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B细胞的体外扩增培养及细胞因子的作用

01

B细胞简介

B细胞(也称B淋巴细胞,骨髓依赖性淋巴细胞),由骨髓中的造血干细胞分化发育而来,在人体内合适环境刺激下增殖分化为浆母细胞及浆细胞,而浆细胞合成和分泌免疫球蛋白,在体液免疫反应中起着至关重要的作用。B细胞可生成高亲和力抗体、免疫记忆、充当抗原呈递细胞,并分泌细胞因子(包括CCL22、CCL17、IL-2、IL-4、IL-6、IFN-γ、TNF-α、GM-CSF、IL-10、TGF-β1、IL-35)。记忆B细胞和浆B细胞可生成诸如免疫球蛋白(Ig)IgM、IgG和IgE等抗体。

 

02

B细胞分类

01

根据功能和表型分类

 

初始B细胞(Naive B细胞)

  • 特征:未接触过抗原的成熟B细胞;

  • 表面标志:CD19+、CD20+、IgM+、IgD+、CD27-;

  • 功能:在外周免疫器官中等待抗原刺激。

 

记忆B细胞(Memory B细胞)

  • 特征:接触过抗原并分化为记忆细胞,长期存活;

  • 表面标志:CD19+、CD20+、CD27+、IgG+或IgA+;

  • 功能:在再次遇到相同抗原时快速产生高亲和力抗体。

 

浆细胞(Plasma Cell)

  • 特征:终末分化的B细胞,专门分泌抗体;

  • 表面标志:CD19low、CD20-、CD38+、CD138+;

  • 功能:大量产生和分泌特异性抗体。

 

调节性B细胞(Breg细胞)

  • 特征:具有免疫调节功能的B细胞亚群;

  • 表面标志:CD19+、CD24hi、CD38hi、IL-10+;

  • 功能:通过分泌IL-10和TGF-β抑制免疫反应,参与免疫耐受。

 

02

根据B细胞的发育与成熟,包括以下几个阶段

B细胞的发育和成熟主要发生在骨髓。

 

前体B细胞(Pro-B cell)

起始阶段,来自造血干细胞。开始重链(IgH)基因重排。

 

早期B细胞(Pre-B cell)

成功完成重链基因重排并表达μ重链。开始轻链(IgL)基因重排。

 

未成熟B细胞(Immature B cell)

表面表达完整的IgM型B细胞受体(BCR)。通过中央耐受机制(如克隆清除)排除对自身抗原反应的B细胞。

 

成熟B细胞(Mature B cell)

表面同时表达IgM和IgD型BCR,具备完全功能。离开骨髓,迁移到外周淋巴器官(如淋巴结、脾脏)。

图1. B细胞的发育过程[1]

 

03

B细胞功能

01

抗体生成

浆细胞分泌抗体,用于中和病原体、激活补体系统或通过抗体依赖性细胞介导的细胞毒性(ADCC)机制清除病原体。

 

02

抗原呈递

B细胞通过MHC-II分子向T细胞呈递抗原,促进T细胞的活化。

 

03

免疫调节

调节性B细胞(Bregs)分泌抑制性细胞因子(如IL-10、TGF-β),抑制过度的免疫反应,维持免疫稳态。

 

04

免疫记忆

记忆B细胞在二次免疫中快速应答,提高免疫效率。


图2.B细胞功能[2]

 

04

B细胞的激活方式

在没有刺激的情况下,B细胞一般不会增殖。在培养条件下并给予外源信号,B细胞能够活化并且增殖。B细胞被激活的方式有两种,分别是T细胞依赖型和非T细胞依赖型。

 

01

T细胞依赖型激活

这种类型的活化可生成记忆和血浆B细胞。Naive B细胞与可溶性或膜结合型抗原结合,并使抗原内化。B细胞在向MHCII上呈递这种抗原,并被辅助性T细胞(Th)识别。CD40受体与配体结合需要第二种信号。另外Th细胞分泌细胞因子,其可促进B细胞分化为能够生成IgG、 IgA、或 IgE的成熟B细胞。

 

02

非T细胞依赖型激活

这种类型的活化可生成浆细胞和IgM。B细胞被细菌或病毒表面的保守重复表位活化,包括脂多糖(LPS)或DNA片段。BCR识别T细胞非依赖性抗原聚集并交联。Toll样受体(TLR)提供第二信号。活化的B细胞会产生较强的抗体反应,但不会生成记忆B细胞。

 

图3. T细胞依赖性和非依赖性 B细胞激活途径示意图[3]

DC,树突状细胞;pMHC II,肽-MHC II 复合物;TCR,T细胞受体;BCR,B细胞受体

 

05

B细胞体外激活和扩增实验步骤

01

B细胞的分离和纯化

人B细胞:外周血单个核细胞(PBMCs,经Ficoll分离)或纯化的CD19⁺B细胞。纯度>95%。

 

