CN103405759A - 一种应用脐血cd34+细胞制备肿瘤特异性dc疫苗方法 - Google Patents

一种应用脐血cd34+细胞制备肿瘤特异性dc疫苗方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种应用脐血CD34+细胞制备肿瘤特异性DC疫苗方法,本发明所述方法,步骤如下:步骤1、自体肿瘤相关全抗原的制备:步骤2、脐血的获取:步骤3、脐带血单状核细胞的获取:步骤4、脐带血单状核细胞CD34+细胞的纯化:步骤5、前体DC的诱导培养:步骤6、未成熟DC的扩增和培养:步骤7、DC疫苗的制备。

Description

一种应用脐血CD34+细胞制备肿瘤特异性DC疫苗方法
技术领域
本发明涉及一种疫苗的制备方法,特别涉及一种应用脐血CD34+细胞制备肿瘤特异性DC疫苗方法。
背景技术
肿瘤的细胞免疫治疗主要依靠DC诱导的T细胞免疫。DC是人体专职的抗原提呈细胞,因而在肿瘤免疫治疗中,承担着摄取和加工肿瘤抗原,将抗原信息提呈给T细胞,从而启动肿瘤特异性T细胞免疫的重要功能。
目前临床应用的DC细胞主要来源于外周血单状核细胞(Peripheral blood mononuclear cells, PBMC),而且主要应用于个体化细胞免疫治疗。由于PBMC来源DC(PBMC-DC)的个体化特征,限制了临床应用,特别是限制了DC疫苗的大批量生产及DC疫苗制剂的产业化生产。
本发明专利创新性提出,应用脐带血单状核细胞(Umbilical cord blood derived mononuclear cells, UCB-MNCs),分选出CD34+细胞(UBC-CD34+),经过2周扩增培养,制备成未成熟DC(Immature DC),扩增培养5天负载肿瘤抗原,成熟48小时(Mature DC),制备成肿瘤特异性DC疫苗。
应用UBC-CD34+细胞所制备的肿瘤特异性DC疫苗,具备以下优点:①、脐血作为临床废弃物可以大量获得和冻存,能够满足临床应用;②、从UBC-CD34+细胞诱导培养,可获得未成熟DC和成熟DC(UCB-CD34-DC);③、UBC-CD34+细胞经14天诱导培养的前体DC,数量上能够扩增15-17倍,足以满足临床需要;④、UBC-CD34+细胞来源的前体DC和成熟DC冻存复苏后,其细胞表型、功能、数量不发生明显改变;⑤、和PBMC-DC相比,UBC-CD34+细胞诱导的未成熟DC,抗原摄取、加工、抗原提呈能力更强; ⑥、和PBMC-DC相比,UBC-CD34-DC表面的功能分子表达更高,激活T细胞免疫的能力更强; ⑦、和PBMC-DC相比,UBC-CD34-DC激活的CTL,肿瘤特异性杀伤功能更强;⑧、由于UBC-CD34-DC的免疫原性极低,用于同种异体ACT治疗(Adoptive cell transfer, ACT),不存在HLA表型限制和免疫排斥反应,因而可用于同种异体的细胞免疫治疗(Immunotherapy),突破了细胞免疫治疗的个体化瓶颈,使DC疫苗大规模产业化生产成为可能。
发明内容
本发明根据现有技术,提出应用脐带血来源的CD34+细胞制备DC疫苗的技术,取得了成功,本发明为此提供一种DC疫苗的制备方法,所述方法,步骤如下:
步骤1、自体肿瘤相关全抗原的制备:
步骤2、脐血的获取:
步骤3、脐带血单状核细胞的获取:
步骤4、脐带血单状核细胞CD34+细胞的纯化:
步骤5、前体DC的诱导培养:
步骤6、未成熟DC的扩增和培养:
步骤7、DC疫苗的制备:
其中各步骤具体操作方法如下:
步骤1、自体肿瘤相关全抗原的制备:
①、手术切除的新鲜肿瘤组织:取肿瘤周边部分组织(避免肿瘤中心的坏死组织)0.3-1.0cm3(可液氮或-80℃冰箱保存备用),剪除周围非肿瘤组织,庆大霉素-生理盐水反复洗涤3-5次,剪碎,300目钢网研磨制备单细胞悬液,反复冻融法制备肿瘤细胞裂解物,过网后蛋白定量备用。
②、胸、腹水获得的肿瘤细胞:取胸、腹水1500-2000ml,1200rpm离心,生理盐水洗涤离心3次,300目钢网过网后获得单细胞悬液,反复冻融法制备肿瘤细胞裂解物,过网后蛋白定量备用。
