CN103849600A - 一种适用于培养nk细胞的无血清培养基 - Google Patents

一种适用于培养nk细胞的无血清培养基 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于培养NK细胞的无血清培养基,由基础培养基组份I、NK细胞特异性培养组份II以及水组成。经实验证明,采用本发明的适用于培养NK细胞的无血清培养基培养NK细胞,能够得到数量更多,纯度更高且杀伤效果更好的NK细胞。本发明的适用于培养NK细胞的无血清培养基,具有以下优点:1)避免了由在细胞培养过程中使用的动物血清中动物成分对接受细胞治疗患者带来的风险以及动物血清中不确定的成分对细胞培养的结果造成的不确定影响;2)大大提高了NK细胞得率;3)增加了NK细胞培养的终密度,从而降低了细胞培养的成本。

Description

一种适用于培养NK细胞的无血清培养基
技术领域
本发明涉及一种适用于培养NK细胞的无血清培养基。
背景技术
自然杀伤细胞(NK细胞)是机体天然免疫的主要细胞。无需抗原预先作用就可直接杀伤肿瘤和病毒感染的靶细胞,在机体免疫监视和早期抗感染免疫过程中起重要作用。NK细胞与肿瘤靶细胞密切接触后,可通过释放穿孔素颗粒酶,表达TRAIL、FasL和分泌TNF-α产生细胞杀伤作用。目前,NK细胞已经广泛运用于临床进行肿瘤患者的治疗。
目前临床上获得NK细胞的方法一般从外周血单个核细胞进行扩增,培养过程中一般需要加入动物血清来提高细胞培养的效果,动物血清能够提供细胞生长所需的基本营养物质:氨基酸、维生素、无机物、脂类物质、核酸衍生物等,还可以提供激素和各种生长因子:胰岛素、肾上腺皮质激素(氢化可的松、地塞米松)、类固醇激素(雌二醇、睾酮、孕酮)、成纤维细胞生长因子、表皮生长因子、血小板生长因子等。动物血清中这些物质的存在为临床上获得安全有效的细胞产品提供了坚强的保证。然而,由于动物血清中含有动物成分,若其用于临床细胞治疗体系中,可能会导致一些潜在的风险。主要由于动物血清成分复杂,虽含许多对细胞有利成分,也含有对细胞有害的成分:1)动物血清含一些对细胞产生毒性的物质,如多胺氧化酶,能与来自高度繁殖细胞的多胺反应(如精胺、亚精胺)形成有细胞毒性作用的聚精胺,补体、抗体、细菌毒素等都会影响细胞生长,甚至造成细胞死亡;2)动物个体不同,血清产地、批号不同,每批质量差异甚大,其成分不能保持一致;3)取材中可能带入支原体、病毒,对细胞产生潜在影响,可能导致实验失败或实验结果不可靠性;4)大规模生产中,血清来源越来越困难,价格昂贵,是构成动物细胞培养对生产成本的主要部分之一。
除安全性因素外,NK细胞由于较难在体外大量的增殖,目前在临床上应用的NK细胞培养的方案主要有使用滋养细胞系方法(如使用K562细胞作为滋养细胞系),该方法得到NK细胞纯度较高,但是因为其使用了转基因的方法且K562细胞本身作为一个肿瘤细胞,在临床安全性方面存在质疑。而不使用滋养层细胞其细胞扩增效果及细胞得率均不甚理想,在此背景下,急需一种安全,有效的NK细胞培养的方法来提高临床NK细胞培养的安全性及有效性。发明内容
针对上述现有技术,本发明提供了一种适用于培养NK细胞的无血清培养基,所含成分均为化学限定成分,不含任何动物血清成分,从而避免了使用动物血清可能导致的安全性的问题,且成本较低。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种适用于培养NK细胞的无血清培养基,由基础培养基组份I、NK细胞特异性培养组份II以及水组成,其中,所述基础培养基组份I是由以下浓度的组分组成的:
无水氯化钙28~33.82mg/L,i-肌醇13~19mg/L,L-酪氨酸4~5.9mg/L,L-蛋氨酸3~5mg/L,L-缬氨酸6~13.7mg/L,L-苯丙氨酸4~7mg/L,D-葡萄糖1789~1802mg/L,盐酸吡哆醇(维生素B6)0.055~0.066mg/L,次黄嘌呤3~5mg/L,L-丝氨酸7~15mg/L,氯化钠7200~7599mg/L,核黄素0.022~0.048mg/L,亚油酸0.077~0.094mg/L,L-苏氨酸10~13.9mg/L,磷酸氢二钠120~149mg/L,盐酸硫胺0.22~0.34mg/L,硫辛酸0.12~0.29mg/L,L-天门冬酰胺7~18.01mg/L,L-精氨酸盐酸盐198~213mg/L,L-天门冬氨酸6~19.3mg/L,1,4-丁二胺二盐酸盐0.11~0.19mg/L,L-半胱氨酸盐酸盐22~39.12mg/L,L-谷氨酰胺113~149mg/L,L-谷氨酸2~17.7mg/L,丙酮酸钠100~110mg/L,氯化胆碱12~13.99mg/L,甘氨酸6~8mg/L,L-亮氨酸11~13.4mg/L,维生素H0.004~0.008mg/L,L-赖氨酸盐酸盐34~39.5mg/L,L-组氨酸盐酸盐9~25mg/L,L-脯氨酸25~34.5mg/L;如表1所示。
所述NK细胞特异性培养组份II是由以下浓度的组分组成的:
表皮生长因子1~100mg/L,神经生长因子1~10mg/L,IL-2120~100mg/L,成纤维素细胞生长因子1~100mg/L,IL-1850~150mg/L,卵泡刺激因子50~500mg/L,IL-1250~500mg/L,CD16单抗20~100mg/L,CD3单抗50~500mg/L,CD125单抗50~500mg/L。本发明所用表皮生长因子、神经生长因子、IL-21、成纤维素细胞生长因子、IL-18、卵泡刺激因子、IL-12均采购自R&D公司,CD16单抗以及CD3单抗采购自德国美天妮公司,CD125单抗采购自Prepotech公司。
表1
Figure BDA0000483222800000021
Figure BDA0000483222800000031
表2
优选的,所述基础培养基组份I是由以下浓度的组分组成的:无水氯化钙29mg/L,i-肌醇15mg/L,L-酪氨酸4.5mg/L,L-蛋氨酸4mg/L,L-缬氨酸13.5mg/L,L-苯丙氨酸6mg/L,D-葡萄糖1800mg/L,盐酸吡哆醇0.055mg/L,次黄嘌呤5mg/L,L-丝氨酸8mg/L,氯化钠7500mg/L,核黄素0.028mg/L,亚油酸0.079mg/L,L-苏氨酸13mg/L,磷酸氢二钠135mg/L,盐酸硫胺0.25mg/L,硫辛酸0.19mg/L,L-天门冬酰胺14.4mg/L,L-精氨酸盐酸盐200mg/L,L-天门冬氨酸13.5mg/L,1,4-丁二胺二盐酸盐0.18mg/L,L-半胱氨酸盐酸盐29mg/L,L-谷氨酰胺124mg/L,L-谷氨酸13.9mg/L,丙酮酸钠105mg/L,氯化胆碱12.9mg/L,甘氨酸7mg/L,L-亮氨酸13.4mg/L,维生素H0.005mg/L,L-赖氨酸盐酸盐37.5mg/L,L-组氨酸盐酸盐14mg/L,L-脯氨酸25.6mg/L;
所述NK细胞特异性培养组份II是由以下浓度的组分组成的:
表皮生长因子50mg/L,CD16单抗70mg/L,神经生长因子10mg/L,IL-2160mg/L,成纤维素细胞生长因子50mg/L,IL-1850mg/L,卵泡刺激因子150mg/L,IL-12100mg/L,CD3单抗100mg/L,CD125单抗100mg/L,如表3所示。
表3
