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CN105647862B - 一种生物反应器及其搅拌桨和使用其培养nk细胞的方法 - Google Patents

一种生物反应器及其搅拌桨和使用其培养nk细胞的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生物反应器及其搅拌桨和使用其培养NK细胞的方法。所述搅拌桨外包裹有减小剪切力的材料,所述生物反应器含有其外包裹减小剪切力材料的搅拌桨,使用该生物反应器培养NK细胞。本发明使用生物反应器培养NK细胞,在搅拌桨外包裹可以减小剪切力的材料,可以降低细胞受到的剪切力伤害,有利于细胞大量扩增。本发明培养过程中不停的搅拌,为动态系统,有利于细胞进行气体交换和为细胞提供均一的培养环境,有利于细胞大量扩增。本发明方法不仅可以大量扩增NK细胞,而且所得NK细胞表面抗原表达量较高,对肿瘤细胞的杀伤活性较强。

Description

一种生物反应器及其搅拌桨和使用其培养NK细胞的方法
技术领域
本发明涉及细胞培养领域,尤其涉及一种生物反应器及其搅拌桨和使用其培养NK细胞的方法。
背景技术
NK细胞属于大颗粒淋巴细胞,来源于骨髓,占外周血淋巴细胞总数的5%-10%,是机体重要的免疫细胞,具有广谱抗肿瘤细胞作用。NK细胞不依赖于抗原刺激作用就可以非特异直接杀伤肿瘤细胞和病毒感染的靶细胞,对肺癌、肝癌、卵巢癌、食道癌、结肠癌、胃癌、宫颈癌、骨癌等均有效果。NK细胞对造血细胞来源的肿瘤细胞更为敏感,对淋巴瘤和白血病细胞的作用更为明显。因此,NK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,是抗瘤免疫的第一线细胞,能迅速溶解某些肿瘤细胞。
目前,临床试验显示NK细胞过继免疫治疗恶性肿瘤具有良好的应用前景。NK细胞过继免疫治疗疗法是采用特殊的培养方法,把癌患者本身的NK细胞在体外培养增殖,使细胞数目扩大数千倍且细胞毒活性极大增强后,再回输到患者的体内,是一种简单有效、安全又积极的最新强力治癌疗法。
如今,很多实验室尝试大规模培养NK细胞,以便用于临床肿瘤的治疗,从外周血中分离得到单个核细胞,用培养基接种到培养瓶中,通过添加IL-2等细胞因子促进NK细胞在体外大量扩增,再分装到培养瓶中或者培养袋中扩增培养。现有NK细胞的培养规模小,操作复杂,步骤繁琐,扩增倍数低,所扩增得到的数量不够用于临床治疗,而且培养密度不能过高,浪费培养基,不利于节约成本和培养空间。此外表面抗原表达量低,杀伤效果差。
发明内容
有鉴于此,有必要针对上述的问题,提供一种生物反应器及其搅拌桨和使用其培养NK细胞的方法。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种使用生物反应器培养NK细胞的方法,搅拌桨外包裹有减小剪切力的材料。
优选地,所述使用生物反应器培养NK细胞的方法,包括以下步骤:
用X-VIVO 15培养基将种子NK细胞按照1×106cells/ml的密度接种于培养瓶中,分别添加1%培养基体积的IL-15溶液、IL-2溶液和OKT-3溶液,在37℃、5%CO2条件下培养,当培养体系达到一定体积后,转入生物反应器中继续培养至两周,每2~3天补充适量的培养基、IL-2和IL-15;
所述IL-15溶液的浓度为100~1000U/ml,IL-2溶液的浓度为100~1000U/ml,OKT-3溶液的浓度为500~2000U/ml。
优选地,所述IL-15溶液的浓度为500U/ml,IL-2溶液的浓度为300U/ml,OKT-3溶液的浓度为500U/ml。
优选地,当培养体系大于500ml时,转入2L生物反应器中继续培养。
优选地,在生物反应器中培养NK细胞的条件为:溶氧量为50%,pH7.2,搅拌速度为45rpm。
优选地,所述种子NK细胞通过以下方法获得:
外周血和生理盐水按体积比1:1进行稀释得到血液稀释液,将其加至二分之一倍体积的淋巴细胞分离液上方,升降速调为0,800g离心30min,取单个核细胞层,用RPMI1640培养基清洗两次,弃上清后用Stem cell免疫磁珠细胞分选试剂盒(购自瀚湖细胞有限公司)分选NK细胞。具体方法为:用新鲜配制的NK细胞分选Buffer重悬细胞,将细胞密度调整为5×107cells/ml,并转移至1.5ml EP管中;按照50μl/ml的抗体加入量,加入混合抗体后轻轻混匀,室温下孵育10min;将磁珠吹打均匀后,按照100μl/ml的磁珠加入量,加入磁珠后轻轻混匀,室温孵育5min;将细胞悬液转移到分选专用的5ml圆底管中,加入NK细胞分选Buffer至2.5ml,轻轻吹打均匀后,插入到磁极中(不盖盖子),静置2.5min;将圆底管连同磁极一并拿起,倾倒细胞悬液至新的15ml离心管中,400g离心5min;弃上清,加入5ml1640培养基重悬细胞,得到种子NK细胞。