③、同组织来源细胞株:反复冻融法制备肿瘤细胞裂解物,过网后蛋白定量备用。
取以上自体肿瘤裂解物蛋白和同源细胞株裂解物蛋白各50%,混合制备成自体肿瘤相关全抗原。
步骤2、脐血的获取:
①  、产妇选择:选择足月或早产剖腹产健康妇女,应符合以下条件:年龄35岁以下;无恶性肿瘤;无遗传性疾病;无肝炎、梅毒、艾滋等传染性疾病;无严重妊娠并发症;无家族性遗传病;无孕期输血史。
②、胎儿选择:胎儿体重超过3000g;无先天性疾病或畸形;
③、采血禁忌症:胎盘剥离超过12小时;胎膜早破超过24小时;羊水检测发现染色体异常;生产时产妇有感染、发热;胎儿呼吸窘迫;羊水中有胎粪。
④、胎儿剖出后5分钟内,距胎儿5-7cm处双重结扎胎儿侧脐带并于两线间切断,75%酒精消毒断端。胎盘侧脐带2-3cm行75%酒精消毒,一次性采血器(含抗凝剂)脐静脉穿刺抽取脐血(大约100-120ml)。
⑤、采血完成后,尽快18℃保存箱内输送到GMP实验室,并在6小时内进行细胞分离,最晚不能超过12个小时。
步骤3、UCB-MNCs的获取:
将上述脐血按1:1体积比加入PBS稀释(0.01M,PH=7.4),200目筛网过滤,重悬于含15ml淋巴细胞分离液(密度1.077g/ml)的50ml离心管中,2500r/min梯度密度离心20分钟,仔细抽吸白膜层获取UCB-MNCs。
步骤4、UCB-MNCs来源CD34+细胞的纯化:
    应用美天旎抗CD34+微小免疫磁珠,按说明书从UCB-MNCs中提取纯化的CD34+细胞(微小磁珠分选后,细胞纯度为97%,细胞形态、表型、扩增能力、生物学特征等不发生改变,且随着细胞传代,微小磁珠逐渐脱落,因而不影响细胞学实验,且不影响人体应用)。
步骤5、前体DC的诱导培养:
CD34+细胞分别行生理盐水离心洗涤3次(2000r、1500r、1000r/min),接种于塑料培养瓶,在含有5%自体血清的IMDM培养基中贴壁1.5小时,移除CD14+细胞。收集悬浮细胞,按照106/ml的细胞密度接种于培养瓶,在含有FLT3-L 25ng/ml,TPO 10ng/ml,SCF 20ng/ml,以及5%自体血清的IMDM培养基中,37 ℃、5% CO2饱和湿度培养2周,每2-3天换液,80%融合时移瓶,第14天收获前体DC(图 1),可冻存备用,可继续诱导成熟DC。
步骤6、未成熟DC的扩增和培养:
前体DC接种于含有5%自体血清的IMDM培养基2ml 的6孔板,细胞密度调整为3×105/well,37 ℃、5% CO2饱和湿度培养箱中贴壁培养1.5小时,移除悬浮细胞,贴壁细胞为未成熟DC。未成熟DC中加入GM-CSF 50ng/ml,IL-4 20ng/ml,37 ℃、5% CO2饱和湿度培养5天(每2-3天半量换液),完成未成熟DC的扩增培养(图 2)。
步骤7、DC疫苗的制备:
第5天加入自体肿瘤相关全抗原50μg/ml、TNF-α100ng/ml、及CD40L 100ng/ml,并补充10%的自体血清,培养48小时,诱导DC成熟(图3),并制备成肿瘤特异性DC疫苗,临床接种治疗或冻存(冻存方法:106/ml个细胞,加入含20%自体血清、10%DMSO的IMDM培养基中,混匀,梯度冻存板-80℃冰箱过夜,转存于液氮)。
本发明上述步骤得到的中间产物和终产物通过以下方法进行了检测,发现其在制备过程中完全符合要求。
    ①、UCB-CD34来源前体DC细胞:UCB-CD34+细胞诱导培养14天所获得的前体DC进行流式细胞检测发现,90%以上的前体DC具有 CD33高表达,说明前体DC属于髓细胞系。冻存1周复苏后检测,细胞标志物没有变化,表明细胞功能稳定(表 1)。
    ②、UCB-CD34来源未成熟DC抗原摄取功能检测:未成熟DC加入20μg/ml FITC-dextran,4℃(对照)和37℃共培养30分钟和60分钟,PBS离心洗涤3次,流式细胞检测发现,30分钟抗原摄取率为50%,60分钟为71%。表明未成熟DC具有强大的抗原摄取功能(图4)。
