IsoPlexis展現(xiàn)T細(xì)胞免疫“十八般武藝”，解析32種細(xì)胞因子
免疫系統(tǒng)的反應(yīng)主要可分為兩個(gè)主要組成部分：先天性和適應(yīng)性免疫。
圖示先天免疫和適應(yīng)性免疫細(xì)胞。 （來(lái)自Nat Rev Rheumatol. 2021 Aug 2.）
T細(xì)胞作為免疫細(xì)胞的一種，是適應(yīng)性免疫的中堅(jiān)力量，在抗感染、抗腫瘤等免疫應(yīng)答中發(fā)揮重要作用。
細(xì)胞因子就像T細(xì)胞的“武器”，可以幫助T細(xì)胞有效對(duì)抗“敵人”，清除自身?yè)p傷細(xì)胞。不同細(xì)胞因子表現(xiàn)出廣泛的多效性，以協(xié)調(diào)先天性和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)，通過分析免疫細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子，可以幫助分析和評(píng)估細(xì)胞的免疫功能，如CD4細(xì)胞，根據(jù)其分泌的細(xì)胞因子可分為不同的亞群（如下圖所示），在機(jī)體健康和疾病狀態(tài)發(fā)揮不同的作用。
CD4+ T細(xì)胞亞群分化及其譜系特征細(xì)胞因子的保護(hù)和致病作用。（圖片來(lái)自Cytokine. 2015 Jul; 74(1): 5–17.）
IsoPlexis單細(xì)胞分泌蛋白組技術(shù)，首次實(shí)現(xiàn)在單細(xì)胞水平對(duì)免疫細(xì)胞分泌的多達(dá)32種細(xì)胞因子進(jìn)行分析，找到在免疫應(yīng)答反應(yīng)中具有超強(qiáng)作戰(zhàn)能力的“超級(jí)英雄細(xì)胞”，并通過獨(dú)特的“細(xì)胞多功能指數(shù)（PSI）”更全面地分析免疫細(xì)胞的綜合功能，以加深對(duì)免疫相關(guān)科學(xué)問題的探索，幫助推進(jìn)免疫相關(guān)療法的開發(fā)，用于腫瘤、抗感染、自身免疫病等領(lǐng)域。
而這些細(xì)胞因子，分別發(fā)揮什么作用呢？
對(duì)于T細(xì)胞，根據(jù)其產(chǎn)生的細(xì)胞因子作用，我們可以大致將其分為5大職能模塊：
免疫效應(yīng)功能
免疫效應(yīng)是指那些直接參與抵抗外來(lái)病原體（病毒、細(xì)菌等）、抗腫瘤、清除機(jī)體有害細(xì)胞的免疫反應(yīng)中的細(xì)胞因子，如顆粒酶B、γ-干擾素等，通俗來(lái)講就是“超級(jí)免疫細(xì)胞”奮戰(zhàn)在戰(zhàn)斗第一線的最有力的殺傷武器。
|
細(xì)胞因子 |
來(lái)源 |
功能 |
|
Granzyme B（顆粒酶B） |
細(xì)胞毒性(CD8+)T細(xì)胞和NK細(xì)胞、非細(xì)胞毒性細(xì)胞（如嗜堿性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞等） |
• 與穿孔素一起，共同誘導(dǎo)靶細(xì)胞凋亡，從而清除癌細(xì)胞或被病毒或細(xì)菌感染的細(xì)胞 • 可通過刺激細(xì)胞因子釋放參與炎癥反應(yīng) • 顆粒酶B水平升高也與一些自身免疫疾病、皮膚病和1型糖尿病有關(guān) |
|
IFN-γ（γ-干擾素） |
活化的CD4細(xì)胞（Th1）、CD8細(xì)胞和NK細(xì)胞 |
• 通過抗病毒、抗增殖和免疫調(diào)節(jié)功能在宿主防御中發(fā)揮重要作用 • 可促進(jìn)巨噬細(xì)胞激活，介導(dǎo)抗病毒和抗菌免疫，增強(qiáng)抗原提呈，協(xié)調(diào)先天免疫系統(tǒng)的激活 • 抑制Th2的分化和刺激Th1的生長(zhǎng)而影響T輔助細(xì)胞亞型的發(fā)育 |
|
MIP-1α/CCL-3 |
單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞、活化后的T細(xì)胞、B細(xì)胞等 |
• 巨噬細(xì)胞炎性蛋白1（MIP-1α）在單核/巨噬細(xì)胞受到細(xì)菌內(nèi)毒素或促炎因子（IL-1β等）刺激后產(chǎn)生的主要因子 • 對(duì)多種免疫效應(yīng)細(xì)胞包括T細(xì)胞、B細(xì)胞、單核細(xì)胞及中性粒細(xì)胞等具有顯著趨化作用 • 還參與NK細(xì)胞和CTL介導(dǎo)的細(xì)胞溶解作用，參與炎癥和腫瘤局部免疫過程，介導(dǎo)其他細(xì)胞因子的釋放 |
|
Perforin（穿孔素） |
細(xì)胞毒性T細(xì)胞和NK細(xì)胞 |
