·L-1,NK细胞分泌IFN-γ的能力强于CIK细胞(P<0.01);诱导扩增后NK和CIK细胞对K562细胞株具有较强的杀伤活性,随着效靶比的升高杀伤活性增强。在效靶比为25∶1时,NK细胞和CIK细胞对K562细胞的杀伤率分别为65.35%和57.68%,NK细胞的杀伤活性强于CIK细胞(P<0.01)。
结论:在体外成功建立了NK细胞和CIK细胞的诱导扩增体系,NK细胞的扩增能力、IFN-γ分泌水平以及其对K562细胞株的杀伤作用均强于CIK细胞。
近年来,随着免疫学及分子生物学技术的发展,细胞生物治疗已经成为肝病治疗的第4种模式。常用的免疫细胞主要有细胞因子诱导的杀伤细胞(cytokineinducedkillercells,CIK)和自然杀伤细胞(naturalkillercells,NK)等〔1〕。目前相关研究〔2-3〕已表明:能够在体外诱导扩增获得大量的CIK细胞,CIK细胞对于急慢性髓系白血病和多种实体肝病具有一定的临床疗效。但是对于NK细胞的体外诱导扩增和二者体外活性的对比研究则较少,高质量NK细胞的获得及其抗瘤活性的不明确仍是限制其临床应用的关键。本研究在体外成功诱导扩增NK细胞和CIK细胞,并比较了二者的体外活性,旨在为其进一步的临床应用提供实验基础。1资料与方法1.1标本来源及细胞株选取2011年7月1日—8月1日就诊于本科的肝病患者27例(其中肺癌患者10例,胃癌患者10例,乳腺癌患者7例),男性15例,女性12例,中位年龄55岁。其中Ⅰ-Ⅱ期肝病患者17例,Ⅲ-Ⅳ期患者10例。K562细胞株为本实验室冻存细胞株,用含有10%FCS的RPMI-1640培养液传代培养,每2~3d换液1次。1.2主要试剂及仪器rhIFN-γ、rhIL-2、rhIL-12和rhIL-15(Peprotech公司,美国),抗CD3McAb(NeoMarkers公司,美国),胎牛血清FCS(Sigma公司,美国),DMSO(上海华壹生物科技有限公司),淋巴细胞分离液(Mediatech公司,美国),IFN-γELISA试剂盒(武汉博士德生物工程有限公司),CCK-8试剂盒(同仁公司,日本),RPMI-1640培养液、AIM-V无血清培养液(Gibico公司,美国),CD3-APC、CD56-PE和CD16-FITC流式细胞荧光标记抗体(BD公司,美国)。倒置显微镜(Olympus公司,日本),流式细胞仪(BD公司,美国),离心机(上海森信实验仪器有限公司),CO2培养箱(RCO-3000TVBB,RECO公司,美国),生物安全柜(Thermo公司,美国),96孔细胞培养板(北京鼎国生物技术有限公司)。1.3外周血单核细胞的分离抽取肝病患者静脉血10mL,肝素抗凝,PBS液等体积星空体育官方入口 星空体育官网稀释,用淋巴细胞分离液进行密度梯度离心(1800r·min-1、22℃、30min),获取外周血单个核细胞(peripheralbloodmononuclearcells,PBMCs),用RPMI-1640培养基洗涤2次,然后用AIM-V培养液悬浮细胞。1.4NK细胞的体外诱导扩增将PBMCs密度调整为2×106mL-1,先后加入含有抗CD3McAb、rhIL-2、IL-12和IL-15的AIM-V培养基,置于37℃、5%CO2培养箱中培养,每隔3d半量换液,并补充相应的细胞因子和自体血浆。1.5CIK细胞的体外诱导扩增将PBMCs密度调整为2×106mL-1,加入rhIFN-γ(终浓度为1000IU·mL-1),置于37℃、5%CO2培养箱中培养24h,然后加入抗CD3McAb(终浓度为50mg·L-1)和rhIL-2(终浓度为1000IU·mL-1)继续培养。每2~3d半量换液,并补加相应的细胞因子和自体血浆。1.6NK和CIK细胞体外增殖观察在培养过程中每天观察细胞的形态、数量和生长状况等变化。在培养第7和14天分别收集NK和CIK细胞,用PBS液洗涤2次,将细胞浓度调整为5×106mL-1,取100μL细胞悬液置流式细胞仪专用试管中,加入CD3-APC和CD56-PE鼠抗人单克隆抗体,于室温下避光孵育15min,PBS液洗涤2次,300μLPBS悬起细胞,采用流式细胞术进行检测。