北大医学研究生课程-分子免疫学-细胞因子和细胞因子受体-王璐教授
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转染293T细胞，检测其分泌表 达
7
在免疫细胞中，检测其生物学功能
PBMC
Add the secreted
CD4 +CD45RA + naïve T cells
protein
Anti-CD3, anti-CD28, IL-12, IL-2, anti-IL-4
Anti-CD3, anti-CD28, IL-4, IL-2,
胞因子，成立专门的细胞因子学会，如国际细胞因 子学会（international cytokine society）；创办 研究细胞因子的专门杂志，如《Cytokine》等。人 类基因组研究显示，不仅有新成员存在于已有的细 胞因子家族中，还会找到全新的家族，尚有多种细 胞因子有待发现。
怎样确定一种物质是细胞因子？
1.白细胞介素(Interleukin, IL)
1979年第二届国际淋巴因子专题讨论会上命 名的，将由白细胞产生的又在白细胞之间发挥作 用的细胞因子统一命名为白细胞介素，正式命名 的有IL-1--IL-35。
Interleukin 来自inter-leukin，意指白细胞之间 信使分子，中文译为白细胞介素。
白细胞介素的分类
• IL-1 家族：IL-1α/β ·1Ra ·18 ·33 • IL-2 家族：IL-2 ·4 ·7 ·9 ·15 ·21 (共用γ受体链) • IL-6 家族IL-6 ·11 ·27 ·30 ·31 (共用gp130受体链) • IL-10 家族IL-10 ·19 ·20 ·22 ·24 ·26 ·28A/B ·29 (结构相似) • IL-12 家族 IL-12 ·23 ·27 ·35(均为异源二聚体结构) • IL-17家族：IL-17A、B、C、D、E和F[1]。 • 集落刺激因子 IL-3 ·1 ·5 ·6 ·11 • IL-8（趋化因子） • 其它IL： IL- 13 ·14 ·16 ·32 ·34
• 肿瘤细胞
– 如Jurkat细胞(IL-2,3)、骨髓瘤细胞(IL-6) 、 WEHI-3 (IL-3)等。
• 基因工程技术
– 从工程细胞如大肠杆菌、酵母菌等产生重组细 胞因子。
细胞因子的分类
根据产生细胞因子的细胞种类分类： 1、淋巴因子(lymphokines) 2、单核因子(monokines) 3、非淋巴因子、非单核因子/巨噬细胞产生的细胞
（IL-21·22·26·28A/B·29·31·32·34）
• 免疫相关疾病的易感基因或致病基因分析(IL-24)
• 利用免疫细胞筛选模型，开展基因表达或 RNAi的功能筛选免疫细胞筛选技术在发现细胞分子研究的重要位置
生物信息学 基因芯片
酵母双 杂交
蛋白质 组学
结构基因 组学
免疫细胞 筛选技术
因子：基质、血管内皮、成纤维细胞等
根据细胞因子的结构和功能分类
1、白细胞介素(Interleukin, IL) 2、集落刺激因子(Colony-Stimulating Factor,
CSF) 3、干扰素(Interferon, IFN) 4、肿瘤坏死因子(Tumor-Necrosis Factor, TNF) 5、趋化因子(Chemokine, CK) 6、生长因子(Growth Factor, GF) 7、转化生长因子家族（TGF-b)
在免疫系统，这一网络调控天然免疫和特异性免疫应答中各种功能性事件， 如炎症反应、防御病毒感染、特异性T、B细胞增殖及功能调节。
细胞因子研究历史
• 1957年，发现干扰素（IFN） • 1969年，提出淋巴因子（lymphokine）的概念 • 1974年，定名细胞因子（cytokine） • 近年来，细胞因子发展迅猛，现已发现200多种细
反向生物学策略 数据库DNA序列 －生物信息学－蛋白质表达－细胞表型 －动物模型－人体内功能及与疾病关联。
新的细胞因子的发现
• 细胞因子序列同源性分析和基因Cluster分析
[IL-19·20·23·27·30·33·35,IL-17 B-F(包括IL-25)， IL-1 F5-F10]
• 免疫细胞基因和蛋白表达谱分析
• 从人类基因组发现新细胞因子