• 當(dāng)與靶細(xì)胞密切接觸相互作用后，細(xì)胞可釋放穿孔素，在靶細(xì)胞膜上形成多聚穿孔素管狀通道，導(dǎo)致靶細(xì)胞溶解破壞 |
|
TNF-α |
T細(xì)胞、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、DC細(xì)胞、NK細(xì)胞、B細(xì)胞等 |
• 是腫瘤壞死因子的一種類型，有很多作用，包括直接殺傷腫瘤細(xì)胞，防止細(xì)菌感染，調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng) • TNF-α水平升高與腫瘤、糖尿病，尤其是自身免疫性疾病有關(guān)，如類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎（RA）、銀屑病關(guān)節(jié)炎、多發(fā)性硬化癥和克羅恩病 |
|
TNF-β/LT-α |
活化的T淋巴細(xì)胞 |
• 介導(dǎo)許多炎癥、免疫刺激和抗病毒應(yīng)答 • 具有腫瘤細(xì)胞毒作用 • 增強(qiáng)中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的胞吞作用 |
免疫刺激作用
免疫刺激因子是指在免疫應(yīng)答中可以刺激免疫細(xì)胞產(chǎn)生、增殖、活化和功能增強(qiáng)的細(xì)胞因子。
如果將免疫細(xì)胞對(duì)抗外來(lái)病原體或腫瘤細(xì)胞比喻成一場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)的話，那么免疫刺激因子就是增加我方戰(zhàn)斗人員（免疫細(xì)胞）人員儲(chǔ)備和提升戰(zhàn)斗能力的有力武器啦~當(dāng)前方戰(zhàn)場(chǎng)有人員損失時(shí)，可以及時(shí)補(bǔ)充后備力量。
|
細(xì)胞因子 |
來(lái)源 |
功能 |
|
GM-CSF |
CD4+ T細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、纖維細(xì)胞等 |
• 促進(jìn)造血前體細(xì)胞的生長(zhǎng)和分化，包括粒細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞等 • 活化巨噬細(xì)胞 |
|
IL-2 |
活化的CD4+T細(xì)胞（Th1）和CD8+T細(xì)胞、NK細(xì)胞 |
• 在T細(xì)胞發(fā)育和擴(kuò)增中起重要作用，可刺激活化的T細(xì)胞增殖、產(chǎn)生細(xì)胞毒性（CD8+）T細(xì)胞，還可通過產(chǎn)生和維持Treg細(xì)胞來(lái)維持自身免疫耐受 • 激活和維持NK細(xì)胞 • 促進(jìn)B細(xì)胞誘導(dǎo)免疫球蛋白合成和調(diào)節(jié)淋巴穩(wěn)態(tài) • 增強(qiáng)單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的腫瘤殺傷能力 • IL-2是FDA批準(zhǔn)用于癌癥治療的第一種細(xì)胞因子 |
|
IL-5 |
Th2、肥大細(xì)胞、NK細(xì)胞、B細(xì)胞等 |
• 促進(jìn)嗜堿性粒細(xì)胞趨化和激活 • 促進(jìn)肥大細(xì)胞釋放組胺 |
|
IL-7 |
主要的骨髓和胸腺基質(zhì)細(xì)胞 |
• 在淋巴細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)中起關(guān)鍵作用，特別是初始T細(xì)胞和記憶T細(xì)胞亞群的生成 |
|
IL-8 |
單核、巨噬細(xì)胞 |
• 可招募并激活炎癥區(qū)域的中性粒細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞和T細(xì)胞，使之脫顆粒釋放生物活性介質(zhì)，增強(qiáng)炎癥和過敏反應(yīng) |
|
Th2細(xì)胞 |
||
|
IL-9 |
激活的CD4細(xì)胞（Th2、Th9細(xì)胞）、CD4+記憶性T細(xì)胞 |
• 可促進(jìn)肥大細(xì)胞、B細(xì)胞、T細(xì)胞和結(jié)構(gòu)細(xì)胞的存活和激活，刺激細(xì)胞增殖，防止細(xì)胞凋亡 |
|
IL-12 |
單核/巨噬細(xì)胞、DC細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞等 |