1.7细胞因子IFN-γ分泌水平检测分别收集培养第14天的NK和CIK细胞,将细胞浓度调整为5×105mL-1,取200μL加入96孔板中,每组设双复孔,于37℃、5%CO2培养箱中培养24h后,按照IFN-γELISA试剂盒说明书操作,检测培养液中IFN-γ水平。874吉林大学学报(医学版)第39卷第3期2013年5月1.8NK和CIK细胞对K562细胞株杀伤活性检测取对数生长期K562细胞,离心换液后将细胞浓度调整为4×105mL-1,将细胞轻轻吹打混匀后,接种于96孔板中,每孔100μL细胞悬液。按照效靶比6∶1、12∶1和25∶1分别调整NK和CIK细胞浓度,接种于96孔板,每孔100μL。铺板后将96孔板置于37℃、5%CO2培养箱中孵育24h后,每孔加入20μLCCK8溶液,37℃孵育1.5h,利用酶标仪在450nm处检测吸光度(A)值。按照如下公式计算效应细胞的杀伤活性:杀伤 活性( % ) = 〔靶细胞对照组A值- (实验组A值- 效应细胞对照组 A 值)〕/ 靶细胞对照组 A 值× 100 。靶细胞对照组为单纯 K562细胞,效应细胞 对照组为单纯CIK细胞或单纯 NK细胞,实验组 为CIK细胞+K562细胞或NK细胞+K562细胞。 1.9 统计学分析 采用SPSS13.0软件进行统计 分析。 NK 、 CIK 细胞比例和IFN-γ 分泌水平以 x±s表示,组间比较采用t检验。 2 结 果 2.1 诱导前后 NK和CIK细胞形态学 诱导前 PBMCs细胞体积较小,呈圆形;在诱导培养过程 中, PBMCs细胞体积逐渐变大,细胞浆越来越丰 富,细胞核逐渐增大;第3~4天细胞开始聚集, 成簇状克隆样生长;此后细胞增殖更加显著,至第 7天时胞体出现突起,且不规则。 CIK和NK细胞 形态相似,部分呈幼稚的淋巴细胞,有的似成熟的 大淋巴细胞,并可见细胞克隆团。 2.2NK和CIK细胞增殖情况 来自肝病患者的 PBMCs能够在体外诱导培养出 NK和CIK细胞, 培养后NK和CIK细胞所占比例明显提高。 NK细 胞在培养的3~5d即出现增殖变化,而CIK细胞 在培养7~10d出现增殖变化。在培养14d时, NK细胞所占比例达( 65.33±25.22 ) % ,扩增 ( 160.00±12.15 )倍; CIK细胞所占比例达( 35.67± 15.23 ) % ,扩增( 110.00±15.48 )倍, NK细胞的诱导 扩增效果明显优于CIK细胞( P<0.05 )。见表1和图1 。 表1 不同培养时间NK细胞和CIK细胞所占比例比较 Tab.1ComparisonoftheproportionofNKandCIKcellsatdifferentculturetime 〔 n=20 ,( x±s )/ % 〕 Group Cellproportion ( t / d ) 0 7 14 CD3 - CD56 + NK 6.23±3.45 41.24±6.57 65.33±25.22 CD3 + CD56 + CIK 2.56±0.19 12.54±2.76 * 35.67±15.23 * * P<0.05vsCD3 - CD56 + NKgroup. 图1 诱导前后NK细胞和CIK细胞检测流式细胞图 Fig.1FlowcytometrygraphofNKandCIKcellsbeforeandafterinduction A , B : NKcells ; C , D : CIKcells ; A , C : Beforeinduction ; B , D : Afterinduction. 2.3NK和CIK细胞分泌IFN-γ 水平比较 在体 外诱导培养14d后, NK和CIK细胞分泌IFN-γ 量 分 别 为 ( 4227.75±731.94 ) 和 ( 525.96± 304.84 ) μ g · L -1 , NK细胞IFN-γ 的分泌水平明 显高于CIK细胞 ( P<0.01 )。 