CN102719402B - Hla-a0201限制性抗hpv抗原特异性ctl的制备方法 - Google Patents

Hla-a0201限制性抗hpv抗原特异性ctl的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了HLA-A0201限制性抗HPV抗原特异性CTL的制备方法。该方法通过单采收集外周单个核细胞,富集、纯化CD8+T淋巴细胞;用负载HLA-A0201限制性HPV抗原多肽的成熟树突状细胞刺激CD8+T淋巴细胞,并用rhIL-2和rhIL-7联合促进T细胞生长;采用Tetramer标记方法和流式细胞分选术纯化目标CTL;采用固相包被的抗人CD3单抗和IL-2刺激目标CTL的生长;加入γ射线辐照后的自体PBMC增强目标CTL的活化;加入rhIL-15培育扩增,收集鉴定。本方法制备的目标CTL具备高纯度,高增殖能力,高杀伤活性,高比例CTL-CM,可用于肿瘤等免疫治疗。

Description

HLA-A0201限制性抗HPV抗原特异性CTL的制备方法
技术领域
本发明属于生物技术开发与应用研究领域,涉及HLA-A0201限制性抗HPV抗原特异性CTL的制备方法。
背景技术
一、HPV感染与宫颈癌
宫颈癌是全球妇女中发病率占第3位的恶性肿瘤,全球每年约有50万新发宫颈癌患者,并有将近27.4万患者死于该病。大量研究表明,宫颈癌的发生与高危型人乳头瘤病毒(humanpapillomavirus,HPV)的持续性感染密切相关。目前已分离出100余型HPV-DNA,其中30多种与宫颈病变有关。根据其致病能力的大小分为低危型和高危型,而高危型主要导致宫颈癌的发生,以HPV16/18型多见,其编码的E6、E7癌蛋白是宫颈上皮恶性转化中的关键性蛋白。
目前针对HPV-16的VLP疫苗已经开发成功并通过FDA认可,正式投入临床使用,但对已经感染HPV和患有宫颈癌的妇女作用是甚微的。对于宫颈癌患者而言,免疫治疗的关键在于诱发有效的HPV特异CTL,从而有效抑制肿瘤的发展并清除已感染或已恶变的上皮细胞。因此构建针对HPV抗原特异性的CTL将是治疗宫颈癌的有效方法。
二、细胞免疫治疗技术的诞生与发展
上世纪80年代起免疫学与肿瘤学的迅速发展,1982年美国NIH Rosenberg教授为首的研究小组研制出淋巴因子活化的杀伤细胞(LAK)免疫疗法,并在后续研究中对LAK细胞的临床应用进行了深入的探讨。但是LAK细胞杀伤力不够强,临床应用需要大量输注(3×1010-11),另一方面扩增能力有限,需要在输注细胞的同时大剂量应用白细胞介素-2(IL-2)(10万IU/kg,q8h),因而产生了相关的不良反应。而后Rosenberg又提出了肿瘤浸润淋巴细胞(TIL),其杀瘤能力较LAK有了明显提高,并且无需大剂量IL-2联合应用,但细胞需要从肿瘤组织中分离获得,这极大限制其广泛的临床应用。在以上的工作基础上,1991年Stanford大学的Schmidt-Wolf等采用干扰素γ(IFN-γ)、IL-2和鼠抗人CD3单克隆抗体(Mouse anti-Human CD3mAb)共同诱导出了具有强大抗肿瘤活性的细胞群,命名为细胞因子诱导的杀伤细胞(CIK)。
树突状细胞(DCs)是迄今为止已知的体内功能最为强大的专职抗原递呈细胞(APC),其表面存在丰富的抗原捕获分子,抗原递呈分子(MHC I类和MHCⅡ类分子),免疫共刺激分子(CD80、CD83、CD86、CD40等)。经抗原刺激后的DC细胞向淋巴结迁移,将其携带的抗原信息传递给相应的T淋巴细胞,启动、激发CD4+/CD8+T细胞免疫应答,特异性地杀灭肿瘤细胞。同时经抗原刺激后的DCs可分泌白细胞介素-8(IL-8)、干扰素α(IFN-α)、白细胞介素-12(IL-12)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)等,增强机体非特异性免疫应答(天然免疫),故DC有“天然免疫佐剂”的美称,其发现者Ralph Steinman教授获得2011年诺贝尔医学奖。鉴于DC在机体免疫防御系统中所处的中心地位,基于DC开发的抗肿瘤疫苗已使之成为最先进、最有希望的肿瘤免疫治疗技术之一,近年来国内外学者对其进行了广泛的探索。1992年Stanford医学院的2位教授成立了世界上第一家以DC为基础的肿瘤疫苗公司(Dendreon,CA),该公司的产品Provenge已于2010年4月29日获得FDA批准上市。但是DC在体内的功能受到患者本身免疫状态,肿瘤微环境的影响,而肿瘤患者体内存在大量抑制因子,因此DC的体内效果并不如体外效果理想。
细胞毒性T淋巴细胞(CTL)构建是近期兴起的免疫治疗技术,因其具有特异、直接杀伤肿瘤靶细胞的能力,因此成为研究的热点。而研究已经证实CTL是免疫系统控制和清除HBV感染的中心环节,其反应低下或出于“exhausted”状态与感染慢性化直接相关,因此直接向患者体内回输体外扩增的功能正常的特异性CTL的过继免疫治疗可以起到清除HBV感染的细胞的作用。