Figure BDA0000483222800000041
Figure BDA0000483222800000051
所述适用于培养NK细胞的无血清培养基的制备方法,步骤如下:
(1)取组份I的各原料,混合混匀,在60℃真空下干燥15小时,备用;取组份II的各原料,在30℃真空下干燥18小时,混合混匀,备用;
(2)将上述干燥后的组份I和组份II混合,针磨3个小时,过30目筛,得固态粉末,生产过程温度控制在20~25℃,湿度控制在15~20%,氮气压力控制在150~300psi;使用时,加水,混匀,0.22μm滤膜过滤,即得适用于培养NK细胞的无血清培养基。
本发明的适用于培养NK细胞的无血清培养基,组份II中包含了一些能够与NK细胞表面受体特异性结合且能够促进NK细胞增殖与分化的细胞因子如IL-12,IL-18及IL-21等,经实验证明,采用本发明的适用于培养NK细胞的无血清培养基培养NK细胞,能够得到数量更多,纯度更高且杀伤效果更好的NK细胞。本发明的适用于培养NK细胞的无血清培养基,具有以下优点:1)避免了由在细胞培养过程中使用的动物血清中动物成分对接受细胞治疗患者带来的风险以及动物血清中不确定的成分对细胞培养的结果造成的不确定影响;2)大大提高了NK细胞得率;3)增加了NK细胞培养的终密度,从而降低了细胞培养的成本。
附图说明
图1:使用本发明的无血清培养基培养NK细胞瑞姬氏染色图。
图2:使用本发明的无血清培养基与其他培养基NK细胞增殖倍数对比,其中,2为本发明的无血清培养基,1、3、4为对照培养基,1为X-VIVO15培养基(Lonza公司),3为AIM-V培养基(lifeTechnology公司),4号为cellgro培养基(Cellgenix公司)。
图3:使用本发明的无血清培养基与其他培养基NK细胞培养密度对比,其中,M1为本发明的无血清培养基,M2、M3、M4为对照培养基。
图4:使用本发明的无血清培养基NK细胞培养流式结果,其中,左上象限反应是CD3-CD56+NK细胞含量。
图5:使用本发明的无血清培养基与其他培养基NK细胞培养杀瘤实验结果对比,其中,M1为本发明的无血清培养基,M2、M3、M4为对照培养基。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1配制适用于培养NK细胞的无血清培养基
配制培养基100L,按照表3计算得出,配置100L NK细胞无血清培养液所需要的各组分的质量见表4。
表4
Figure BDA0000483222800000061
Figure BDA0000483222800000071
制备方法为:
(1)取组份I的各原料,混合混匀,在60℃真空下干燥15小时,备用;取组份II的各原料,在30℃真空下干燥18小时,混合混匀,备用;
(2)将上述干燥后的组份I和组份II混合,针磨3个小时,过30目筛,得固态粉末,生产过程温度控制在20~25℃,湿度控制在15~20%,氮气压力控制在150~300psi;向固态粉末中加水,混匀,0.2μm滤膜过滤,即得适用于培养NK细胞的无血清培养基。
实施例2使用NK细胞无血清培养基培养NK细胞并与其他3种培养基比较培养效果
步骤如下:
(1)机采至少1×109个患者的单个核细胞(PBMC)(血细胞分离机型号COM.TEC,厂家Fresenius Kabi,设定程序为Leukocyte-Aphersis中的autoMNC);
(2)将采集的血样转入50ml离心管,离心400g,10min;取上清血浆冻存,余下血液用PBS稀释;
(3)将30ml稀释血液缓慢加在15ml的Ficoll-Hypaque上,减速过程设定为brake off后,离心900g,20min;