③、UCB-CD34来源成熟DC(DC疫苗):未成熟DC扩增5天加入抗原并成熟培养后,流式细胞检测发现,细胞表面重要标志物均有大幅升高,表明DC的抗原提呈功能大幅提高(表 2)。
④、混合淋巴细胞反应(MLR)检测UCB-CD34来源DC功能:取健康人外周血T细胞105/well,加入圆底96孔板,按不同比例加入成熟DC共培养16小时检测发现,DC能够有效诱导同种异体T细胞增殖(图5)。
表 1. 诱导培养14天时,UCB-CD34来源的前体DC表面标志
Figure 201310310485X100002DEST_PATH_IMAGE001
* 新鲜前体DC和冻存前体DC表面各标志物比较,分别P>0.05。
表 2. UCB-MNCs来源成熟DC的表面标志
Figure 201310310485X100002DEST_PATH_IMAGE002
* 新鲜成熟DCs和冻存成熟DCs各标志物比较,分别P>0.05。
UCB-CD34来源DC(UCB-CD34-DC)和外周血单状核细胞来源DC(PBMC-DC)的对比研究:
①、分别在未成熟PBMC-DC和UBC-CD34-DC中加入20μg/ml FITC-dextran,37℃、5% CO2饱和湿度分别培养30分钟和60分钟。PBS离心洗涤3次,流式细胞检测发现,UBC-CD34-DC的抗原摄取功能高于PBMC-DC(图6)。
②、UBC-CD34-DC和PBMC-DC分别于培养第5天负载肿瘤细胞裂解物抗原,加入TNF-α培养至第7天ELISA检测发现, PBMC-DC上清中IL-12和INF-γ分泌量显著升高(P<0.01),UBC-CD34-DC上清中IL-6、IL-10、IL-12及TNF-α分泌量显著升高(P<0.01),UBC-DC的IL-12分泌量和PBMC-DC相同(图 7)。
③、UBC-CD34-DC和PBMC-DC分别负载E7抗原多肽,按照T/DC 3:1的比例,和CD8+T细胞共培养(UBC-CD34-DC,A1-A3;PBMC-DC,B1-B3),ELISApot方法检测INF-γ分泌量。发现UBC-DC诱导T细胞活化的能力显著高于PBMC-DC的诱导能力(P<0.01;图 8)  
④、UBC-CD34-DC和PBMC-DC分别诱导BGC-823胃癌特异性,及HT-29结肠癌特异性CTL,行in vitro杀伤试验(Cytotoxicity assay)发现,UBC-CD34-DC诱导的CTL具有更强的肿瘤特异性杀伤效应(P<0.05; 图9)。
DC疫苗的临床应用:
接种方式:根据个体化治疗原则,DC疫苗宜采取引流区域***注射方式进行接种治疗。如:肺癌,采取同侧锁骨上***区域接种治疗;乳癌,采用同侧锁骨上或腋窝***区域接种治疗;直肠癌,采用左侧腹股沟***区域接种治疗。
临床流程:DC疫苗接种治疗前,首先应用CTX 800-1000mg干扰肿瘤微环境、打破肿瘤免疫耐受(有效降低Treg、IL-10、TGF-β水平),然后实施DC疫苗的区域***接种,每2-3天接种治疗一次,3-5次为一个疗程;或静脉回输治疗(ACT)每日一次或隔日一次。
附图说明:
图1. UCB-CD34来源的前体DC细胞(×200)。
图2.扩增培养第五天的UCB-CD34来源未成熟DC细胞(×200)。
图3. UCB-CD34来源未成熟DC负载抗原后成熟培养48小时获得成熟DC(×200)。
图4. UCB-CD34来源未成熟DC 对FITC-dextran的摄取能力明显增强(n=3)。
图5. 混合淋巴细胞反应(MLR)发现,UCB-MNCs来源的DC和
UCB-CD34来源的DC,均能有效激活正常人外周血T细胞。
图6. UCB-CD34来源未成熟DC的抗原摄取功能高于PBMC-DC。
图7. PBMC-DC的IL-12和INF-γ分泌量明显升高(P<0.01);UCB-CD34-DC的IL-6、IL-10、IL-12和TNF-α分泌量显著升高(P<0.01)。