• 可誘導(dǎo)NK細(xì)胞和細(xì)胞毒性T細(xì)胞產(chǎn)生IFN-γ，增強(qiáng)細(xì)胞毒作用 • 促進(jìn)Th1分化 • 增強(qiáng)巨噬細(xì)胞和DC細(xì)胞的抗原呈遞 |
|
IL-15 |
T細(xì)胞、NK細(xì)胞、單核/巨噬細(xì)胞、DC細(xì)胞、B細(xì)胞等 |
• 與IL-2同屬于細(xì)胞因子受體γ鏈(γc)家族成員，具有許多共同的生物學(xué)活性，包括刺激T細(xì)胞和NK細(xì)胞的增殖和活化、誘導(dǎo)B細(xì)胞免疫球蛋白合成和支持細(xì)胞毒性效應(yīng)細(xì)胞分化 • 此外，IL-15是NK 細(xì)胞和記憶CD8+ T細(xì)胞持久性的主要力量，而其對(duì)Treg細(xì)胞的確切作用仍有爭(zhēng)議 |
|
IL-21 |
活化的CD4+ T細(xì)胞、NK細(xì)胞、Tfh細(xì)胞、Th17細(xì)胞等 |
• 促進(jìn)CD8+ T細(xì)胞增殖和細(xì)胞毒作用，參與抗病毒感染和腫瘤免疫 • 誘導(dǎo)NK成熟，并增強(qiáng)其細(xì)胞毒性，誘導(dǎo)NK細(xì)胞分泌IFN-γ、穿孔素等，對(duì)NKT細(xì)胞具有調(diào)節(jié)作用 • 顯著影響B(tài)細(xì)胞的增殖、存活、分化和免疫球蛋白反應(yīng) |
趨化作用
趨化因子相信大家很熟悉啦，它們的作用就是在“戰(zhàn)斗”中招募更多友軍（各種免疫細(xì)胞）快速到達(dá)戰(zhàn)場(chǎng)（感染、腫瘤等部位），協(xié)同作戰(zhàn)。
|
細(xì)胞因子 |
來(lái)源 |
功能 |
|
Eotaxin /CCL11 |
單核細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等 |
• 也叫嗜酸性粒細(xì)胞趨化因子，可招募嗜酸性粒細(xì)胞趨化，與過敏反應(yīng)有關(guān)�？膳c趨化因子受體CCR2、CCR3和CCR5結(jié)合 |
|
IP-10/ CXCL10 |
單核/巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞、中性粒細(xì)胞 |
• 對(duì)單核/巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞、NK細(xì)胞和樹突細(xì)胞具有趨化作用 • 促進(jìn)T細(xì)胞黏附于內(nèi)皮細(xì)胞 • 抗腫瘤活性等 |
|
MIP-β/CCL-4 |
巨噬細(xì)胞、活化的T細(xì)胞（Th1）等 |
• 招募并刺激炎癥部位的各種炎癥細(xì)胞，參與趨化和促炎作用，維持穩(wěn)態(tài) • 在宿主對(duì)細(xì)菌、病毒、寄生蟲和真菌病原體入侵的應(yīng)答中發(fā)揮重要作用 |
|
RANTES/CCL5 |
許多造血和非造血細(xì)胞表達(dá) |
• 在急性感染中對(duì)效應(yīng)T細(xì)胞和記憶T細(xì)胞的歸巢和遷移起著重要作用 • 通過招募T、NK和DC細(xì)胞等CCR5+細(xì)胞來(lái)增強(qiáng)抗腫瘤免疫反應(yīng)，也可招募單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞，并促進(jìn)癌癥侵襲 • RANTES受體CCR5是基于阻斷病毒進(jìn)入的抗HIV藥物的主要靶點(diǎn) |
免疫調(diào)節(jié)作用
免疫調(diào)節(jié)包括免疫正向調(diào)節(jié)和負(fù)向調(diào)控兩方面，通過免疫細(xì)胞和免疫分子之間，以及與其它系統(tǒng)的相互作用，使免疫應(yīng)答以最恰當(dāng)?shù)男问胶蛷?qiáng)度使機(jī)體維持在最適當(dāng)?shù)乃健?/span>
|
細(xì)胞因子 |
來(lái)源 |
功能 |
|
IL-4 |
活化T細(xì)胞（Th2）、NK、NKT、γδT細(xì)胞等 |
• 具有多種生物學(xué)作用，包括刺激活化的B細(xì)胞和T細(xì)胞增殖，以及B細(xì)胞向漿細(xì)胞的分化。它是體液免疫和適應(yīng)性免疫的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子 • IL-4降低Th1細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、IFN-γ和樹突狀細(xì)胞IL-12的產(chǎn)生 • IL-4誘導(dǎo)B細(xì)胞向IgE轉(zhuǎn)換，并上調(diào)MHC II類的生成 |
|
IL-10 |