三、CTL作用机理
1、机体T细胞免疫反应过程
机体存在庞大的T细胞库,通过其表面表达不同的T细胞受体(TCR)特异识别不同的外部抗原分子(细菌、病毒和肿瘤抗原多肽),被活化为具有杀灭靶细胞的CTL,清除细菌、病毒的感染和肿瘤细胞,且能产生免疫记忆性CTL,防止细菌、病毒的再次入侵和肿瘤的复发。CTL免疫应答大致分四个阶段:
(1)抗原识别:APC通过表面受体识别并捕获抗原(细菌、病毒、肿瘤细胞);
(2)抗原加工与递呈:抗原经APC消化、裂解成多肽分子,后者与APC胞内丰富的MHC-Ⅰ类或Ⅱ类分子结合分别形成MHC-I-多肽或MHC-II-多肽复合物,并被转运至APC表面;
(3)T细胞激活(双信号学说):APC与T细胞相遇,T细胞通过自身TCR识别APC递呈的MHC-I/II-多肽复合物,其中CD8+T细胞识别MHC-I-多肽复合物,CD4+T细胞识别MHC-II-多肽复合物,T细胞接受了抗原的刺激信号(第一信号)加上免疫共刺激信号(第二信号)开始活化,具有细胞毒性作用即CTL;
(4)靶细胞杀灭:活化CTL循环至抗原所在部位,通过CTL表面的TCR特异识别抗原表达细胞后进行杀伤和清除。
但,已发现肿瘤患者体内存在大量免疫抑制因子,影响CTL的有效活化和增殖,数量甚少,不足以与迅速增殖的肿瘤抗衡。若能在体外制备大量抗原特异性CTL并回输给患者,可直接、快速杀伤肿瘤细胞起到治疗作用,对常规治疗无法清除的残留肿瘤细胞进行杀灭,将可以防止肿瘤的复发和转移。
2、CTL表型与功能差异
根据CTL表面分子的表达种类可分为两型:中央记忆型CTL(CTL-CM)和效应记忆型CTL(CTL-EM)。
Klebanoff等研究发现:表型分析为CD3+CD45RO+CD62L+CCR7+的CTL-CM具有更强的抗肿瘤能力;Johnson等比较了MART-1 TCR基因修饰的CTL-CM和CTL-EM,结果发现前者消退恶性黑色素瘤细胞的能力是后者的10倍。Berger等研究结果还显示CTL-CM输注后较表型为CD3+CD45RO+CD62L-CCR7-的CTL-EM在体内能存活更长的时间。
3、CTL技术开发现状
综合国内、国外CTL体外制备技术可归类为三种方法与来源:
(1)肿瘤浸润淋巴细胞(TIL)体外扩增法
从肿瘤患者肿瘤组织中分离TIL,加入白细胞介素-2(IL-2)培养,克隆稀释法筛选肿瘤抗原阳性的T细胞克隆,再加入鼠抗人CD3单克隆抗体和IL-2进行扩增培养获得。
Li等选择HLA-A201阳性的Ⅳ期恶性黑色素瘤患者,将其肿瘤组织制备成单细胞悬液后,加入IL-2培养,5周后筛选扩增细胞中CD8+T+MART-1+的阳性T细胞克隆,再加入鼠抗人CD3单克隆抗体和辐照后的PBMC饲养细胞扩增培养,次日加入IL-2,再培养12天可获得CTLs,能对负载MART-1多肽的T2细胞株特异性识别和杀伤。
(2)TCR基因修饰法
TCR是T细胞识别抗原、介导免疫应答的关键分子,包括α、β、γ、δ四条链,由二硫键连接成α/β和γ/δ两种异二聚体,其中α/β+T细胞占外周血T细胞的90-95%,是主要的免疫效应细胞。TCR基因修饰即通过外源质粒转染自体T淋巴细胞,导入能识别特异性抗原多肽的TCR基因,挑选阳性克隆,在体外扩增培养获得CTL。较为常用的质粒有逆转录病毒质粒或慢病毒质粒。
Morgan等采用抗CD3+CD28+磁珠激活CD8+T细胞,应用慢病毒质粒转染修饰MART-1或gp100特异性的TCR基因,采用鼠抗人CD3单克隆抗体和IL-2培养体系制备CTLs,在12天能扩增培养至109个细胞,用于15例HLA-A2+的黑色素瘤患者的治疗,结果显示有2例患者出现了明显的临床疗效,1例52岁男性患者的腋窝转移病灶消失,肝转移病灶缩小了89%,无病生存期为21个月;1例30岁男性患者,肺部转移病灶消失,无病生存期为20个月。
Perro等采用白细胞介素-15(IL-15)和白细胞介素-21(IL-21)细胞因子组合促进TCR基因转染非增殖的T细胞,可以维持T细胞高表达CD62L和CD28。
(3)体外抗原致敏法
用人工APC(Artificial APC),或抗原(蛋白质,多肽,或全细胞)体外反复刺激T细胞,获得抗原特异性CTL。
浙江大学的发明专利(专利号:CN102168066A)体外诱导乙型肝炎病毒特异性细胞毒性T淋巴细胞的方法即采用该方法。将MHC-Ⅰ-Ig和抗CD28mAb包被磁珠构建人工APC,抗原表位肽负载APC后,体外致敏3-4周,再以磁珠吸附分离抗原特异性CTL,Tetramer染色鉴定。
上述三种方法的缺陷:
(1)TIL体外扩增法
①需要获得患者的新鲜肿瘤组织作为CTL来源,仅限于可手术的患者,且肿瘤组织来源有限;
②TIL分离,CTL克隆的获取与鉴定方法复杂,肿瘤组织中各种细胞成分较多,较复杂,分离细胞的时间长,一般都需要1个月以上;
③TIL中混有CD4+CD25+Treg亚群,其会抑制CTL扩增效率;
④由于体外分离扩增时间长,增加了污染的机会。
(2)TCR基因修饰法