由于体内含量较高的细胞因子大部分已被克隆化，传统的 路线已经难以发现新免疫分子。目前的新细胞因子克隆化 策略主要利用反向生物学原理，从人类基因组发现新细胞 因子或其受体编码基因。
传统生物学策略 发现生物活性－鉴定细胞因子蛋白－克隆基因－细胞表型 －动物模型－人体内功能及与疾病关联
细胞因子和细胞因子受体
Cytokine and Cytokine Receptor
北京大学人类疾病基因研究中心 王露
细胞因子概念
• 细胞因子（Cytokine）是指由机体各种细 胞分泌的具有调控细胞生长、分化、调节 免疫功能和生理反应并参与病理反应的小 分子蛋白质。
细胞因子从细胞中释放出来成为重要的可溶性信使蛋白，它是细胞间信号网 络的组成部分。
Differentiation index
IFN-γ T-bet
IL4, IL-5, IL-13 GATA -3
IL-17A, IL-17F, IL-22, IL-26 RORγt
CD25 FoxP3
Байду номын сангаас
Proliferation index [3H]Thymidine incorporation assay 、BrdU、CFSE
Apoptosis index Annexin V
细胞因子的来源
• 正常细胞：
– 未活化时，产生很少；
– 活化后，产量可提高成百上千倍；如活化的淋巴细胞、 活化的单核/巨噬细胞、NK细胞、成纤维细胞、上皮 细胞、内皮细胞等。
IL-1、IL-6、IL-12、IL-18 和 TNF—主要由巨噬细胞产生的细胞因 子
anti -IFN -γ ,
anti-IL-10
Anti-CD3, anti-CD28, IL-1b, IL-6, TNF-a, IL-23,
anti -IFN -γ ,
anti-IL-4
Anti-CD3, anti-CD28,
IL-2,
TGF-β
Th1
Th2
Th17
Treg
Expression profile of novel gene
动物体内 实验
功能研究
基因敲除 转基因小鼠
药物开发 研究
其它应用 研究
筛选潜在的细胞因子的策略
• 未知蛋白的生物信息学分析： – 无功能性文章报道或无免疫相关的功能性报道 – 具有潜在的信号肽或被证实为分泌蛋白 – 蛋白氨基酸数目少于300个 – 主要在免疫系统和造血系统中表达
获得的基因，ORF克隆连接在真核表达载 体
7
在免疫细胞中，检测其生物学功能
PBMC
Add the secreted
CD4 +CD45RA + naïve T cells
protein
Anti-CD3, anti-CD28, IL-12, IL-2, anti-IL-4
Anti-CD3, anti-CD28, IL-4, IL-2,
胞因子，成立专门的细胞因子学会，如国际细胞因 子学会（international cytokine society）；创办 研究细胞因子的专门杂志，如《Cytokine》等。人 类基因组研究显示，不仅有新成员存在于已有的细 胞因子家族中，还会找到全新的家族，尚有多种细 胞因子有待发现。
怎样确定一种物质是细胞因子？
1.白细胞介素(Interleukin, IL)
1979年第二届国际淋巴因子专题讨论会上命 名的，将由白细胞产生的又在白细胞之间发挥作 用的细胞因子统一命名为白细胞介素，正式命名 的有IL-1--IL-35。
Interleukin 来自inter-leukin，意指白细胞之间 信使分子，中文译为白细胞介素。
白细胞介素的分类
• IL-1 家族：IL-1α/β ·1Ra ·18 ·33 • IL-2 家族：IL-2 ·4 ·7 ·9 ·15 ·21 (共用γ受体链) • IL-6 家族IL-6 ·11 ·27 ·30 ·31 (共用gp130受体链) • IL-10 家族IL-10 ·19 ·20 ·22 ·24 ·26 ·28A/B ·29 (结构相似) • IL-12 家族 IL-12 ·23 ·27 ·35(均为异源二聚体结构) • IL-17家族：IL-17A、B、C、D、E和F[1]。 • 集落刺激因子 IL-3 ·1 ·5 ·6 ·11 • IL-8（趋化因子） • 其它IL： IL- 13 ·14 ·16 ·32 ·34
• 肿瘤细胞
– 如Jurkat细胞(IL-2,3)、骨髓瘤细胞(IL-6) 、 WEHI-3 (IL-3)等。
• 基因工程技术
– 从工程细胞如大肠杆菌、酵母菌等产生重组细 胞因子。
