细胞内细胞因子的流式细胞仪检测

1、细胞内细胞因子的流式细胞仪检测一、简介随着研究的进展，仅仅对细胞进行定量和活性的检测已不能满足需要。在单细胞水平研究细 胞因子的表达能力对研究细胞因子在疾病中的作用越来越显的重要无比。目前检测单个细胞 特 定细胞因子的表达手段包括：ELIspot、原位杂交、免疫细胞化学、限制性稀释分析(limiting dilution analysis， LDA)和单细胞PCR，应用原位杂交技术和免疫组化方法观察细 胞因子 蛋白表达及mRNA表达可以识别Th1和Th2细胞，此方法可获得较强的细胞内信号， 但此方法工作量大、主观性强，难以进行大样本检测，且人肉眼识别能力有很大的局限性，而 ELISPOT及单细胞PCR技术，技术性强、劳动强度大，难以进行广泛推广。随着多标记及胞 内细胞因子标记流式细胞技术的出现，使对细胞内细胞因子的研究推向了一个新的阶 段。下面 主要对胞内细胞因子流式细胞技术作以介绍。早期细胞因子表达与细胞功能相关性研究是基于特定克隆细胞的激活。尽管研究应用T 淋巴细胞 克隆证明了不同细胞因子的合成，如TH1 (IL -2, IFN -)与TH2 (IL 4, IL 5, IL - 1

2、0)，但这些研究很难外推，因为T细胞克隆与体内T细胞功能相关性还未被揭示。近来，Jung 与 Picker 采用了 monensin、PMA 等药物预孵，用 Brefeldin (BFA)、Monensin 阻断了胞内高尔基体介导的转运的方法使得细胞因子聚集，蓄积，增强细胞因子信号可被流式细胞仪检测。因为自然状态下，T淋巴细胞产生少量的细胞因子，通常要对T淋巴细胞体 外活化进行研究。在体外刺激过程中，T淋巴细胞产生的细胞因子已释放出来，胞内细胞因子 信号较弱，难以进行检测。这一方法可检测单个细胞内多个细胞因子，并可区分表达特定 细 胞因子的细胞亚群。在细胞水平该方法证明了人与鼠的淋巴细胞都存在1型与2型分化，且这些分化在特定细胞因子增强时可被逆转。且这些研究清楚地证明，只有激活的细胞亚群 可以表达细胞因子，静止的正常淋巴细胞(T、B、NK)不能分泌细胞因子。胞内流式分析法是用抗细胞因子抗体与细胞表面或胞内特定亚群标志组合，即可检测不同细 胞 亚群细胞因子的分泌，同时采用特殊的化学与抗体选择，确保静止与无细胞因子分泌细胞 的 最小荧光背景。具有其它方法难以比拟的优点：快速：流式定量检测细

3、胞内细胞因子可在一天内完成，实验流程需 作6-8小时，实际操时间为1-2小时，快速简便；简便：无需组织培养，可以全血分析，无需分离PBMCs ;灵敏度高：高度灵敏的荧光标 记与检测系统；高效：可以在同一个细胞内同时检测两种或更多种细胞因子，也可根据细 胞免疫表型区分分泌细胞因子的细胞的亚型，进行多参数相关分析；安全：减少样本处理与生物源性污染 接近生物体的分析条件：全血检测保留细胞及生化微环境更准确反映了体内状况。二、所需仪器1. 流式上样管及细胞培养皿或板2.25%CO 2, 37C 孵箱3. 混匀振荡器4. 离心机5. 加样器、Tips6. 流式细胞仪三、常用的标本类型和处理方法全血：使用肝素钠抗凝的真空采血管采血，不易采用肝素锂、EDTA和ACD抗凝剂，血样在8小时内分析，超过8小时会导致活性的损失，一般细胞因子阳性细胞会减少5%。如不 能在8小时之内检测，应将真空采血管水平室温放置。自身血浆中外周血单个核细胞(PBMCs):使用肝素钠抗凝的采血后，分离PBMCs , 24小时 内分析。组织培养基中的外周血单个核细胞(PBMCs):用Ficoll分离PBMCs，将细胞重悬于含10