(4)离心结束后,将平口巴氏滴管轻轻插入到单个核细胞层,沿着管壁小心准确的吸取该层细胞并转移到另一支新的50ml离心管中,每管加生理盐水50ml,轻轻吹匀细胞,离心洗涤2次(第一次,室温1300r/min,7min;第二次,室温1200r/min,10min),除去血小板和分离介质,最后一次离心前计数;
(5)弃去上清,用4种不同NK培养基(这4种不同的培养基,其中一种是本发明的培养基,其它3种培养基见上述对图2的说明)以1×106/ml的浓度重悬,并铺入T175培养瓶,50ml/瓶,置于37℃,5%CO2培养箱中;
(6)隔天补液,加入IL-21000U/L;
(7)第0、10、15、20天对NK细胞计数,染色分析。
结果:由NK细胞无血清培养液获得的NK细胞,胞浆丰富,含有较多颗粒样物质,核仁较大,符合NK细胞细胞形态学特征(图1),与其他三种培养基对比结果,可以得知本发明NK细胞无血清培养基培养NK细胞增殖倍数明显高于其他三种培养基(图2),此外,使用本发明NK细胞无血清培养基获得NK细胞终密度可以达到3.3*106/ml明显高于另外3种方法所获得NK细胞终密度(图3)。
综上,使用本发明NK细胞无血清培养基能够在同等条件下获得更多的细胞增殖倍数,更高的细胞培养终密度,故使用本发明NK细胞无血清培养基能够降低细胞培养成本。
实施例3NK细胞流式检测
步骤如下:
(1)将约含1x106待检细胞悬液加入对应编号的流式管,1500rpm,5min,弃去上清。
(2)加入2mL流式染色buffer,重悬细胞,1500rpm,5min,弃去上清(注意:残留的液体用纸巾吸干)。
(3)加入300μL流式染色buffer,重悬细胞,均分成三份,一份设为阴性对照(不加抗体),另外两份管分别加入荧光标记的单克隆抗体(注意根据说明书加入相应的量)。
(4)常温避光孵育30min;加入1mL流式染色buffer,1500rpm,5min,弃去上清;重复洗一遍.
(5)用300μL流式染色buffer重悬细胞,等待分析。
结果:对4种不同培养基在培养第20天获得NK细胞进行流式检测,使用本发明NK细胞无血清培养基获得NK细胞比率可以达到85.2%(图4),而使用其他3种培养方法获得NK细胞比率在27%-47%(表5),具有明显统计学差异。
表5
培养基类型 培养20天NK细胞百分比(%)
M1 85
M2 47
M3 35
M4 27
实施例4NK细胞杀瘤活性检测
取培养的NK细胞作为效应细胞,肿瘤细胞为靶细胞,效靶比为10:1,20:1加入96孔板,另设单独效应细胞孔和单独靶细胞孔作为对照,每组设3个复孔。37℃,5%CO2孵育24小时,用MTT四甲基偶氮唑盐显色法在酶标仪上570nm处测OD值。
4种不同培养方法获得NK细胞在效靶比(E/T)为10:1或20:1情况下均有明显的杀瘤活性(图5),其杀瘤活性位于75%~90%之间,使用本发明NK细胞无血清培养基培养获得NK细胞能够作为一个有效的效应细胞用于临床。

Claims (4)

1.一种适用于培养NK细胞的无血清培养基,其特征在于:由基础培养基组份I、NK细胞特异性培养组份II以及水组成,其中,所述基础培养基组份I是由以下浓度的组分组成的:
无水氯化钙28~33.82mg/L,i-肌醇13~19mg/L,L-酪氨酸4~5.9mg/L,L-蛋氨酸3~5mg/L,L-缬氨酸6~13.7mg/L,L-苯丙氨酸4~7mg/L,D-葡萄糖1789~1802mg/L,盐酸吡哆醇(维生素B6)0.055~0.066mg/L,次黄嘌呤3~5mg/L,L-丝氨酸7~15mg/L,氯化钠7200~7599mg/L,核黄素0.022~0.048mg/L,亚油酸0.077~0.094mg/L,L-苏氨酸10~13.9mg/L,磷酸氢二钠120~149mg/L,盐酸硫胺0.22~0.34mg/L,硫辛酸0.12~0.29mg/L,L-天门冬酰胺7~18.01mg/L,L-精氨酸盐酸盐198~213mg/L,L-天门冬氨酸6~19.3mg/L,1,4-丁二胺二盐酸盐0.11~0.19mg/L,L-半胱氨酸盐酸盐22~39.12mg/L,L-谷氨酰胺113~149mg/L,L-谷氨酸2~17.7mg/L,丙酮酸钠100~110mg/L,氯化胆碱12~13.99mg/L,甘氨酸6~8mg/L,L-亮氨酸11~13.4mg/L,维生素H0.004~0.008mg/L,L-赖氨酸盐酸盐34~39.5mg/L,L-组氨酸盐酸盐9~25mg/L,L-脯氨酸25~34.5mg/L;
所述NK细胞特异性培养组份II是由以下浓度的组分组成的:
表皮生长因子1~100mg/L,CD16单抗20~100mg/L,神经生长因子1~10mg/L,IL-2120~100mg/L,成纤维素细胞生长因子1~100mg/L,IL-1850~150mg/L,卵泡刺激因子50~500mg/L,IL-1250~500mg/L,CD3单抗50~500mg/L,CD125单抗50~500mg/L。
2.根据权利要求1所述的适用于培养NK细胞的无血清培养基,其特征在于:所述基础培养基组份I是由以下浓度的组分组成的:无水氯化钙29mg/L,i-肌醇15mg/L,L-酪氨酸4.5mg/L,L-蛋氨酸4mg/L,L-缬氨酸13.5mg/L,L-苯丙氨酸6mg/L,D-葡萄糖1800mg/L,盐酸吡哆醇0.055mg/L,次黄嘌呤5mg/L,L-丝氨酸8mg/L,氯化钠7500mg/L,核黄素0.028mg/L,亚油酸0.079mg/L,L-苏氨酸13mg/L,磷酸氢二钠135mg/L,盐酸硫胺0.25mg/L,硫辛酸0.19mg/L,L-天门冬酰胺14.4mg/L,L-精氨酸盐酸盐200mg/L,L-天门冬氨酸13.5mg/L,1,4-丁二胺二盐酸盐0.18mg/L,L-半胱氨酸盐酸盐29mg/L,L-谷氨酰胺124mg/L,L-谷氨酸13.9mg/L,丙酮酸钠105mg/L,氯化胆碱12.9mg/L,甘氨酸7mg/L,L-亮氨酸13.4mg/L,维生素H0.005mg/L,L-赖氨酸盐酸盐37.5mg/L,L-组氨酸盐酸盐14mg/L,L-脯氨酸25.6mg/L;
所述NK细胞特异性培养组份II是由以下浓度的组分组成的:
表皮生长因子50mg/L,CD16单抗70mg/L,神经生长因子10mg/L,IL-2160mg/L,成纤维素细胞生长因子50mg/L,IL-1850mg/L,卵泡刺激因子150mg/L,IL-12100mg/L,CD3单抗100mg/L,CD125单抗100mg/L。
3.权利要求1或2所述的适用于培养NK细胞的无血清培养基的制备方法,其特征在于:步骤如下:
(1)取组份I的各原料,混合混匀,在60℃真空下干燥15小时,备用;取组份II的各原料,在30℃真空下干燥18小时,混合混匀,备用;
(2)将上述干燥后的组份I和组份II混合,针磨3个小时,过30目筛,得固态粉末,加水,混匀,0.2μm滤膜过滤,即得适用于培养γδT细胞的无血清培养基。
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中,针磨生产过程中,温度控制在20~25℃,湿度控制在15~20%,氮气压力控制在150~300psi。
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