细胞因子的分类
根据产生细胞因子的细胞种类分类： 1、淋巴因子(lymphokines) 2、单核因子(monokines) 3、非淋巴因子、非单核因子/巨噬细胞产生的细胞
（IL-21·22·26·28A/B·29·31·32·34）
• 免疫相关疾病的易感基因或致病基因分析(IL-24)
• 利用免疫细胞筛选模型，开展基因表达或 RNAi的功能筛选免疫细胞筛选技术在发现细胞分子研究的重要位置
生物信息学 基因芯片
酵母双 杂交
蛋白质 组学
结构基因 组学
免疫细胞 筛选技术
因子：基质、血管内皮、成纤维细胞等
根据细胞因子的结构和功能分类
1、白细胞介素(Interleukin, IL) 2、集落刺激因子(Colony-Stimulating Factor,
CSF) 3、干扰素(Interferon, IFN) 4、肿瘤坏死因子(Tumor-Necrosis Factor, TNF) 5、趋化因子(Chemokine, CK) 6、生长因子(Growth Factor, GF) 7、转化生长因子家族（TGF-b)
在免疫系统，这一网络调控天然免疫和特异性免疫应答中各种功能性事件， 如炎症反应、防御病毒感染、特异性T、B细胞增殖及功能调节。
细胞因子研究历史
• 1957年，发现干扰素（IFN） • 1969年，提出淋巴因子（lymphokine）的概念 • 1974年，定名细胞因子（cytokine） • 近年来，细胞因子发展迅猛，现已发现200多种细
反向生物学策略 数据库DNA序列 －生物信息学－蛋白质表达－细胞表型 －动物模型－人体内功能及与疾病关联。
新的细胞因子的发现
• 细胞因子序列同源性分析和基因Cluster分析
[IL-19·20·23·27·30·33·35,IL-17 B-F(包括IL-25)， IL-1 F5-F10]
• 免疫细胞基因和蛋白表达谱分析
• 从人类基因组发现新细胞因子
由于体内含量较高的细胞因子大部分已被克隆化，传统的 路线已经难以发现新免疫分子。目前的新细胞因子克隆化 策略主要利用反向生物学原理，从人类基因组发现新细胞 因子或其受体编码基因。
传统生物学策略 发现生物活性－鉴定细胞因子蛋白－克隆基因－细胞表型 －动物模型－人体内功能及与疾病关联
细胞因子和细胞因子受体
Cytokine and Cytokine Receptor
北京大学人类疾病基因研究中心 王露
细胞因子概念
• 细胞因子（Cytokine）是指由机体各种细 胞分泌的具有调控细胞生长、分化、调节 免疫功能和生理反应并参与病理反应的小 分子蛋白质。
细胞因子从细胞中释放出来成为重要的可溶性信使蛋白，它是细胞间信号网 络的组成部分。
Differentiation index
IFN-γ T-bet
IL4, IL-5, IL-13 GATA -3
IL-17A, IL-17F, IL-22, IL-26 RORγt
CD25 FoxP3
Байду номын сангаас
Proliferation index [3H]Thymidine incorporation assay 、BrdU、CFSE
Apoptosis index Annexin V
细胞因子的来源
• 正常细胞：
– 未活化时，产生很少；
– 活化后，产量可提高成百上千倍；如活化的淋巴细胞、 活化的单核/巨噬细胞、NK细胞、成纤维细胞、上皮 细胞、内皮细胞等。
IL-1、IL-6、IL-12、IL-18 和 TNF—主要由巨噬细胞产生的细胞因 子
anti -IFN -γ ,
anti-IL-10
Anti-CD3, anti-CD28, IL-1b, IL-6, TNF-a, IL-23,
anti -IFN -γ ,
anti-IL-4
Anti-CD3, anti-CD28,
IL-2,
TGF-β
Th1
Th2
Th17
Treg
Expression profile of novel gene
动物体内 实验
功能研究
基因敲除 转基因小鼠
药物开发 研究
其它应用 研究
筛选潜在的细胞因子的策略
• 未知蛋白的生物信息学分析： – 无功能性文章报道或无免疫相关的功能性报道 – 具有潜在的信号肽或被证实为分泌蛋白 – 蛋白氨基酸数目少于300个 – 主要在免疫系统和造血系统中表达
获得的基因，ORF克隆连接在真核表达载 体