①外源性质粒(逆转录病毒或慢病毒等)的引入,给临床应用带来一定的风险;
②内源性TCR干扰,导入的TCR基因可能并不能导入预期的位点,而与内源性的TCR发生错排,其能识别抗原不是预期设计的,且是未知的,存在很大的风险。
(3)体外人工APC负载抗原致敏法
①引入外源物质:人工APC,制备的CTL是否有人工APC残留仍是疑问;
②人工APC体外致敏CTL的周期较长,需要3-4周,获得CTL还需要扩增培养后才能满足临床治疗的需要,因此体外培养的周期长,污染的几率较大。
目前还没有文献报导过制备时间短、扩增倍数高、CTL纯度高且杀伤效果好的HLA-A201限制性抗原特异性CTL的制备方法。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术问题提供一种制备时间短、扩增倍数高、CTL纯度高且杀伤效果好的HLA-A201限制性抗HPV抗原特异性CTL的制备方法。
本发明的目的是通过下列技术方案实现的:
HLA-A0201限制性抗原特异性CTL制备方法,该方法包括下列步骤:
a.第一步CTL前体细胞来源细胞的富集与纯化方法:
用自动单个核细胞采集仪(单采仪)采集外周单个核细胞(PBMC)作为细胞来源;采用临床级阴性磁珠分离法,从PBMC中富集、纯化CTL前体细胞即CD8+T淋巴细胞。
b.目标CTL诱导与第一轮扩增:
用负载HLA-A0201限制性HPV抗原多肽的成熟树突状细胞(mDC)刺激CD8+T淋巴细胞,不仅提供给T细胞活化的第一信号(抗原),同时DC提供给T细胞活化必须的第二信号(免疫共刺激分子CD40、CD80、CD83等);同时加入rhIL-2和rhIL-7两种细胞因子联合促进T细胞生长,抑制活化诱导的细胞凋亡反应(AICD),延长活化细胞的生存周期。
c.目标CTL纯化方法:
在第一轮用负载抗原的mDC刺激并扩增目标CTL数量后,采用Tetramer标记方法和流式细胞分选术再一次纯化目标CTL(目标CTL是指表达识别HPV抗原多肽TCR的CD8+T,即Tetramer+CD8+T淋巴细胞),即选择Tetramer+CD8+T,剔除非特异性扩增的T细胞,以减少其对目标CTL增殖的影响。
d.目标CTL的第二轮扩增:
采用固相包被的anti-human-CD3mAb和IL-2刺激目标CTL的生长与增殖;再加入经γ射线辐照的自体PBMC增强对目标CTL的活化;加入rhIL-15一方面可以促进记忆性T细胞的增殖,另一方面可抑制细胞的凋亡。
e.第二轮扩增后目标CTL表型鉴定:
采用流式细胞术对已制备的目标CTL进行表型分析,根据其表达的分子谱不同将其分为中心记忆性CTL(CTL-CM:CD8+CD45RO+CD62L+CCR7+)和效应性CTL(CTL-EM:CD8+CD45RO+CD62L-CCR7-)。
所述的制备方法,步骤b中的HPV抗原多肽长度为9-15个氨基酸,优选序列如SEQ IDNO.1所示的HPV抗原多肽。
所述的制备方法,步骤b中负载目标抗原的自体成熟DC是通过下列方法制备得到的:PBMC贴壁后加入rhGM-CSF、rhIFNα、灭活的混合正常人AB血清和RPMI1640培养基培养三天,收获的DC再加入目标抗原孵育即得。
所述的制备方法,步骤c中用于目标CTL扩增的γ射线辐照的自体PBMC是通过下列方法制备得到的:留取部分单采获得的PBMC,经30-50GY的γ射线辐照后保存;保存液:含20%(V/V)DMSO和20%(V/V)正常人AB血清的RPMI1640培养液,保存温度:-80℃超低温保存。
所述的制备方法,步骤d中用于目标CTL扩增的CD3单抗克隆抗体(anti-human-CD3mAb)是如下操作的:将CD3单抗固相包被于用于扩增细胞的容器表面,CD3mAb可与多个CTL表面的CD3分子结合,促进CTL细胞克隆的形成,促进细胞接触,快速进入增殖周期。
所述的制备方法,各步骤中刺激分子或细胞的用量分别为:
a.目标CTL第一轮扩增每次加入量:rhIL-2终浓度为500-1750IU/ml,rhIL-7终浓度为50-75ng/ml,DC与起始T细胞数量比为1∶5。
b.目标CTL第二轮扩增:rhIL-2终浓度为200-500IU/ml,rhIL-15终浓度为100-250ng/ml,CD3单克隆抗体包被浓度为1.0-2.5μg/ml,γ射线辐照的PBMC与起始CTL数量比为2∶1。
所述的制备方法,各步骤操作后细胞数量与表型特征见表1。
表1
Figure BDA00001855867000061
以下是对本发明制备方法的主要步骤的更为详细的说明:
1、CTL前体细胞纯化与富集方法:
通常采用外周PBMC作为CTL前体细胞即CD8+T淋巴细胞的来源,PBMC中含有CD4阳性T淋巴细胞(CD4+T)、CD8阳性T淋巴细胞(CD8+T)、B淋巴细胞、单核细胞(Mo)、自然杀伤细胞(NK)等多种细胞成份,其中CD8+T起始数量直接影响目标CTL的最终产量。
采用单采法一次性可采集大量外周PBMC,获得大量起始细胞,多余PBMC可辐照或冻存,用于多次CTL制备和应用,且方法操作简便。
