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关于细胞因子,你应知道的那些事儿

随着基因工程、蛋白质工程、细胞工程等生物高新技术的交叉应用,细胞因子的研究取得了突飞猛进的发展。到目前为止,细胞因子已发展成为一个涉及到多种学科、既具有深奥的理论探索意义(如细胞因子信号传导的分子机制),又具有极大的实际应用价值(如细胞因子免疫治疗和基因治疗)的热门研究领域。最近通过对我们公司17,000+细胞因子产品(涉及400+个分子的1000+重组蛋白)整理,更是认识到细胞因子在当前科学研究、疾病治疗和新药研发方面的重要性,因此对细胞因子基础知识的了解更是必不可少的。

1. 什么是细胞因子?

细胞因子(Cytokine, CK)是细胞间相互作用的一种化学物质,由免疫细胞和非免疫细胞合成分泌的一类有多种生物活性的小分子多肽或糖蛋白。细胞因子最早是从淋巴细胞和单核细胞中发现的,因此曾被称为淋巴因子或单核因子,随后研究发现机体中的多种细胞都具有分泌这些蛋白的功能。细菌、病毒等微生物与物理或化学因素对机体的损伤都可以激发细胞因子的产生,而细胞因子又能杀灭细菌和抑制病毒,达到保护机体的目的。

2. 细胞因子有哪些特征呢?

(1)低分子量:绝大多数为6~60KD的多肽或糖蛋白。其结构有:单体,包括多数细胞因子;二聚体,包括IL-5、IL-10、IL-12、M-CSF、TGF-β及PDGF等;三聚体,如TNF。

(2)具有高效能作用。10-12mol/L就有明显的生物学作用。细胞表面可表达高亲和性的受体(10~10,000个/细胞)。

(3)天然细胞因子由抗原、丝裂原或其他刺激物活化的细胞所分泌,通过旁分泌(paracrine)、自分泌(autocrine)或内分泌(endocrine)方式在局部发挥短暂作用。

(3)分泌为短时自限性。无前体状态的储存,细胞受刺激活化后合成、分泌,刺激停止后合成停止。

(4)多源性或多向性,即一种细胞因子可由多种细胞产生,同一种细胞可产生多种细胞因子。

(5)需通过与靶细胞表面相应受体结合后发挥其生物学效应。

(6)具有非特异性、重叠性、拮抗性、协同性和网络性。

3. 细胞因子都有哪些基本的生物学活性呢?

细胞因子通过结合细胞表面的相应受体发挥生物学作用。细胞因子具有非常广泛的生物学活性:

(1)介导自然免疫、参与抗肿瘤和抗感染

(2)调节T、B细胞活化、生长和分化,介导细胞免疫和体液免疫

(3)刺激造血生成、刺激骨髓祖细胞生长和分化为各种成熟血细胞

(4)在炎症、感染和内毒素血症中的作用

(5)在超敏反应和自身免疫病中的作用

(6)细胞因子通过激活其相应受体(CKR),导致细胞的增殖与分化或分泌某种蛋白

(7)参与组织修复,促进伤口愈合,影响细胞代谢等。

4. 细胞因子都有哪些种类?

(1)白细胞介素(Interleukin, IL-s):由白细胞和其他免疫细胞分泌的,在白细胞或免疫细胞间相互作用的细胞因子,在传递信息,激活与调节免疫细胞,介导T、B细胞活化、增殖与分化及在炎症反应中起重要作用。

(2)干扰素(Interferon, IFN):因最初发现它是在病毒感染细胞后产生的,可干扰另一种病毒感染和复制的物质而得名。在免疫调节、抗病毒感染及抗肿瘤免疫中具有重要作用。

(3)肿瘤坏死因子超家族(Tumor necrosis
factor, TNF):能使肿瘤细胞坏死而得名。具有免疫调节、肿瘤杀伤及参与炎症和发热反应。

(4)集落刺激因子(Colony-stimulating
factor,CSF):能够刺激多能造血干细胞和不同造血祖细胞增殖分化,在半固体培养基中形成相应细胞集落的细胞因子。包括G-CSF(粒细胞)、M-CSF(巨噬细胞)、GM-CSF(粒细胞、巨噬细胞)、Multi-CSF(多重)(IL-3)、红细胞生成素(EPO)、干细胞生长因子(SCF)、血小板生成素(TPO)等。

(5)趋化因子(Chemokine):主要功能是招募血液中的单核细胞、中性粒细胞、淋巴细胞等进入特定的淋巴器官和组织以及感染发生的部位。根据趋化因子近N端半胱氨酸(Cys)的位置、排列方式和数量,可分为CC、CXC、C、CX3C四个亚家族。

(6)生长因子(Growth factor,GF):具有刺激细胞生长作用的细胞因子。主要有转化生长因子-β(TGF-β)、表皮生长因子(EGF)、成纤维细胞生长因子(FGF)、神经生长因子(NGF)、血小板源性生长因子(PDGF)、血管内皮细胞生长因子(VEGF)等。

5. 重组细胞因子蛋白有哪些表达体系呢?

由于天然的细胞因子只是在局部发挥短暂的作用,难以提纯,所以需要应用蛋白重组技术获得。目前我们拥有常用的四大载体表达体系,即:原核、酵母、昆虫、哺乳动物。为了生产无动物源、低内毒素、活性高的细胞因子蛋白,我们选择使用哺乳动物细胞表达体系,并引进GMP质量管理体系,实现大规模生产,保证产品批次间的稳定性。现将四大系统的优缺点简单列表说明一下。

作者: 义翘神州

北京义翘神州科技股份有限公司是一家从事生物试剂研发、生产、销售并提供技术服务的生物科技公司,主要业务包括重组蛋白、抗体、基因和培养基等产品,以及重组蛋白、抗体的开发和生物分析检测等服务,为全球的药品研发企业和生命科学研究机构提供高质量的生物试剂产品和高水平的技术服务。义翘神州的产品能够覆盖生命科学研究的多个领域,为分子生物学、细胞生物学、免疫学、发育生物学、干细胞研究等基础科研方向和创新药物研发提供“一站式”生物试剂产品和技术服务。



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