4、%热 灭活胎牛血清(FBS)的RPMI -1640培养基中，调节细胞浓度为2x106细胞/ml。细胞系与T细胞克隆：调节细胞浓度2刈06细胞/mL于新鲜培养基中。冰冻全血与PBMCs :使用1 x红细胞裂解液处理活化的外周血或者PBMCs，用PBS漂洗， 并用含1%的BSA及10%的DMSO的PBS重悬，- 70C冻存。溶化后细胞置于染色管中，加 上2 3mL的洗液，离心5分钟后，用破膜剂对细胞进行破膜和染色。四、所需试剂1、细胞表面染色的荧光标记的单抗试剂依据实验需要选择特殊表面标志CD45圈定所有淋巴细胞CD3圈定T淋巴细胞CD4圈定T辅助淋巴细胞亚群CD8圈定T抑制淋巴细胞亚群CD19/或CD20圈定B淋巴细胞CD56圈定NK淋巴细胞CD14圈定单核细胞2、荧光标记的细胞因子抗体：R&D提供FITC、PE和APC标记的细胞因子抗体3、溶血素：用外周全血检测时需使用溶血素（R&D目录号WL1000用于人或者WL2000用于小 鼠；eBioscience目录号00-4333 ）溶解红细胞4、激活剂A. DMSO中调节浓度0.1mg/mLB. 分装(20 L) , 20 C储存。勿反复

5、冻融C. 每次实验用无菌无叠氮钠PBS 1: 100稀释储存液D. PMA终浓度25ng/mL细胞悬液 Ionomycin ( Alexis,目录号 ALX-450-006-M001 )A. 于乙醇中配制成浓度0.5mg/mLB. 20 C储存C. 每次实验用无菌无叠氮钠PBS 1 : 10稀释储存液D. Ionomycin终浓度1 g/mL细胞悬液 Staphylococcal enterotoxin B(SEB) (Sigma,Catalog No.S-4881)A. 无菌无叠氮钠PBS调节浓度0.5mg/mLB. 4C储存C. SEB终浓度10 g/mL细胞悬液 CD3 :包被在培养板中，在蛋白转运抑制剂存在下活化未稀释的血液细胞10ug/ml CD28 :加速不同刺激剂(包括SEB、CD3等)的活化效应，浓度一般为5、阻断剂阻断高尔基体介导的转运作用，使得刺激细胞表达的细胞因子聚集在胞浆内 Brefeldin-A(BFA) ( eBioscience，目录号 00-4506 )A. 于DMSO中调节浓度5mg/mLB. 分装（20 L） , -20C储存。勿反复冻融。C. 每次

6、实验用无菌无叠氮钠PBS 1: 10稀释储存液D. 激活最后4-5小时BFA终浓度10 g/mL细胞悬液。注意：BFA过度孵育会导致细胞活力下降 Monensin （ eBioscience，目录号 00-4505 ）6、不含谷氨酰胺的RPMI-16407、固定剂：细胞在体外刺激后需要对细胞进行固定。固定的目的在于通过蛋白的交联和 变性一方面使细胞因子固定在细胞内，另一方面避免细胞表面抗原丢失。含4%的多聚甲醛PBS 溶液（eBioscience，目录号 00-8222 ）8、 破膜剂：含1%皂甙、0.05 %叠氮化钠的Hanks溶液（HBBS ） （ eBioscience，目录 号 00-8333 ）将细胞膜穿孔，已利于荧光标记的细胞因子抗体进入细胞内，于相应的细胞因子结合9、其它试剂：无菌无叠氮钠PBS，乙醇，含1%多聚甲醛的PBS , 4C储存。五、细胞培养 和刺激的基本方法细胞活化的最终结果是产生细胞因子，根据检测指标和标本的不同，研究人员需要选择不同的 刺激剂和刺激时间，以获得最佳的实验结果。下表提供了检测一些常用细胞因子的推荐的活化 方法。表1、细胞内细胞因子流式检测推荐