采用临床级磁珠阴性选择法从PBMC中纯化CD8+T,剔除CD4+T、B、NK细胞,减少其快速扩增对CD8+T扩增生长的干扰。通过磁珠阴性选择法可将CD8+T的纯度提高2-4倍(提高至平均90%以上),见附图1。
2、目标CTL诱导与第一轮扩增:
本发明专利采用三天成熟DC制备方法,DC制备简捷、时间短,其形态、表型与常规7-10天DC比较无明显差异,见附图2。
本发明利用负载HLA-A0201限制性抗HPV抗原的自体成熟DC,给予CD8+T活化的第一信号;同时DC富含免疫共刺激分子,给予CD8+T活化的第二信号,保证CD8+T在双信号作用下高效地被诱导分化成目标CTL。联合rhIL-2和rhIL-7对CD8+T进行扩增优于单一因子(IL-2)的作用,IL-7促进记忆性T细胞克隆的增殖,抑制因长时间IL-2活化T细胞后导致的AICD反应,延长T细胞生存周期。
3、目标CTL纯化与富集方法:
在第一轮诱导扩增后,CD8+T细胞中目标CTL即表达识别抗原肽TCR的CD8+T只占部分比例,且比例不高,大量是非特异扩增的CD8+T,无识别、清除靶细胞的作用。本发明采用Tetramer标记方法和流式细胞分选术分离、纯化目标CTL,再一次富集能识别靶抗原的CTL,这些CTL才具备杀伤靶细胞的能力。
纯化后目标CTL的纯度达95%以上。而常规报导的几种方法大多采用有限稀释法,基因导入法等方法,时间花费较长,操作复杂,特异性相对较低。见附图3。
4、目标CTL第二轮扩增:
对T细胞扩增多采用液相的鼠抗人CD3/CD28单克隆抗体和IL-2组合进行扩增。本发明采用固相鼠抗人CD3单克隆抗体包被技术,联合经γ射线辐照的自体PBMC和rhIL-15作为刺激T细胞增殖的多重信号。固相CD3-mAb可促进T细胞克隆形成,加快细胞生长;IL-15使CTL具有抗凋亡,促进记忆T细胞生长的能力;PBMC表面表达大量共刺激分子并分泌多种细胞因子提供CTL良好的生长环境,且经γ射线辐照后不会增殖而干扰CTL的生长,从而保证CTL的高效扩增。
与常规扩增体系比较:本专利方法制备的目标CTL产量高,CTLCM比例高,杀伤靶细胞能力较强。见附图4-5。
本发明的有益效果:
本发明联合采用高效、简捷的单采和磁珠分选法获得比常规方法较多数量的CD8+T作为目标CTL前体细胞;用HLA-A0201限制性抗HPV抗原负载的树突状细胞作为致敏原,联合rhIL-2和rhIL-7诱导CTL前体克隆向目标CTL分化和第一轮扩增;再经四聚体(tetramer)标记和流式细胞分选技术从致敏的混合CD8+T淋巴细群中分离出目标CTL即HLA-A0201限制性抗HPV抗原特异性CTL,通过采用固相CD3-mAb,γ射线辐照的PBMC作为饲养细胞,联合IL-2和IL-15对目标CTL进行第二轮高效扩增。采用本发明方法制备得到的HLA-A0201限制性抗HPV抗原特异性CTL具备高纯度,高增殖能力,高杀伤活性,高比例CTL-CM特点,可用于HPV相关恶性肿瘤和/或感染相关疾病的免疫治疗。
本发明采用不同方法通过对目标CTL的二次纯化与富集,通过不同扩增体系对富集的目标CTL进行二轮扩增和功能的诱导,使目标CTL在纯度上、数量上和功能上均优于现有技术中的几种CTL获得方法,特别体现在以下几个方面:
1、本发明提供了天然的、高效的激活T细胞双信号
①抗原特异信号:DCs是公认的体内功能最强的专职抗原递呈细胞,本体系模仿、复制抗原在体内被DC捕获递呈的过程,选择显性抗原肽负载活体DC作为致敏原,提供最接近人体免疫应答过程中的MHC-多肽复合物空间结构,为T细胞活化提供特异性第一信号。
②共刺激信号:DC同时表达丰富的共刺激分子,为T细胞活化提供天然的第二信号。
2、本发明提供了高效、简捷的CTL前体与目标CTL富集与纯化方法
①CTL前体细胞的富集:采用单采和临床级阴性磁珠分选CTL前体细胞即CD8+T淋巴细胞,操作简便,起始数量充足,获得的CD8+T细胞纯度达到90%以上,为制备足够量、足够纯度目标CTL提供了基本保证。
②目标CTL细胞的纯化:采用Tetramer标记与流式分选技术,对目标CTL即Tetramer+CD8+T进行分离纯化,简捷、高效、省时(4-5小时),纯度高达95%以上。
3、本发明提供了二轮、高效目标CTL扩增系统,以保证提供足够数量目标CTL
①第一轮诱导与扩增:采用多肽负载的DC,联合二种细胞因子IL-2和IL-7扩增体系,在二周内扩增倍数达30-50倍。
②第二轮目标CTL扩增:采用固相鼠抗人CD3单克隆抗体,联合细胞因子IL-15和自体PBMC扩增体系,10天左右扩增倍数平均40倍,最高达60倍。可获得109个目标CTL细胞,达到临床应用的需要,而常规方法(背景技术提到三种方法体外诱导达到同样数量的CTL需要3-4周)。
4、本发明制备的目标CTL体外杀伤活力较高
本发明制备的CTL体外能特异性识别和杀伤表达相应抗原的靶细胞,且杀伤率高天常规方法,效靶比相同时杀伤率平均高出15%左右。见附图5。