單核細(xì)胞、B細(xì)胞、CD8+和CD4+T細(xì)胞（例如Th2）、γδ-T細(xì)胞、NK細(xì)胞、NK T細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等 |
• 是一種多效性細(xì)胞因子，可抑制多種細(xì)胞因子合成, 如阻止Th1細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子、抑制抗原呈遞細(xì)胞（巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞）的細(xì)胞因子產(chǎn)生能力以及共刺激分子表達(dá)（CD80、CD86） • 功能性地靶向多種細(xì)胞，從而產(chǎn)生廣泛的抗炎活性，是免疫應(yīng)答的重要調(diào)節(jié)劑。IL-10的失調(diào)與感染反應(yīng)中的免疫病理增強(qiáng)以及許多自身免疫性疾病發(fā)展風(fēng)險(xiǎn)的增加有關(guān) • 在某些情況下，IL-10具有免疫刺激功能，例如肥大細(xì)胞、B細(xì)胞和T細(xì)胞 |
|
IL-13 |
活化的CD4細(xì)胞(Th2)、肥大細(xì)胞等 |
• 是一種免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞因子，可調(diào)節(jié)人類B細(xì)胞和單核細(xì)胞的功能，活性類似于IL-4 • IL-13被認(rèn)為是許多組織中過敏性炎癥引起的生理變化的中樞性調(diào)節(jié)因子 |
|
IL-22 |
各種免疫細(xì)胞，包括CD4+T細(xì)胞，尤其是Th17細(xì)胞、δγT細(xì)胞、NK細(xì)胞等 |
• 激活的免疫細(xì)胞在炎癥或感染反應(yīng)中產(chǎn)生IL-22，主要通過與上皮細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞表面選擇性表達(dá)的IL-22受體結(jié)合，促進(jìn)各種組織和器官的增殖、重塑和修復(fù)，以維持控制病原體入侵的固有宿主防御機(jī)制 • 通過與其他細(xì)胞因子的協(xié)同作用，可以觸發(fā)趨化因子的表達(dá)，招募和激活白細(xì)胞以控制入侵的病原體 |
|
TGF-β1 |
CD4細(xì)胞、B細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、肥大細(xì)胞等 |
• 免疫穩(wěn)態(tài)和免疫耐受的重要促進(jìn)因子，抑制免疫系統(tǒng)多種成分的擴(kuò)張和功能，如通過促進(jìn)Treg細(xì)胞的擴(kuò)張，抑制效應(yīng)T細(xì)胞和抗原遞呈樹突狀細(xì)胞（DC細(xì)胞）的產(chǎn)生和功能，控制適應(yīng)性免疫 • 抑制NK細(xì)胞和調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞的復(fù)雜行為來(lái)控制先天免疫系統(tǒng)，從而形成免疫負(fù)調(diào)控 • 促炎性作用，如誘導(dǎo)單核/巨噬細(xì)胞趨化，也具有抗炎作用 |
|
sCD137 |
活化的T 細(xì)胞、B細(xì)胞、NK 細(xì)胞，單核細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、 DC細(xì)胞等 |
• CD137（4-1BB, TNFRSF9）是最重要的T細(xì)胞共刺激分子之一，可激活T淋巴細(xì)胞和抗原呈遞細(xì)胞。CD137的可溶性形式（sCD137）降低了其膜異構(gòu)體的活性，并與T淋巴細(xì)胞活化誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡有關(guān) |
|
sCD40L |
活化的CD4+T淋巴細(xì)胞，部分活化的CD8+T細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞、NK細(xì)胞等（CD40L） |
• CD40L分為可溶性及膜結(jié)合性兩型，均可與CD40結(jié)合后發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)，兩者功能相似 • 促進(jìn)T細(xì)胞的激活、定向分化，細(xì)胞毒作用，增加細(xì)胞因子分泌，提高宿主抗腫瘤免疫反應(yīng) • 促進(jìn)B細(xì)胞的分化、發(fā)育、增殖、成熟，參與免疫球蛋白分泌及類別轉(zhuǎn)換 • 參與DC的分化及功能調(diào)節(jié) |
