【正文】 細(xì)胞因子和細(xì)胞因子受體 Cytokine and Cytokine Receptor 王 露 北京大學(xué)人類(lèi)疾病基因研究中心 細(xì)胞因子概念 ? 細(xì)胞因子（ Cytokine）是細(xì)胞應(yīng)對(duì)各類(lèi)刺激而分泌的小分子蛋白，它們調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)與分化、組織的發(fā)育與修復(fù)等多種生命過(guò)程，在天然免疫和獲得性免疫中起著重要作用。 細(xì)胞因子研究歷史 ? 1957年，發(fā)現(xiàn)干擾素（ IFN） ? 1969年，提出淋巴因子（ lymphokine）的概念 ? 1974年，定名細(xì)胞因子（ cytokine） ? 近年來(lái)，細(xì)胞因子發(fā)展迅猛，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn) 200多種細(xì)胞因子，成立專(zhuān)門(mén)的細(xì)胞因子學(xué)會(huì)，如國(guó)際細(xì)胞因子學(xué)會(huì)（ international cytokine society）；創(chuàng)辦研究細(xì)胞因子的專(zhuān)門(mén)雜志，如 《 Cytokine》 等。人類(lèi)基因組研究顯示，不僅有新成員存在于已有的細(xì)胞因子家族中，還會(huì)找到全新的家族，尚有多種細(xì)胞因子有待發(fā)現(xiàn)。 怎樣確定一種物質(zhì)是細(xì)胞因子？ ? 從人類(lèi)基因組發(fā)現(xiàn)新細(xì)胞因子 由于體內(nèi)含量較高的細(xì)胞因子大部分已被克隆化，傳統(tǒng)的路線已經(jīng)難以發(fā)現(xiàn)新免疫分子。目前的新細(xì)胞因子克隆化策略主要利用反向生物學(xué)原理，從人類(lèi)基因組發(fā)現(xiàn)新細(xì)胞因子或其受體編碼基因。 傳統(tǒng)生物學(xué)策略 發(fā)現(xiàn)生物活性－鑒定細(xì)胞因子蛋白－克隆基因－細(xì)胞表型－動(dòng)物模型－人體內(nèi)功能及與疾病關(guān)聯(lián) 反向生物學(xué)策略 數(shù)據(jù)庫(kù) DNA序列 －生物信息學(xué)－蛋白質(zhì)表達(dá)－細(xì)胞表型－動(dòng)物模型－人體內(nèi)功能及與疾病關(guān)聯(lián)。 篩選潛在的細(xì)胞因子的策略 ? 未知蛋白的生物信息學(xué)分析： – 無(wú)功能性文章報(bào)道或無(wú)免疫相關(guān)的功能性報(bào)道 – 具有潛在的信號(hào)肽或被證實(shí)為分泌蛋白 – 蛋白氨基酸數(shù)目少于 300個(gè) – 主要在免疫系統(tǒng)和造血系統(tǒng)中表達(dá) 5 獲得的基因， ORF克隆連接在真核表達(dá)載體 轉(zhuǎn)染 293T細(xì)胞，檢測(cè)其分泌表達(dá) ? 正常細(xì)胞： – 未活化時(shí)，產(chǎn)生很少； – 活化后，產(chǎn)量可提高成百上千倍；如活化的淋巴細(xì)胞、活化的單核 /巨噬細(xì)胞、 NK細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等。 IL IL IL1 IL18 和 TNF— 主要由巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子 細(xì)胞因子的來(lái)源 ? 腫瘤細(xì)胞 – 如 Jurkat細(xì)胞 (IL2,3)、骨髓瘤細(xì)胞 (IL6) 、WEHI3 (IL3)等。 ? 基因工程技術(shù) – 從工程細(xì)胞如大腸桿菌、酵母菌等產(chǎn)生重組細(xì)胞因子。 細(xì)胞因子的分類(lèi) 根據(jù)產(chǎn)生細(xì)胞因子的細(xì)胞種類(lèi)分類(lèi)： 淋巴因子 (lymphokines) 單核因子 (monokines) 非淋巴因子、非單核因子 /巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子：基質(zhì)、血管內(nèi)皮、成纖維細(xì)胞等 根據(jù)細(xì)胞因子的結(jié)構(gòu)和功能分類(lèi) 白細(xì)胞介素 (Interleukin, IL) 集落刺激因子 (ColonyStimulating Factor, CSF) 干擾素 (Interferon, IFN) 腫瘤壞死因子 (TumorNecrosis Factor, TNF) 趨化因子 (Chemokine, CK) 生長(zhǎng)因子 (Growth Factor, GF) 轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子家族（ TGFb) (Interleukin, IL) 1979年第二屆國(guó)際淋巴因子專(zhuān)題討論會(huì)上命名的，將由白細(xì)胞產(chǎn)生的又在白細(xì)胞之間發(fā)揮作用的細(xì)胞因子統(tǒng)一命名為白細(xì)胞介素，正式命名的有 IL1IL35。 Interleukin 來(lái)自 interleukin，意指白細(xì)胞之間信使分子，中文譯為白細(xì)胞介素。 白細(xì)胞介素的分類(lèi) ? IL1 家族： IL1α/β 1Ra 18 33 ? IL2 家族： IL2 4 7 9 15 21 (共用 γ受體鏈 ) ? IL6 家族 IL6 11 27 30 31 (共用 gp130受體鏈 ) ? IL10 家族 IL10 19 20 22 24 26 28A/B 29 (結(jié)構(gòu)相似 ) ? IL12 家族 IL12 23 27 35(均為異源二聚體結(jié)構(gòu) ) ? IL17家族： IL17A、 B、 C、 D、 E和 F[1]。 ? 集落刺激因子 IL3 1 5 6 11 ? IL8（趨化因子） ? 其它 IL： IL 13 14 16 32 34 IL2 ? 1976發(fā)現(xiàn) ,1979年命名 ,1983年克隆成功 ? 1965年發(fā)現(xiàn)混合白細(xì)胞培養(yǎng)上清中存在一種可溶性因子，可促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)，命名為母細(xì)胞形成因子 （ Blastogenic Factor， BF) ? 1976年發(fā)現(xiàn)小鼠脾細(xì)胞培養(yǎng)上清中含有一種刺激胸腺細(xì)胞生長(zhǎng)的因子，故稱(chēng)為 T細(xì)胞生長(zhǎng)因子 （ T cell growth factor，TCGF） ? 1979年統(tǒng)一命名為白細(xì)胞介素 2（ interleukin 2， IL2） ? IL2別名 – BF ( blastogenic factor )。 Costimulator 。 EDF ( eosinophil differentiation factor )。 KHF ( killer cell helper factor )。 LMF ( lymphocyte mitogenic factor )。 LCM factor ( lymphocyteconditioned medium factor ) LPF ( lymphocyte proliferation factor )。 MAFC I ( macrophageactivating factor for cytotoxicity I )。 PFCEA ( plaque forming cell enhancing factor )。 SCIF ( secondary cytotoxic Tcell inducing factor )。 TCGF ( Tcell growth factor )。 TCPA ( T colonypromoting activity )。 TDF ( thymocyte differentiation factor )。 TMF ( thymocyte mitogenic factor )。 TMF ( Tcell maturation factor )。 TMF ( Tcell mitogenic factor )。 TRF3 ( Tcell replacing factor3 )。 TSF ( thymocyte stimulating factor ). ? 1983年 Taniguchi從 ConA刺激的 Jurkat白血病 T細(xì)胞中克隆成功 – IL2含有 133aa，分子量為 – N端有糖基化修飾 – 三個(gè)半胱氨酸： 5 10 125位 ? IL2主要產(chǎn)生細(xì)胞： – 主要由活化 CD4+ Th1分泌 ,CD8+T和 NK也能產(chǎn)生 – T細(xì)胞腫瘤細(xì)胞系 :如人 Jurkat和小鼠 EL4 – T淋巴細(xì)胞雜交瘤 :、 HT24A等 ? IL2受體： CD25(α)； CDl22(β)； CDl32(γc) IL2的生物學(xué)活性 ? 作用具有沿種系譜向上有約束性，向下無(wú)約束性： 促進(jìn)活化的 T細(xì)胞進(jìn)入 S期，維持細(xì)胞的增殖，刺激產(chǎn)生： MHCII， IFNγ ， IL 6， LTα ， CSF。 促進(jìn)殺傷細(xì)胞分化和效應(yīng)： CTL， NK， LAK； 誘導(dǎo)殺傷細(xì)胞： IFNγ ， TNFα 產(chǎn)生，增強(qiáng) CTL穿孔素表達(dá) 直接、間接作用于 B細(xì)胞 ：促進(jìn)增殖分化， Ig分泌 促進(jìn)巨噬細(xì)胞通過(guò) ADCC機(jī)制殺傷腫瘤 IL2主要生物學(xué)活性 ? 白細(xì)胞介素 2超家族 : one important family of type I cytokines is the mon cytokine receptor γchain (γc) family, which consists of IL2, IL4, IL7, IL9, IL15 and IL21, and is so named because the receptors for these cytokines share γc (also known as IL2Rγand CD132) Yrina Rochman et al. Nature ： 480490 (ColonyStimulating Factor, CSF) ? 能夠刺激多能造血干細(xì)胞和不同發(fā)育階段的造血祖細(xì)胞增殖分化，并在半固體培養(yǎng)基中形成相應(yīng)細(xì)胞集落的細(xì)胞因子。 ? 根據(jù)刺激不同造血細(xì)胞系或不同分化階段的細(xì)胞有不同的命名 GCSF(粒細(xì)胞集落刺激因子 ) ? 1983年命名 ,1986年克隆成功 . ? 人 GCSF基因位于 17號(hào)染色體 , ? 人類(lèi)有兩種不同的 GCSF DNA,分別編碼含 207和 204個(gè)氨基酸的前體蛋白 ,均有 30個(gè)氨基酸的先導(dǎo)序列 ,除了在 35位插入了 3個(gè)氨基酸外 ,其余序列相同 . ? 有 5個(gè)半胱氨酸 36=42,64=74,17游離 . ? 來(lái)源 ? 多種細(xì)胞可產(chǎn)生 – 內(nèi)毒素、 TNFα 、 IL IFNγ 活化單核 /巨噬細(xì)胞可產(chǎn)生， – 刺激