M1为常规方法一:目标CTL第一轮扩增和分选纯化同本专利方法,目标CTL第二轮扩增时,用含10%灭活混合正常人AB血清的RPMI1640完全培养基重悬细胞,细胞密度为2×106/ml,接种至75cm2细胞培养瓶中,每瓶30ml,加入终浓度为50ng/ml的鼠抗人CD3单克隆抗体(液相)和终浓度为500IU/ml的rhIL-2,轻轻混匀置于37℃,5%CO2细胞培养箱内培育。每日观察细胞的生长状态,适时补充新鲜培养基含10%灭活混合正常人AB血清、200IU/ml rhIL-2的RPMI1640完全培养基,细胞增殖到一定量扩瓶。培养至第10天收获细胞。用生理盐水洗涤2次和重悬,计算获得的细胞数量。取3×105个左右细胞,加入抗人CD8、CD45RO、CD62L、CCR7单抗进行标记CTL,用流式细胞仪进行检测分析CD8+CD45RO+CD62L+CCR7+T的比例。以及对靶细胞的杀伤能力。平均获得CTL细胞总量为(1.1±0.2)×109,CTLCM比例平均为:35.1±3.9%,效靶比为30∶1时CTL杀伤力平均为26.0±2.1%。
M2为常规方法二:目标CTL第一轮扩增和分选纯化同本专利方法,目标CTL第二轮扩增时,用含10%灭活混合正常人AB血清的RPMI1640完全培养基重悬细胞,细胞密度为2×106/ml,接种至75cm2细胞培养瓶中,每瓶30ml,加入1.5×107/ml抗CD3/28磁珠和终浓度为500IU/ml的rhIL-2,轻轻混匀置于37℃,5%CO2细胞培养箱内培育。每日观察细胞的生长状态,适时补充新鲜培养基含10%灭活混合正常人AB血清、200IU/ml rhIL-2的RPMI1640完全培养基,细胞增殖到一定量扩瓶。培养至第10天收获细胞。用生理盐水洗涤2次和重悬,计算获得的细胞数量。取3×105个左右细胞,加入抗人CD8、CD45RO、CD62L、CCR7单抗进行标记CTL,用流式细胞仪进行检测分析CD8+CD45RO+CD62L+CCR7+T的比例。以及对靶细胞的杀伤能力。平均获得CTL细胞总量为(1.3±0.2)×109,CTLCM比例平均为:37.6±2.1%,效靶比为30∶1时CTL杀伤力平均为31.1±3.5%。
M3为本专利方法,平均获得CTL细胞总量为(3.5±0.5)×109,CTLCM比例平均为:73.4±6.3%,效靶比为30∶1时CTL杀伤力平均为42.5±4.1%。
5、本发明制备的目标CTL细胞中CTLCM比例高
本发明制备的CTLs中表达CD3+CD45RO+CD62L+CCR7+表型的中心型记忆CTL比例高于常规方法,见附图4。
比较三种扩增体系制备的目标CTL的扩增能力、表型和杀伤力,结果显示:本专利诱导体系诱导的CTL扩增能力最强,细胞总量可达(3.5±0.5)×109,其中CTLCM比例可达73.4%,在效靶比为30∶1时,对于靶细胞(负载HLA-A2-HPV多肽的T2细胞株)的杀伤能力平均可达42.5%。
附图说明:
图1:CTL前体细胞纯化前后纯度的比较。
图A:单采PBMC流式细胞检测图谱(纯化前)
方法:分别取50μlPBMC(约3×105个细胞)加入3支流式管内,第一管内再加入5μl FITC标记的抗人CD4抗体,5μl PE标记的抗人CD8抗体,5μl PerCP标记的抗人CD3抗体和5μl APC标记的抗人CD56抗体;第二管内加入5μl APC标记的抗人CD14抗体;第三管加入5μl APC标记的抗人CD19抗体,充分混匀,4℃避光孵育30分钟,取出后每管加入1ml预冷的含2%(V/V)新生牛血清的生理盐水洗涤两遍并重悬后,用FACS Calibur流式细胞仪进行检测,采用Cellquest软件分析CD3+CD4+T%、CD3+CD8+T%、CD14+%、CD19+%、CD3-CD56+%比例。结果:
CD14+%(Mo):7.06%    CD19+%(B):8.52%
CD3+CD4+T%:51.17%     CD3+CD8+T%:35.35%
CD3-CD56+%(NK):0.54%
图B  磁珠阴性选择后CTL前体细胞流式细胞检测图谱(纯化后)
方法:单采PBMC用CD4+CD19+CD16/56+T分选磁珠阴性选择,剔除CD4+T细胞、NK细胞和B细胞后,收集未结合磁珠细胞按照纯化前的流式染色方法进行染色,分析CD3+CD4+T%、CD3+CD8+T%、CD14+%、CD19+%、CD3+CD56+%、CD3-CD56+%比例的变化。结果显示,经过磁珠阴性选择后,CD3+CD8+T%比例达到96.29%,纯度提高了近三倍。
结果:
CD3+CD4+T%:1.85%      CD3+CD8+T%:96.29%
CD14+%(Mo):0.33%    CD19+%(B):0.04%
CD3-CD56+%(NK):0.05%
图2:两种不同方法诱导的DC表型比较