02

B细胞激活

B细胞需特异性信号刺激才能增殖和分化。

 

步骤1

将纯化的B细胞以1.5×103个/L浓度置于24孔板的RPMI1640培养液,10% FBS, 以 0.002L/孔培养细胞。 加入以下表1中的细胞因子组合,培养4d。

方案

组分

方案1

CD40L(0.05μg/L)、IL-2(0.05μg/L)、IL-4(0.05μg/L)

方案2

CD40L(0.05μg/L)、CpG(0.01μg/L)、IL-2(0.05μg/L)、IL-4(0.05μg/L)

 

步骤2

浆母细胞分化,在培养第4天,收集细胞并用培养液清洗,去除CD40L,CpG,加入以下表2中细胞因子组合,促进浆细胞分化3d。

方案

细胞因子组合

方案1

IL-2(0.05μg/L)、IL-6(0.05μg/L)

方案2

IL-2(0.05μg/L)、IL-6(0.05μg/L)、IL-21(0.05μg/L)、IFN-α(0.02μg/L)

 

步骤3

浆细胞分化,在培养的第7天,洗涤细胞,加入以下表3中细胞因子组合,培养3d。整个过程共10d。在培养结束时,收获、计数、分装并在液氮中冷冻保存直至使用。

方案

细胞因子组合

方案1

IL-2(0.05μg/L)、IL-6(0.05μg/L)、April(0.02μg/L)、IFN-α(0.02μg/L)

方案2

IL-2(0.05μg/L)、IL-6(0.05μg/L)、IL-21(0.05μg/L)、IFN-α(0.02μg/L)

 

06

B细胞激活和分化中细胞因子的作用

细胞因子

B激活和分化中的作用

CD40L

CD40L和B细胞表面CD40分子的结合,可以促进B细胞的增殖。

IL-2

促进B细胞的存活和增殖

IL-4

IL-4 蛋白刺激B细胞增殖分化,参与炎症反应。因此IL-4,也叫B细胞刺激因子1。IL-4诱导B细胞类别转换为IgE,并上调MHC II类的表达。

IL-6

IL-6最初被称为为B细胞刺激因子-2,诱导活化的B细胞生产抗体。 IL-6可诱导B细胞最终成熟为浆细胞。

IL-10

与IL-4协同作用,促进类别转换。

IL-21

IL-21可显著影响B细胞的增殖、存活、分化和免疫球蛋白反应。IL-21可以在共刺激性T细胞信号的情况下刺激B细胞增殖和分化,在没有T细胞信号或存在Toll样受体(TLR)信号的情况下,IL-21潜在地诱导B细胞凋亡。IL-21还刺激抗体产生,从而增强宿主对各种恶性肿瘤和传染病的防御。IL-21在B细胞分化和免疫球蛋白生成中起着重要作用,因此在过敏反应中具有重要作用。

IFN-α

诱导B 细胞发育,B细胞抗原受体(BCR)敏感性增强

APRIL

APRIL作用于后期,调节着效应B细胞的功能和存活。

BAFF

也叫B细胞活化因子,是调节B淋巴细胞存活和成熟细胞因子,属于TNF家族成员,能调节B细胞存活、增殖、发育和分化。BAFF通过结合于三种不同受体发挥促B细胞分化成熟、类别转换、促进体液免疫应答及参与T细胞活化等功能。BAFF-R是BLyS专一受体,对于BAFF介导B细胞存活和成熟是必要的。但是BAFF过量表达会促进B细胞恶性增殖,导致自身免疫性疾病发生。

 

07

相关产品

产品名称

货号

规格

Human CD40L Protein

90636ES

10μg/50μg/100μg

Human IL-2 Protein

90213ES

10μg/50μg/100μg

Human IL-4 Protein

90105ES

5μg/20μg/ 50μg/100μg

Human IL-6 Protein

90107ES

5μg/20μg/ 50μg/100μg

Human IL-10 Protein

 90109ES

2μg/10μg/ 50μg/100μg

Human IL-21 Protein

90215ES

2μg/10μg/ 50μg/100μg

Human IFN-α Protein

91201ES

100μg/500μg

Human APRIL Protein

94979ES

25μg/100μg/500μg

Human BAFF Protein

90604ES

10μg/100μg/500μg

 

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文献参考

[1].Grace van H, Raqeeba K, Luyanda H,et al. Defining a normal reference range for B cells: A key to diagnosing humoral inborn errors of immunity.Human Immunology,2025,May,Volume 86, Issue 3.
[2]. Fagui Z, Wang X, Xinxin H, et al. Expression and Function of Tetraspanins and Their Interacting Partners in B Cells. Frontiers in Immunology,2018,July, Volume 9.
[3].Ruoxuan S, Mark G.Q, Xiaobin Z. T and B cell epitope analysis for the immunogenicity evaluation and mitigation of antibody-based therapeutics. Taylor&Francis,2024,March,VOL. 16.

400-6111-883