2.4 效应细胞作用前后 K562细胞的形态学变化 倒置显微镜下,正常的K562细胞体积较大,胞 膜完整,折光性好,生长旺盛;加入效应细胞 9 7 4 赵杨祉,等 .NK细胞与CIK细胞体外诱导扩增及其活性比较 24h后,效应细胞聚集在K562细胞周围,部分效 星空体育官方入口 星空体育官网应细胞融合胀大并发生吞噬作用。 K562细胞轮廓模 糊,细胞外形皱缩,细胞出现裂解。见图2和3 。 2.5NK和CIK细胞对 K562细胞杀伤活性比较 将体外培养的效应细胞分别与靶细胞作用,随着 效靶比的升高,杀伤活性增强。在相同效靶比情况 下, NK细胞对K562细胞的杀伤作用强于CIK细 胞。在效靶比为25∶1时, NK细胞和CIK细胞对 K562细胞的杀伤率分别为65.35%和57.68% , NK 细胞的杀伤活性强于CIK细胞( P<0.01 )。见图4 。 图2 正常K562细胞的形态( ×400 ) Fig.2MorphologyofnormalK562cells ( ×400 ) 图3 效应细胞作用24h后K562细胞的形态( ×400 ) Fig.3MorphologyofK562cellsaftertreatedwitheffector cellsfor24h ( ×400 ) 图4 不同效靶比时NK和CIK细胞对K562细胞杀伤活性 Fig.4KillingactivitiesofNKandCIKcellsagainstK562 cellsatdifferenteffector-targetratios 3 讨 论 NK细胞是机体对抗病原体侵袭和正常细胞恶 变的一种重要的天然免疫细胞,无需预先接触肝病 特异性抗原即可杀伤肝病细胞 〔4〕 ,对肝病的增殖和 转移扩散均具有 “抑制”作用 〔5-6〕 。 NK细胞能够 清除术后微小残留病灶,降低复发 〔7〕 ,因而被认为 是肝病免疫治疗的重要免疫细胞。 CIK细胞是由多 种细胞因子,如IFN-γ 、 IL-2和抗CD3McAb等 诱导而成的细胞毒性T淋巴细胞 〔8〕 。由于CIK细 胞同时表达CD3和CD562种膜蛋白分子,因而又 被称为 “ NK细胞样T淋巴细胞”,同时具有T淋 巴细胞强大的抗肝病活性以及NK细胞非主要组织 相容性复合体 ( MHC )限制性的杀瘤特性 〔9〕 。目 前,多项临床研究 〔10-11〕 显示: CIK细胞对急慢性 髓系白血病、肺癌、胃癌、肝癌、乳腺癌、肠癌和 食道癌等多种恶性肝病均有一定的疗效。目前CIK 细胞的体外诱导扩增技术已经比较成熟,但是如何 在体外大量获得 NK细胞及其抗瘤活性尚不够明 确,仍是限制 NK细胞临床应用的瓶颈 〔12〕 。本研 究在应用多种细胞因子条件下,成功地在体外将 NK细胞扩增激活,在培养14d时NK细胞出现增 殖高峰,较培养0d时增加 ( 160.00±12.15 )倍, 而CIK 细胞在体外培养14d时增加 ( 110.00± 15.48 )倍,提示可以在培养14d时进行细胞回 输。 NK细胞和CIK细胞不仅可通过细胞毒作用直 接杀伤肝病细胞,而且可以通过分泌细胞因子 IFN-γ 间接发挥抗肝病活性 〔13-15〕 。本研究表明: NK细胞分泌IFN-γ 的能力强于CIK细胞,预示 着NK细胞在临床上可能会有更好的治疗效果。 体外诱导扩增的NK细胞和CIK细胞对K562 细胞均显示出了明显的杀伤活性,进一步证实了 NK细胞和CIK细胞的非 MHC限制性的抗瘤特 性。随着效靶比的增加, NK细胞和CIK细胞对 K562细胞的杀伤活性亦显著增强,并且 NK细胞 对K562细胞的杀伤活性强于CIK细胞,这可能与 NK细胞分泌IFN-γ 的能力强于CIK细胞有关。 肝病患者机体免疫功能受抑制,免疫细胞的数 量和活性均降低,本研究对肝病患者自体免疫细胞 进行体外诱导扩增,获得了大量具有较强杀伤活性 的NK和CIK细胞,本研究结果为体外大量获得 免疫效应细胞应用于肝病免疫治疗提供了技术基 础。 0 8 4 学报(医学版) 第39卷 第3期 2013年5月
