外周血单核细胞(Peripheral Blood Mononuclear Cell, PBMC)是从外周血中分离的淋巴细胞和单核细胞的总称,存在于骨髓中的造血干细胞(HSC),包括70%-90%的淋巴细胞(T细胞、B细胞和NK细胞),而T淋巴细胞的活化,在免疫应答中扮演着相当重要的角色。
细胞因子的激活原理
细胞因子γ链共受体家族包括IL-2、IL-4、IL-7、IL-9、IL-15和IL-21,它们在T细胞分化、增殖和内环境稳定中起着关键作用。他们受体包括共同的γ链(γc)和一个各自单独的受体链,下游信号激活STAT信号通路。在PBMC来源T细胞扩增和培养中最常用的细胞因子为IL-2、IL-7、IL-15和IL-21,可以促进T细胞克隆扩增,并可分化为效应细胞和记忆性T细胞[1]。

图1 细胞因子信号通路[1]
T细胞体外激活培养流程方案
01 PBMC分离
(1)使用肝素抗凝采血管收集外周血样本,将血液样本与RPMI1640按照1:1缓慢稀释[2];
(2)在15ml或50ml离心管中加入适量的Ficoll-Paque密度梯度介质;
(3)小心地将稀释后的血液缓慢加在Ficoll层上,确保界面清晰;
(4)在室温下400g离心30分钟,PBMC会形成一个清晰的环状带(白膜层),位于Ficoll层的上方;
(5)用滴管小心吸取白膜层细胞,转移到新的离心管中;
(6)加入5倍以上体积的PBS或RPMI1640,以250g离心10分钟,重复两次;
注意:尽可能去除残余血小板;
(7)弃上清,用含有10%胎牛血清的RPMI1640重悬细胞,浓度为106cells/ml。根据实验需要可选择2-3×105/ml~106/ml的浓度。
02 T细胞体外激活与扩增
(1)抗体法
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将CD3抗体和CD28抗体按比例混合,溶于400μl无菌PBS中,充分混匀。抗体浓度为5-10μg/ml的anti-CD3抗体(Cat. No.:GMP-A018)、5-10μg/ml的anti-CD28抗体(Cat. No.:GMP-A063)。
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在24孔板中,每孔加入400μl抗体混合液,空白对照孔加400μl无菌PBS;
注:24孔板在加入抗体混合液之前先用无菌PBS润洗2-3遍,避免干孔。
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用封口膜封好,37℃孵育2小时或4℃过夜;
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加细胞前,吸弃孔内残余溶液,用200μl无菌PBS洗两次,去除未结合抗体;
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洗板结束后,每孔加500μl细胞悬液,每样本可重复3个孔;
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细胞培养
方案一:细胞稀释成2.5×105cells/孔,500µl/孔,以含10%FBS,100ng/mL的IL-2的RPMI-1640完全培养基培养(37℃,5%CO2)[3,4];
方案二:将细胞稀释至2.5×105cells/孔,500µl/孔。以含10%FBS,10ng/mL的IL-7、IL-15的RPMI-1640完全培养基培养(37℃,5%CO2)[5,6]。
方案三:细胞稀释至2.5×105cells/孔,500µl/孔。以含10%FBS,25ng/mL的IL-7、IL-15和IL21的RPMI-1640完全培养基培养(37℃,5%CO2)[7,8]。
注意:高浓度(如25ng/ml)的IL-7、IL-15和IL-21适用于需要快速扩增和增强T细胞功能的场景,而低浓度(如10ng/ml)的IL-7和IL-15则更适合维持T细胞的长期稳定性和记忆细胞特性。
(2)磁珠法
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磁珠清洗:将 anti-Human CD3/CD28 Beads(Cat. No.:GMP-B016)磁珠重悬后,取适量的磁珠到新的无菌 EP 管中,加入 1mL PBS (pH7.4)重悬,混合 3-5min,置于磁力架上分离磁珠 1min,去掉上清,加细胞培养基重悬待用;
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细胞激活:将洗好的磁珠加入到已分离的PBMC细胞中,重悬到1-2×106cells/mL确保按照下表推荐用量添加磁珠,并添加IL-2(Cat. No.:C013),置于37℃,5%CO2培养箱培养;
注意:添加IL-2,建议使用浓度为100ng/mL,可根据实际反应体系进行调整及优化。
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细胞扩增:细胞密度超过2.5×106cells/mL或者培养基变黄时,将细胞转移到更大的培养器皿中并用新的含有IL-2的培养基稀释到0.5-1×106cells/mL,并记录细胞活率及扩增倍数,培养14-21天后收集细胞;
注意:利用磁珠法体外扩增和培养T细胞的过程与抗体法类似。利用磁珠培养得到的细胞若想要上流式,需要在染色前将磁珠除去,将含有细胞的管子置于磁力架上1-2min,然后将含有细胞的上层液体转移至新的管子中即可分离磁珠。
03 T细胞鉴定方案
(1)扩增倍数:分别于培养第0天、第7天、第14天、第21天对细胞进行计数,计算细胞扩增倍数,评估T细胞的扩增能力。
(2)凋亡水平:使用PI染料通过流式细胞术检测细胞活死比例,衡量凋亡水平,或使用台盼蓝染色测定细胞活死比例;
(3)亚群分析:分别于培养第0天、第7天、第14天、第21天通过流式细胞术分析细胞CD45RA和CD62L表达情况,判定T细胞亚群。其中:Tn细胞(CD45RA+CD62L+),Tcm细胞(CD45RA-CD62L+),Tem细胞(CD45RA-CD62L-)和Teff细胞(CD45RA+CD62L-)[8]。
近岸蛋白提供PBMC来源T细胞激活扩增的重组人源化CD3单抗、重组人源化CD28单抗、IL-2,IL-7,IL-15,IL-21 细胞因子产品,高活性,低内毒素,相关GMP 级产品已获得 FDA DMF备案,助力稳定、高效、安全的T细胞培养。
案例展示