炎癥相關(guān)
炎癥是機(jī)體對(duì)于刺激的一種防御反應(yīng)，由組織損傷、病原微生物感染等引起，而多種細(xì)胞因子均參與炎癥過程，包括促炎性和抗炎性細(xì)胞因子。通常情況下，炎癥是有益的，是人體的自動(dòng)的防御反應(yīng)，但是過度炎癥也會(huì)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生不良影響，如重癥新冠肺炎病人的“細(xì)胞因子風(fēng)暴”。
|
細(xì)胞因子 |
來(lái)源 |
功能 |
|
IL-1β |
主要是單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞也可以從DC、NK、B、T細(xì)胞、上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞等細(xì)胞中釋放 |
• 是炎癥和宿主對(duì)感染反應(yīng)最重要的介質(zhì)之一。在病毒、細(xì)菌、真菌和寄生蟲感染的患者中發(fā)現(xiàn)IL-1β產(chǎn)生增加 • IL-1β水平升高也與動(dòng)脈粥樣硬化、2型糖尿病和各種自身免疫性疾病有關(guān)，如類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、多發(fā)性硬化癥和克羅恩病 • 還參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展，促進(jìn)腫瘤侵襲 |
|
IL-6 |
激活的巨噬細(xì)胞、呈現(xiàn)為細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞，一些激活的T細(xì)胞 |
• 具有促炎和抗炎作用，可介導(dǎo)炎癥急性期反應(yīng)，如燒傷或其他組織損傷的炎癥 • 誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞的微生物殺傷、B細(xì)胞終末分化、Th17細(xì)胞的分化 |
|
IL-17A |
Th17、NK、中性粒細(xì)胞 |
• 促炎性因子，對(duì)清除細(xì)胞外病原體和多種自身免疫性疾病很重要 • IL-17A介導(dǎo)的下游途徑誘導(dǎo)炎癥分子、趨化因子、抗微生物肽和重塑蛋白的產(chǎn)生 |
|
IL-17F |
Th17、NK、中性粒細(xì)胞 |
• 與IL-17A共同參與炎癥反應(yīng) |
|
MCP-1/CCL2 |
單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和DC細(xì)胞等 |
• 即單核細(xì)胞趨化蛋白1（MCP-1），可趨化單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞，影響其吞噬作用以及產(chǎn)生抗體，從而對(duì)抗外來(lái)入侵微生物，在炎癥過程中發(fā)揮重要作用 • MCP-1參與許多疾病發(fā)生，如新型冠狀病毒、癌癥、神經(jīng)炎癥性疾病、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、心血管疾病 |
|
MCP-4/CCL13 |
活化的細(xì)胞類型，包括內(nèi)皮細(xì)胞，巨噬細(xì)胞等，可能還有淋巴細(xì)胞 |
• 即單核細(xì)胞趨化蛋白4，對(duì)嗜酸性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞具有強(qiáng)大的趨化活性，與過敏性反應(yīng)（如哮喘）有關(guān) • 炎性蛋白（如IL-1、TNF-α）可誘導(dǎo)MCP-4的表達(dá) |
當(dāng)然，有些細(xì)胞因子不只發(fā)揮一種功能，在不同狀態(tài)下可能參與多種免疫效應(yīng)，如，在做實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析時(shí)不能一概而論，以上僅給各位研究者做個(gè)參考~
有些免疫細(xì)胞不僅分泌一種細(xì)胞因子，可能分泌兩種、三種、四種或以上，可分泌兩種及以上細(xì)胞因子的細(xì)胞稱為“多功能細(xì)胞”（Polyfunctional cells或multifunctional cells），在過去的10多年有很多研究發(fā)現(xiàn)，這群細(xì)胞比只分泌一種細(xì)胞因子的細(xì)胞（單功能細(xì)胞）的功能更強(qiáng)，在體內(nèi)產(chǎn)生的免疫應(yīng)答更有效更持久。