图8. UCB-CD34-DC激活T细胞的能力显著高于PBMC-DC(P<0.01)。
图9. UCB-CD34-DC诱导的CTL,和PBMC-DC诱导的CTL相比,具有更强的肿瘤特异性杀伤效应(P<0.05)。
具体实施方式:
以下通过实施例进一步说明本发明,但不作为对本发明的限制。
实施例1
脐带血来源的CD34+细胞制备DC疫苗的制备方法,步骤如下:
步骤1、自体肿瘤相关全抗原的制备:
①、手术切除的新鲜肿瘤组织:取肿瘤周边部分组织(避免肿瘤中心的坏死组织)0.3-1.0cm3(可液氮或-80℃冰箱保存备用),剪除周围非肿瘤组织,庆大霉素-生理盐水反复洗涤3-5次,剪碎,300目钢网研磨制备单细胞悬液,反复冻融法制备肿瘤细胞裂解物,过网后蛋白定量备用。
②、胸、腹水获得的肿瘤细胞:取胸、腹水1500-2000ml,1200rpm离心,生理盐水洗涤离心3次,300目钢网过网后获得单细胞悬液,反复冻融法制备肿瘤细胞裂解物,过网后蛋白定量备用。
③、同组织来源细胞株:反复冻融法制备肿瘤细胞裂解物,过网后蛋白定量备用。
取以上自体肿瘤裂解物蛋白和同源细胞株裂解物蛋白各50%,混合制备成自体肿瘤相关全抗原。
步骤2、脐血的获取:
①、产妇选择:选择足月或早产剖腹产健康妇女,应符合以下条件:年龄35岁以下;无恶性肿瘤;无遗传性疾病;无肝炎、梅毒、艾滋等传染性疾病;无严重妊娠并发症;无家族性遗传病;无孕期输血史。
②、胎儿选择:胎儿体重超过3000g;无先天性疾病或畸形;
③、采血禁忌症:胎盘剥离超过12小时;胎膜早破超过24小时;羊水检测发现染色体异常;生产时产妇有感染、发热;胎儿呼吸窘迫;羊水中有胎粪。
④、胎儿剖出后5分钟内,距胎儿5-7cm处双重结扎胎儿侧脐带并于两线间切断,75%酒精消毒断端。胎盘侧脐带2-3cm行75%酒精消毒,一次性采血器(含抗凝剂)脐静脉穿刺抽取脐血(大约100-120ml)。
⑤、采血完成后,尽快18℃保存箱内输送到GMP实验室,并在6小时内进行细胞分离,最晚不能超过12个小时。
步骤3、UCB-MNCs的获取:
将上述脐血按1:1体积比加入PBS稀释(0.01M,PH=7.4),200目筛网过滤,重悬于含15ml淋巴细胞分离液(密度1.077g/ml)的50ml离心管中,2500r/min梯度密度离心20分钟,仔细抽吸白膜层获取UCB-MNCs。
步骤4、UCB-MNCs来源CD34+细胞的纯化:
    应用美天旎抗CD34+微小免疫磁珠,按说明书从UCB-MNCs中提取纯化的CD34+细胞(微小磁珠分选后,细胞纯度为97%,细胞形态、表型、扩增能力、生物学特征等不发生改变,且随着细胞传代,微小磁珠逐渐脱落,因而不影响细胞学实验,且不影响人体应用)。
步骤5、前体DC的诱导培养:
CD34+细胞分别行生理盐水离心洗涤3次(2000r、1500r、1000r/min),接种于塑料培养瓶,在含有5%自体血清的IMDM培养基中贴壁1.5小时,移除CD14+细胞。收集悬浮细胞,按照106/ml的细胞密度接种于培养瓶,在含有FLT3-L 25ng/ml,TPO 10ng/ml,SCF 20ng/ml,以及5%自体血清的IMDM培养基中,37 ℃、5% CO2饱和湿度培养2周,每2-3天换液,80%融合时移瓶,第14天收获前体DC(图 1),可冻存备用,可继续诱导成熟DC。
步骤6、未成熟DC的扩增和培养:
前体DC接种于含有5%自体血清的IMDM培养基2ml 的6孔板,细胞密度调整为3×105/well,37 ℃、5% CO2饱和湿度培养箱中贴壁培养1.5小时,移除悬浮细胞,贴壁细胞为未成熟DC。未成熟DC中加入GM-CSF 50ng/ml,IL-4 20ng/ml,37 ℃、5% CO2饱和湿度培养5天(每2-3天半量换液),完成未成熟DC的扩增培养(图 2)。
步骤7、DC疫苗的制备:
第5天加入自体肿瘤相关全抗原50μg/ml、TNF-α100ng/ml、及CD40L 100ng/ml,并补充10%的自体血清,培养48小时,诱导DC成熟(图3),并制备成肿瘤特异性DC疫苗,临床接种治疗或冻存(冻存方法:106/ml个细胞,加入含20%自体血清、10%DMSO的IMDM培养基中,混匀,梯度冻存板-80℃冰箱过夜,转存于液氮)。