Expansion of the human PBMCs. Cells were stimulated with Anti-Human CD3/CD28 Beads (Cat. No.:GMP-B016) , and expanded with human IL-2 (Cat. No.:C013) for 14 days.(Data were kindly provided by Novoprotein's customer. Thanks for her contribution)

Expansion of the human PBMCs. Cells were stimulated with Anti-Human CD3/CD28 Beads (Cat. No.:GMP-B016) , and expanded with human IL-2 (Cat. No.:GMP-C013) for 14 days.
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参考文献
[1]Rochman Y, Spolski R, Leonard WJ. New insights into the regulation of T cells by gamma(c) family cytokines. Nat Rev Immunol. 2009;9(7):480-490. doi:10.1038/nri2580
[2]Thanasak J, Tansatit T, Taowan J, Hirunwiroj N, Chitthichanonte S, Wongmack T. The peripheral blood mononuclear cells preparation and the hematology of Varanus salvator. PLoS One. 2022;17(7):e0269108. Published 2022 Jul 22. doi:10.1371/journal.pone.0269108
[3]Ruggeri Barbaro N, Drashansky T, Tess K, et al. Placental circulating T cells: a novel, allogeneic CAR-T cell platform with preserved T-cell stemness, more favorable cytokine profile, and durable efficacy compared to adult PBMC-derived CAR-T. J Immunother Cancer. 2024;12(4):e008656. Published 2024 Apr 29. doi:10.1136/jitc-2023-008656
[4]Abraham-Miranda J, Menges M, Atkins R, et al. CAR-T manufactured from frozen PBMC yield efficient function with prolonged in vitro production. Front Immunol. 2022;13:1007042. Published 2022 Sep 26. doi:10.3389/fimmu.2022.1007042
[5]Wang P, Leung J, Lam A, et al. Lung transplant recipients with idiopathic pulmonary fibrosis have impaired alloreactive immune responses. J Heart Lung Transplant. 2022;41(5):641-653. doi:10.1016/j.healun.2021.11.012
[6]Amatya C, Weissler KA, Fellowes V, et al. Optimization of anti-CD19 CAR T cell production for treatment of patients with chronic lymphocytic leukemia. Mol Ther Methods Clin Dev. 2024;32(1):101212. Published 2024 Feb 13. doi:10.1016/j.omtm.2024.101212
[7]Alvarez-Fernández C, Escribà-Garcia L, Vidal S, Sierra J, Briones J. A short CD3/CD28 costimulation combined with IL-21 enhance the generation of human memory stem T cells for adoptive immunotherapy. J Transl Med. 2016;14(1):214. Published 2016 Jul 19. doi:10.1186/s12967-016-0973-y
[8]潘春丽,余华辉.IL-7/IL-15/IL-21/IL-23体外联合刺激有效促进人CD8+中央记忆性T细胞生成[J].细胞与分子免疫学杂志 2021年37卷10期, 872-880页, MEDLINE ISTIC PKU CSCD, 2021:福建省科技创新联合资金资助项目.