方法:分别取50μl rhGM-CSF+rhI FN-α诱导3天的DC(约3×105个细胞)加入4支流式管中,第一管加入5μlPE标记的CD40、5μl PerCP标记的HLA-DR和5μl APC标记的抗人CD11c抗体,第二管加入5μl PE标记的抗人CD80抗体、5μl PerCP标记的抗人HLA-DR抗体和5μl APC标记的抗人CD11c抗体,第三管加入5μl PE标记的抗人CD83抗体、5μl PerCP标记的抗人HLA-DR抗体和5μl APC标记的抗人CD11c抗体,第四管加入5μl PE标记的抗人CD86抗体、5μl PerCP标记的抗人HLA-DR抗体和5μl APC标记的抗人CD11c抗体,充分混匀,4℃避光孵育30分钟,取出后每管加入1ml预冷的含2%(V/V)新生牛血清的生理盐水洗涤两遍并重悬后,用FACS Calibur流式细胞仪进行检测,采用Cellquest软件分析HLA-DR+CD11c+%、CD40+HLA-DR+CD11c+%、CD80+HLA-DR+CD11c+%、CD83+HLA-DR+CD11c+%、CD86+HLA-DR+CD11c+%比例。rhGM-CSF+rhIL-4诱导7天的DC用同样方法进行检测。结果显示,本专利采用的rhGM-CSF+rhIFN-α诱导3天的DC纯度表型(HLA-DR+CD11c+)为80.77%,成熟度表型(CD83+)为81.12%。rhGM-CSF+rhIL-4诱导7天的DC纯度表型为81.83%,成熟度表型为83.98%,两者无明显差异。
结果:
图A:rhGM-CSF+rhIFNα诱导3天DC表型流式检测图谱:
HLA-DR+CD11c+%:80.77%         CD40+HLA-DR+CD11c+%:91.65%
CD80+HLA-DR+CD11c+%:95.09%    CD83+HLA-DR+CD11c+%:81.12%
CD86+HLA-DR+CD11c+%:85.27%
图B:rhGM-CSF+rhIL-4诱导7天DC表型流式检测图谱:
HLA-DR+CD11c+%:81.83%         CD40+HLA-DR+CD11c+%:91.01%
CD80+HLA-DR+CD11c+%:96.64%    CD83+HLA-DR+CD11c+%:83.98%
CD86+HLA-DR+CD11c+%:88.26%
图3:目标CTL第一轮扩增后流式检测图谱
图A:目标CTL第一轮扩增后细胞流式检测图谱(纯化前)
图B:目标CTL第一轮扩增后细胞流式检测图谱(纯化后)
方法:CTL第一轮扩增后用PE标记HLA-A201+HPV16E711-20Tetramer和FITC标记的抗人CD8抗体对扩增的CTL进行标记,采用流式细胞仪分选Tetramer+CD8+CTL细胞,分选前Tetramer+CD8+T纯度为13.89%,分选后达到95.32%。
图4三种不同方法制备的CTL表型的比较
图A(M1):液相鼠抗人CD3单克隆抗体+IL-2扩增体系制备的CTL表型流式检测图谱
图B(M2):液相CD3/28磁珠,IL-2扩增体系制备的CTL表型流式检测图谱
图C(M3):固相鼠抗人CD3单克隆抗体,I L-2,IL-7,IL-15,自体PBMC扩增体系制备的CTL表型流式检测图谱
方法:纯化后的目标CTL分为3份,第一份加入终浓度50ng/ml鼠抗人CD3单克隆抗体和500IU/ml IL-2进行扩增培养,第二份加入终浓度10μg/ml CD3/28磁珠和250IU/ml IL-2进行扩增培养,第三份加入鼠抗人CD3单克隆抗体2μg/ml预包被过夜的培养瓶,按照目标CTL:PBMC=1∶2的比例加入经γ射线辐照的PBMC,并加入终浓度500IU/ml的IL-2和终浓度250ng/ml IL-15进行扩增培养。培养至第7天收获CTL。取50μlCTL(约3×105个细胞)加入2管流式管内,第一管加入5μl FITC标记的抗人CD62L抗体,5μlPE标记的抗人CCR7抗体,5μlAPC标记的抗人CD45RO抗体,第二管加入5μlPerCP标记的抗人CD3抗体和5μlPE标记的抗人CD8抗体,充分混匀,4℃避光孵育30分钟,取出后每管加入1ml预冷的含2%(V/V)新生牛血清的生理盐水洗涤两遍并重悬后,用FACS Calib ur流式细胞仪进行检测,采用Cellquest软件分析CD3+CD8+T%、CD45RO+CD62L+%和CCR7+CD62L+%比例。获得CTL的表型流式图,实施例1制备的CTL的CD3+CD8+T%为96.41%,其中CD45RO+CD62L+%达到89.17%,CCR7+CD62L+%达到70.48%,明显高于方法1和2。
图5不同方法制备的HPV CTL杀伤能力的比较。
图A(M1)液相鼠抗人CD3单克隆抗体+IL-2扩增体系制备的CTL杀伤能力
图B(M2)液相CD3/28磁珠,IL-2扩增体系制备的CTL杀伤能力
图C(M3)固相鼠抗人CD3单克隆抗体,IL-2,IL-7,IL-15,自体PBMC扩增体系制备的CTL杀伤能力
方法:靶细胞1:为负载HPV16E711-20多肽的HLA-A2+T2细胞株,靶细胞2:为HLA-A2+T2空载细胞株,靶细胞3:K562(NK敏感细胞株)。