7、的阳性对照活化方法检测细胞因子阳性对照刺激方法人 IFN-g方法2 （4-24小时）人 TIMP-1方法5人 TNF-方法7 （6小时）人 IL-1a方法3 （6小时）人 IL-1方法3 （24小时）人 IL-2方法2 （4-24小时）人 IL-4方法4人 IL-5方法1人 IL-6单核细胞：方法3 （6-12小时）T细胞：方法6人 IL-10方法1人 IL-12方法8人 IL-15方法3人 Fractalkine/CX3CL1方法1人 IL-8/CXCL8方法3 （24小时）人 MCP-1/CCL2方法3 （24小时）人 MIP-1a/CCL3方法3 （24小时）人 MIP-1b/CCL4方法3 （24小时）人 RANTES/CCL5方法1小鼠IL-2方法9小鼠IL-4方法10小鼠IL-5方法10小鼠IL-6方法11小鼠IFN方法9 or方法12小鼠TNF-方法9为防止细胞内细胞因子分泌到胞外，在培养的最后4-6个小时，需要使用蛋白转运抑制剂（如 3uM monensin， 10mg/ml 的 BFA）方法1：只使用转染细胞检测方法 2:人的 PBMC，使用 PMA （10 ng/m

8、l）和 lonomycin （1 uM）刺激 4-24 小时.方法3:人的PBMC使用LPS （0.5 - 1 ug/ml）刺激24小时.方法4:人的PBMCs或者纯化的CD4 +细胞在包被人CD3抗体的培养板中，使用含有重组人 的 IL-2 （10 ng/ml，目录号 202-IL-010 ）和 IL-4 （10 ng/ml，目录号 204-IL-005 ）的为培养 基为培 养两天；细胞洗涤后在含有重组人IL-2和IL-4的培养基中继续培养2天；最后收获细 胞，使用 PMA （10 ng/ml）和 Ionomycin （1 uM）刺激 6 小时方法 5: CD4 + T 细胞使用 PHA （10 ng/ml） 刺激4 days方法6: T细胞使用抗CD3的单抗、抗CD28的单抗和重组人的IL-1b （Lorre, et al., 1994, Clin Immuno Immunopath 70:1) 方法 7:使用 PMA (50 ng/ml)和 lonomycin (500 ng/ml)刺激方法8: PBMCs细胞使用重组人IFN (10 ng/ml，目录号285-IF-100)刺激

9、2小时，然后使用 IFN (10 ng/ml) + LPS (1 ug/ml)刺激22小时或者使用相同的方法刺激THP-1细胞.方法9: EL4在包被抗小鼠CD3抗体(25 ug/ml)的培养板中，使用抗CD28抗体(2 ug/ml) + PMA (5 ng/ml) + Ionomycin (500 ng/ml)刺激 6 小时方法10: CD4 +T细胞在包被小鼠CD3(25 ug/ ml)抗体的培养板中，使用含有抗小鼠的CD28(2 ug/ml)的抗体，重组小鼠的 IL-2(10 ng/ml，目录号 402-ML-020 )和 IL-4(50 ng/ml , 目 录号404-ML-005 )的培养基培养两天；然后在含有重组小鼠IL-2和IL-4的培养基中继 续培养 3 天；最后收获细胞，使用 PMA(5 ng/ml)、Ionomycin(500 ng/ml)和 monensin 刺激 6 小时。方法11:小鼠ip巨噬细胞使用Mouse ip 1 ug/ml LPS刺激24小时方法12:小鼠脾细胞使用PMA (5 ng/ml)和Ionomycin (500 ng/ml)刺激6小时六、流式检测细胞染色基本过程(以全血为例)1、收获细胞：肝素钠抗凝的静脉血，按1： 1与培养基混匀，加刺激剂，同时加蛋白转运 抑制剂(参照说明书)，混匀后，37 C, 5%二氧化碳培养4-6小时2、阻断Fc受体：用于消除非特异性的结合染色 在小鼠，可使用纯化的FcII/III受体的抗体(CD16/32 )，按照1ug/10 6细胞的用量，在 染色 缓冲液中4 孵育15分钟，PBS清洗

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