一种生物反应器搅拌桨,所述搅拌桨外包裹减小剪切力的材料。
一种生物反应器,所述生物反应器的搅拌桨外包裹减小剪切力的材料。
优选地,所述减小剪切力的材料为医用硅胶管或食用橡胶管。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
1、本发明使用生物反应器培养NK细胞,在搅拌桨外包裹可以减小剪切力的材料,可以降低细胞受到的剪切力伤害,有利于细胞大量扩增。
2、本发明使用生物反应器培养NK细胞,在培养过程中不停的搅拌,为动态系统,有利于细胞进行气体交换和为细胞提供均一的培养环境,有利于细胞大量扩增。
3、本发明使用生物反应器培养NK细胞,在保证细胞质量的前提下,能够显著提高细胞培养密度,有利于节约培养基和培养空间。
4、本发明使用生物反应器培养NK细胞,更接近人体内三维生长环境,与使用培养瓶、培养袋等细胞贴壁生长的培养方式相比,更利于细胞大量扩增,可以大规模培养NK细胞,而且所得NK细胞表面抗原表达量较高,对肿瘤细胞的杀伤活性较强。
附图说明
图1为各实施例和对比例培养的NK细胞对K562细胞的杀伤活性结果。
具体实施方式
为了更好的说明本发明,下面结合附图和具体实施例做进一步说明。本发明中所用试剂或仪器均可由市场购得,使用的检测方法等都是本领域所熟知的,在此不再赘述。
种子NK细胞可以使用现有任何方法获得。本发明中种子NK优选通过以下方法制备:
把60ml外周血转移至离心管中,用生理盐水按体积比1:1进行稀释,得到血液稀释液;在一新离心管中加入淋巴细胞分离液,把血液稀释液缓慢添加至淋巴细胞液层上方,形成明显的分界线,其中,淋巴细胞分离液与血液稀释液的体积比为1:2;升降速调为0,800g离心30min,离心结束后,用巴氏吸管小心抽取单个核细胞层至另一新离心管中,往该离心管中添加RPMI1640培养基清洗细胞,300g离心5min,弃上清,再次添加RPMI1640培养基清洗细胞,300g离心5min,弃上清。使用Stem cell免疫磁珠细胞分选试剂盒(购自瀚湖细胞有限公司)分选NK细胞,具体方法为:用新鲜配制的NK细胞分选Buffer重悬细胞,将细胞密度调整为5×107cells/ml,并转移至1.5ml EP管中;按照50μl/ml的抗体加入量,加入混合抗体后轻轻混匀,室温下孵育10min;将磁珠吹打均匀后,按照100μl/ml的磁珠加入量,加入磁珠后轻轻混匀,室温孵育5min;将细胞悬液转移到分选专用的5ml圆底管中,加入NK细胞分选Buffer至2.5ml,轻轻吹打均匀后,插入到磁极中(不盖盖子),静置2.5min;将圆底管连同磁极一并拿起,倾倒细胞悬液至新的15ml离心管中,400g离心5min;弃上清,加入5mlRPMI1640培养基重悬细胞得到种子NK细胞悬液。取少量种子NK细胞悬液用台盼蓝染色法计数。
实施例1
自2L生物反应器(购自北京元唐盛兴科技有限公司,美国BELLCO)中取出搅拌桨,在搅拌桨外套上医用硅胶管,紫外照射灭菌后,重新将搅拌桨装回生物反应器内。使用该生物反应器培养NK的方法如下:
取2×107个种子NK细胞,按照1×106cells/ml的密度用X-VIVO 15培养基接种于T75培养瓶中,并添加IL-15溶液、IL-2溶液和OKT-3溶液,IL-15溶液、IL-2溶液和OKT-3溶液的用量分别为培养基体积的1%,在37℃、5%CO2条件下培养,根据细胞的扩增情况,进行分瓶培养,当培养体系总量大于500ml时,将其转入2L生物反应器中,按照温度37℃,CO2通气量为5%,溶氧量为50%,pH为7.2,搅拌速度为45rpm的条件继续培养至两周,培养基为含有IL-2、IL-15分别1~10U/ml的X-VIVO 15培养基。
所述IL-15溶液的浓度为100~1000U/ml,IL-2溶液的浓度为100~1000U/ml,OKT-3溶液的浓度为500~2000U/ml。优选地,所述IL-15溶液的浓度为500U/ml,IL-2溶液的浓度为300U/ml,OKT-3溶液的浓度为500U/ml。
整个培养过程中观察并记录细胞生长情况,每2~3天进行细胞计数并补充适量的培养基、IL-15和IL-2,培养体系中IL-2、IL-15的浓度均为1~10U/ml。
对比例1
取2×106个种子NK细胞,按照1×106cells/ml的密度用X-VIVO 15培养基接种于T75培养瓶中,并添加IL-15溶液、IL-2溶液和OKT-3溶液,IL-15溶液、IL-2溶液和OKT-3溶液的用量分别为培养基体积的1%,在37℃、5%CO2条件下培养,根据细胞的扩增情况,进行分瓶培养,当培养体系总量大于500ml时,将其转入2L培养中继续培养至两周,培养条件与实施例1相同。