实施例1制备的CTL分别与上述3种靶细胞按照效靶比3:1、10:1和30:1的比例混合,MTT法检测CTL杀伤活性。结果显示,本发明方法制备的CTL对靶细胞的特异性杀伤活性在效靶比为10∶1时,达到21.2%,明显高于方法1和2。
具体实施方法
以下通过实施例对本发明作进一步的阐述。
实施例1:HPV16E711-20抗原特异性CTL制备
1、HLA-A201+HPV16+宫颈癌患者准备
抽取患者外周抗凝血1ml,加入FITC标记的HLA-A2-mAb(美国BD公司,货号551285,下同),经流式检测HLA-A2(HLA-A201的简称,下同)表达情况;宫颈癌患者进行HPV检测,选择HPV16型阳性患者。HLA-A2和HPV16型表达同时的宫颈癌患者入选。
2、抗原多肽合成
HPV16E7多肽,位点为11-20,序列为YMLDLQPETV(SEQ ID NO.1)10肽(以下简称HPV16E711-20多肽),化学合成(上海吉尔生化有限公司),以无菌双蒸水充分溶解,多肽浓度为5mg/ml,分装保存于-80℃。
3、PBMC采集
用单采仪采集患者外周PBMCs,经Ficoll密度梯度离心法后纯化PBMCs,部分用于DC诱导,部分用于CTL前体细胞富集与纯化,部分经γ射线照射并冻存于-80℃。
4、DC诱导与抗原负载
贴壁法制备DC:将PBMCs悬浮于RPMI1640培养基中,细胞密度为3×106/ml,接种细胞于75cm2培养瓶中,于5%CO2,37℃培养箱内孵育90分钟,用预温生理盐水洗轻轻洗涤2-3次,贴壁细胞用于DC诱导。
DC诱导:于培养瓶中加入30ml DC诱导培养基:含5%(V/V)灭活的混合正常人AB血清、终浓度200ng/ml rhGM-CSF、终浓度500ng/ml rhIFN-α的RPMI1640完全培养基。诱导第3天收获DCs。rhGM-CSF+rhIFNα诱导3天DC表型流式检测图谱见图2A。
多肽DC负载:将收获的DC悬浮于RPMI1640培养基中,细胞密度为1×106/ml并接种于细胞培养6孔板内,每孔3ml,于孔内加入HPV16E711-20多肽至终浓度为10μg/ml,放置于37℃,5%CO2培养箱内共育2小时后收获,用RPMI1640培养基洗涤DC二次,再用RPMI1640培养基重悬,细胞密度为1×106/ml,用于目标CTL的刺激。
用于目标CTL扩增的γ射线辐照的自体PBMC是通过下列方法制备得到的:留取部分单采获得的PBMC,经30-50GY(平均40GY)的γ射线辐照后保存;保存液:含20%(V/V)DMSO和20%(V/V)正常人AB血清的RPMI1640培养液,保存温度:-80℃超低温保存。
5、CTL前体细胞分离与纯化
于DC收获当天复苏冻存的PBMC,用预冷的含2%灭活混合正常人AB血清的PBS溶液洗涤细胞2次,并重悬细胞,调整细胞密度为2×107/ml,于细胞中加入临床级CD4+CD19+CD16/56+T分选磁珠(Miltenyi CliniMACS),共育30分钟后过柱,收集流出的CD8+T淋巴细胞,用预冷的RPMI 1640培养基洗涤2次,将细胞重悬于含10%灭活混合正常人AB血清RPMI1640完全培养基中,细胞密度为1×106/ml。
6、目标CTL第一轮扩增
将纯化的CD8+T接种于细胞培养6孔板中,每孔加入3ml,再加入0.6ml已负载HPV16E711-20多肽的DC(步骤4制备),加入IL-2和IL-7使终浓度分别达到500IU/ml和50ng/ml,轻轻混匀后放入5%CO2,37℃细胞培养箱内培育;每日观察细胞的生长状态,适时补充新鲜培养基(含10%灭活混合正常人AB血清RPMI1640完全培养基,500IU/ml IL-2和50ng/ml IL-7)。第七天,于每孔中再加入0.6ml已负载HPV16E711-20多肽的DC(同前)再次刺激。每日观察细胞的生长状态,适时补充新鲜培养基(同前),细胞密度过大时进行扩瓶,细胞增殖到一定量后可移至75cm2培养瓶中继续扩增培育。
7、目标CTL分选纯化
负载HPV16E711-20多肽的DC与CD8+T共育12-14天,收获细胞,用预冷的含2%灭活混合正常人AB血清的PBS溶液洗涤细胞2次,并重悬细胞,调整细胞密度为1×107/ml,于细胞悬液中加入PE标记的HLA-A201+HPV16E711-20Tetramer和FITC标记的CD8mAb,轻轻混匀后,于4℃冰箱中共育20分钟。用预冷的含2%灭活混合正常人AB血清的PBS溶液洗涤细胞2次,重悬细胞,调整细胞密度为1×107/ml,将细胞进行流式分选,收获CD8+Tetramer+T淋巴细胞,离心后弃上清,用含10%灭活混合正常人AB血清的RPMI1640完全培养基重悬细胞,细胞密度为2×106/ml。目标CTL第一轮扩增后流式检测图谱见图3。
8、目标CTL第二轮扩增