Claims (2)

1.一种应用脐血CD34+细胞制备肿瘤特异性DC疫苗方法,所述方法,步骤如下:
步骤1、自体肿瘤相关全抗原的制备:
步骤2、脐血的获取:
步骤3、脐带血单状核细胞的获取:
步骤4、脐带血单状核细胞CD34+细胞的纯化:
步骤5、前体DC的诱导培养:
步骤6、未成熟DC的扩增和培养:
步骤7、DC疫苗的制备。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,操作步骤如下:
步骤1、自体肿瘤相关全抗原的制备:
①、手术切除的新鲜肿瘤组织:取肿瘤周边部分组织0.3-1.0cm3,剪除周围非肿瘤组织,庆大霉素-生理盐水反复洗涤3-5次,剪碎,300目钢网研磨制备单细胞悬液,反复冻融法制备肿瘤细胞裂解物,过网后蛋白定量备用;
②、胸、腹水获得的肿瘤细胞:取胸、腹水1500-2000ml,1200rpm离心,生理盐水洗涤离心3次,300目钢网过网后获得单细胞悬液,反复冻融法制备肿瘤细胞裂解物,过网后蛋白定量备用;
③、同组织来源细胞株:反复冻融法制备肿瘤细胞裂解物,过网后蛋白定量备用;
取以上自体肿瘤裂解物蛋白和同源细胞株裂解物蛋白各50%,混合制备成自体肿瘤相关全抗原;
步骤2、脐血的获取:
、产妇选择:选择足月或早产剖腹产健康妇女,应符合以下条件:年龄35岁以下;无恶性肿瘤;无遗传性疾病;无肝炎、梅毒、艾滋等传染性疾病;无严重妊娠并发症;无家族性遗传病;无孕期输血史;
②、胎儿选择:胎儿体重超过3000g;无先天性疾病或畸形;
③、采血禁忌症:胎盘剥离超过12小时;胎膜早破超过24小时;羊水检测发现染色体异常;生产时产妇有感染、发热;胎儿呼吸窘迫;羊水中有胎粪;
④、胎儿剖出后5分钟内,距胎儿5-7cm处双重结扎胎儿侧脐带并于两线间切断,75%酒精消毒断端,胎盘侧脐带2-3cm行75%酒精消毒,一次性采血器脐静脉穿刺抽取脐血100-120ml;
⑤、采血完成后,尽快18℃保存箱内输送到GMP实验室,并在6小时内进行细胞分离,最晚不能超过12个小时;
步骤3、UCB-MNCs的获取:
将上述脐血按1:1体积比加入0.01M,PH=7.4的PBS稀释,200目筛网过滤,重悬于含15ml淋巴细胞分离液50ml离心管中,2500r/min梯度密度离心20分钟,仔细抽吸白膜层获取UCB-MNCs;
步骤4、UCB-MNCs来源CD34+细胞的纯化:
    应用美天旎抗CD34+微小免疫磁珠,按说明书从UCB-MNCs中提取纯化的CD34+细胞;
步骤5、前体DC的诱导培养:
CD34+细胞分别行生理盐水离心洗涤3次,接种于塑料培养瓶,在含有5%自体血清的IMDM培养基中贴壁1.5小时,移除CD14+细胞,收集悬浮细胞,按照106/ml的细胞密度接种于培养瓶,在含有FLT3-L 25ng/ml,TPO 10ng/ml,SCF 20ng/ml,以及5%自体血清的IMDM培养基中,37 ℃、5% CO2饱和湿度培养2周,每2-3天换液,80%融合时移瓶,第14天收获前体DC,可冻存备用,可继续诱导成熟DC;
步骤6、未成熟DC的扩增和培养:
前体DC接种于含有5%自体血清的IMDM培养基2ml 的6孔板,细胞密度调整为3×105/well,37 ℃、5% CO2饱和湿度培养箱中贴壁培养1.5小时,移除悬浮细胞,贴壁细胞为未成熟DC,未成熟DC中加入GM-CSF 50ng/ml,IL-4 20ng/ml,37 ℃、5% CO2饱和湿度培养5天,完成未成熟DC的扩增培养;
步骤7、DC疫苗的制备:
第5天加入自体肿瘤相关全抗原50μg/ml、TNF-α100ng/ml、及CD40L 100ng/ml,并补充10%的自体血清,培养48小时,诱导DC成熟,并制备成肿瘤特异性DC疫苗,临床接种治疗或冻存。
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