所述IL-15溶液的浓度为100~1000U/ml,IL-2溶液的浓度为100~1000U/ml,OKT-3溶液的浓度为500~2000U/ml。优选地,所述IL-15溶液的浓度为500U/ml,IL-2溶液的浓度为300U/ml,OKT-3溶液的浓度为500U/ml。
整个培养过程中观察并记录细胞生长情况,每2~3天进行细胞计数并补充适量的培养基、IL-15和IL-2,使细胞密度为1×106cells/ml,培养体系中IL-2、IL-15的浓度均为1~10U/ml。
对比例2
取2×106个种子NK细胞,按照1×106cells/ml的密度用X-VIVO 15培养基接种于T75培养瓶中,并添加IL-15溶液、IL-2溶液和OKT-3溶液,IL-15溶液、IL-2溶液和OKT-3溶液的用量分别为培养基体积的1%,在37℃、5%CO2条件下培养。根据细胞的扩增情况,进行分瓶培养,当培养体系总量大于200ml时,则进行分瓶培养,每瓶培养体积不超过200ml,培养至两周。
所述IL-15溶液的浓度为100~1000U/ml,IL-2溶液的浓度为100~1000U/ml,OKT-3溶液的浓度为500~2000U/ml。优选地,所述IL-15溶液的浓度为500U/ml,IL-2溶液的浓度为300U/ml,OKT-3溶液的浓度为500U/ml。
整个培养过程中观察并记录细胞生长情况,每2~3天进行细胞计数并补充适量的培养基、IL-15和IL-2,使细胞密度为1×106cells/ml,培养体系中IL-2、IL-15的浓度均为1~10U/ml。
效果实施例1
在各实施例、对比例培养结束后收集NK细胞,采用台盼蓝染色法进行细胞计数,计算细胞的扩增倍数,结果如表1所示。
表1、NK细胞扩增倍数、活力、培养体积以及细胞密度表
组别 实施例1 对比例1 对比例2
增值倍数 412倍 226倍 103倍
细胞活力 98.8% 97.7% 95.6%
培养体积 1L 1L 1L
细胞密度 8.24×10<sup>6</sup>cells/ml 4.52×10<sup>6</sup>cells/ml 2.06×10<sup>6</sup>cells/ml
由表1可知,使用实施例1方法培养NK细胞,扩增倍数高达412倍,是对比例1扩增倍数的2倍多,是对比例2扩增倍数的近4倍。所以,使用本发明方法培养NK细胞可以大大提高NK细胞的扩增倍数、细胞密度大,而且保持较高的细胞活力。
效果实施例2
在各实施例、对比例培养结束后收集NK细胞,采用常规方法进行流式检测,考察NK细胞的表面抗原CD3、CD56的表达情况,结果如表2所示。
表2、CD3-CD56+表达量表
组别 实施例1 对比例1 对比例2
CD3<sup>-</sup>CD56<sup>+</sup>表达量 99.7% 96.2% 92.4%
由表2可知,使用实施例1方法培养得到的NK细胞,其CD3-CD56+表达量为99.7%,而使用对比例1方法培养得到的NK细胞的CD3-CD56+表达量为96.2%,用对比例2方法培养得到的NK细胞的CD3-CD56+表达量为92.4%.所以,本发明方法培养得到的NK细胞的表面抗原表达量较高。
效果实施例3
在各实施例、对比例培养结束后收集NK细胞,采用乳酸脱氢酶释放法进行其对K562细胞的杀伤活性检测,结果如表3和图1所示。
表3、NK细胞杀伤活性表
Figure BDA0000939869180000061
Figure BDA0000939869180000071
由表3和图1可知,本发明方法培养得到的NK细胞对K562细胞的杀伤活性较高。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (1)

1.一种使用生物反应器培养NK细胞的方法,其特征在于,搅拌桨外包裹有减小剪切力的材料;包括以下步骤:
用X-VIVO 15培养基将种子NK细胞按照1×106cells/ml的密度接种于培养瓶中,分别添加1%培养基体积的IL-15溶液、IL-2溶液和OKT-3溶液,在37℃、5%CO2条件下培养,当培养体系达到一定体积后,转入生物反应器中继续培养至两周,每2~3天补充适量的培养基、IL-2和IL-15;
所述IL-15溶液的浓度为500U/ml,IL-2溶液的浓度为300U/ml,OKT-3溶液的浓度为500U/ml;
所述减小剪切力的材料为医用硅胶管或食用橡胶管;
当培养体系大于500ml时,转入2L生物反应器中继续培养,
所述使用生物反应器培养NK细胞的方法,在生物反应器中培养NK细胞的条件为:溶氧量为50%,pH7.2,搅拌速度为45rpm。
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