细胞培养瓶包被:在步骤7前一天,取75cm2细胞培养瓶,于其中加入2ml鼠抗人CD3单克隆抗体(浓度2μg/ml,厂家:美国R&D公司,目录号:59-MAB100,克隆号:C1UCHT1,下同),密封后置4℃冰箱包被过夜。
在接种细胞前,取出包被培养瓶,吸弃培养瓶中多余CD3mAb,每瓶加入30ml已分选CD8+Tetramer+T淋巴细胞,加入经γ射线辐照的PBMC(数量2倍于目标CTL),加入终浓度500IU/ml IL-2和终浓度250ng/ml IL-15,轻轻混匀置于37℃,5%CO2细胞培养箱内培育。每日观察细胞的生长状态,适时补充新鲜培养基(含10%人灭活混合正常人AB血清,200IU/mlIL-2,100ng/ml IL-15的RPMI 1640完全培养基)控制细胞密度;细胞增殖到一定量扩瓶。
9、目标CTL收获与表型检测
第二轮目标CTL扩增10天左右,收获细胞。用生理盐水洗涤2次,重悬于100ml生理盐水中,细胞密度为107/ml左右,用于免疫治疗。
取3×105个左右细胞,加入抗人CD8、CD45RO、CD62L、CCR7单抗进行标记CTL,用流式细胞仪进行检测分析CD8+CD45RO+CD62L+CCR7+T的比例,结果见附图4。
各步骤操作后细胞数量和表型特征见表1。
10、目标CTL杀伤能力
将制备的目标CTL分别与负载HPV16E711-20多肽的HLA-A2+T2细胞株、HLA-A2+T2空载细胞株及K562(NK敏感细胞株)三种靶细胞按照效靶比3:1、10:1和30:1的比例混合,MTT法检测CTL杀伤活性。结果显示,本发明方法制备的CTL对靶细胞的特异性杀伤活性在效靶比为10∶1时,达到21.2%,见图5C。

Claims (5)

1.HLA-A0201限制性抗HPV抗原特异性CTL制备方法,其特征在于该方法包括下列步骤: 
a.CTL前体细胞来源细胞的富集与纯化: 
以单采收集的外周单个核细胞作为CTL前体细胞来源;采用临床级阴性磁珠分离法,从收集外周单个核细胞中富集、纯化CTL前体细胞即CD8+T淋巴细胞; 
b.目标CTL诱导与第一轮扩增: 
用负载HLA‐A0201限制性HPV抗原多肽的成熟树突状细胞刺激CD8+T淋巴细胞,同时加入rhIL‐2和rhIL‐7两种细胞因子联合促进T细胞生长;第二周再重复刺激一次,完成第一轮扩增;所述的HPV抗原多肽序列如SEQ ID NO.1所示;其中负载HLA‐A0201限制性HPV抗原多肽的成熟树突状细胞是通过下列方法制备得到的:将外周单个核细胞贴壁后加入含rhGM‐CSF、rhIFNα、灭活的混合正常人AB血清和RPMI1640培养基培养三天,收获的DC再加入目标抗原孵育即得;
c.目标CTL纯化方法: 
采用Tetramer标记方法和流式细胞分选术纯化目标CTL,即选择Tetramer+CD8+T淋巴细胞; 
d.目标CTL第二轮扩增: 
采用固相包被的anti‐human‐CD3mAb和IL‐2刺激目标CTL的生长;加入经γ射线辐照后的自体外周单个核细胞增强对目标CTL的活化;加入rhIL‐15继续培育,完成第二轮扩增,收集鉴定; 
各步骤中刺激分子或细胞的用量分别为: 
a.目标CTL第一轮扩增每次加入量:rhIL‐2终浓度为500‐750IU/ml,rhIL‐7终浓度为50‐75ng/ml,DC与起始CD8+T细胞数量比为1:5; 
b.目标CTL第二轮扩增:rhIL‐2终浓度为200‐500IU/ml,rhIL‐15终浓度为100‐250ng/ml,CD3单克隆抗体包被浓度为1.0‐2.5μg/ml,γ射线辐照的外周单个核细胞与起始CTL数量比为2:1。 
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于步骤c中用于目标CTL扩增的γ射线辐照的自体外周单个核细胞是通过下列方法制备得到的:留取部分权利要求1中单采获得外周单个核细胞,经30‐50GY的γ射线辐照后保存;保存液:含20%(V/V)DMSO和20%(V/V)正常人AB血清的RPMI1640培养液,保存温度:‐80℃超低温保存。 
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于步骤d中用于目标CTL扩增的anti‐human‐CD3mAb是如下操作的:将anti‐human‐CD3mAb固相包被于用于扩增细胞的容 器表面,anti‐human‐CD3mAb可与多个CTL表面的CD3分子结合,促进CTL细胞克隆的形成,促进细胞接触,快速进入增殖周期。 
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于目标CTL是指表达识别HPV病毒抗原多肽TCR的CD8+T,即Tetramer+CD8+T淋巴细胞。 
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于各步骤操作后细胞数量与表型特征分别为: 
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