人源细胞表达高活性天然细胞因子：细胞因子表达技术新趋势

细胞因子简介

细胞因子(Cytokine,CK)是一类能在细胞间传递信息、具有免疫调节和效应功能的天然活性蛋白质，可以有效促进免疫细胞(如DC细胞，CIK细胞等)、干细胞的体外生长。根据细胞因子主要的功能可分为以下几类：

1，白细胞介素（Interleukin,IL)由淋巴细胞、单核细胞或其它非单个核细胞产生的细胞因子，在细胞间相互作用、免疫调节、造血以及炎症过程中起重要调节作用。

2，集落刺激因子（Colonystimulatingfactor,CSF)根据不同细胞因子刺激造血干细胞或分化不同阶段的造血细胞在半固体培养基中形成不同的细胞集落，分别命名为G-CSF、M-CSF、GM-CSF、SCF、EPO等。不同CSF不仅可刺激不同发育阶段的造血干细胞和祖细胞增殖的分化，还可促进成熟细胞的功能。

3，干扰素（Interferon, IFN)是某些病毒感染的细胞产生一种物质，可干扰病毒的感染和复制。根据干扰素的来源和结构，可分为IFN-α、IFN-β和IFN-γ，分别由白细胞、成纤维细胞和活化T细胞所产生，具有抗病毒、抗肿瘤和免疫调节等作用。

4，肿瘤坏死因子（Tumornecrosisfactor,TNF)根据其产生来源和结构不同，可分为TNF-α和TNF-β两类，前者由单核-巨噬细胞产生，后者由活化T细胞产生，又名淋巴毒素。TNF除具有杀伤肿瘤细胞外，还有免疫调节、参与发热和炎症的发生。

5，转化生长因子-β家族（Transforminggrowthfactor-βfamily,TGF-βfamily)主要包括TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3、TGFβ1β2以及骨形成蛋白（BMP）等。

6.趋化因子家族（Chemokinefamily)包括两个亚族：

（1）C-X-C/α亚族，主要趋化中性粒细胞，包括IL-8、黑素瘤细胞生长刺激活性(GRO/MGSA）、血小板因子-4（PF-4）、血小板碱性蛋白、蛋白水解来源的产物CTAP-III和β-thromboglobulin、炎症蛋白10（IP-10）、ENA-78；

（2）C-C/β亚族，主要趋化单核细胞，包括巨噬细胞炎症蛋白1α（MIP-1α）、MIP-1β、RANTES、单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1/MCAF）、MCP-2、MCP-3和I-309。

7.其它细胞因子，如表皮生长因子（EGF）、血小板衍生的生长因子（PDGF）、成纤维细胞生长因子（FGF）、肝细胞生长因子（HGF）、胰岛素样生长因子-I（IGF-1）、IGF-II、白血病抑制因子（LIF）、神经生长因子（NGF）、抑瘤素M（OSM）、血小板衍生的内皮细胞生长因子（PDECGF）、转化生长因子-α（TGF-α）、血管内皮细胞生长因子（VEGF）等。

重组细胞因子是利用基因工程技术在一定的宿主细胞中表达并经过一系列分离纯化工艺制备而成的细胞因子产品，目前已经广泛用于细胞治疗等相关研究领域和医药领域，如肿瘤、感染和造血障碍等疾病的治疗。

细菌来源细胞因子

上世纪70年代出现的基因工程重组技术，使得使用原核细菌宿主，如大肠杆菌进行天然蛋白的重组表达和生产风靡一时，因其速度快、生产成本低、产率高等优点，广泛用于包括细胞因子在内的多种重组蛋白表达的科研和生物制药领域。

但随之而来，使用低等细菌进行蛋白表达的技术弊端也日益显现：低等原核细菌宿主表达的细胞因子，其结构和天然细胞因子蛋白有较大的差异。

由于缺乏高等动物细胞中特有的各种细胞器，细菌表达的蛋白肽链无法完成翻译后修饰，缺乏必要的糖基化和磷酸化，二硫键配对完全随机；细菌表达细胞因子的稳定性和半衰期和天然细胞因子相比相差较大；细菌无法实现蛋白分泌表达和复杂的酶切后处理，胞内表达易形成无任何空间结构和活性的包涵体颗粒，不得不进行繁冗的体外复性，批间活性差异难以有效控制；细菌细胞壁释放大量的内毒素，后续的蛋白提纯工艺面临巨大挑战。

随着生命科学技术的不断进步，我们越来越清晰的认识到，细胞因子的功能及活性取决于细胞因子是否具有天然的蛋白构象，是否具有正确的蛋白酶加工处理，是否形成了正确配对的二硫键，是否拥有天然的正确的糖基化和磷酸化修饰。

因此，仅仅具有正确的蛋白质一级序列是远远不够的，通过传统复性工艺也不可能解决以上细菌宿主的诸多问题，需要开发新的活性蛋白表达生产技术，全面克服细菌宿主的根本缺陷。

表达宿主的选择

低等细菌表达的细胞因子无法实现正确的空间折叠结构，缺乏必要的糖基化和磷酸化修饰，因此比活和稳定性较差，批间活性差异较大。

低等的真核细胞，如昆虫细胞和CHO鼠细胞，虽然可以进行一定的糖基化和磷酸化修饰，但由于种属和进化程度的显著差异，所形成的糖基化组成和结构不同于天然人细胞因子，影响了其功能和活性。

天然人细胞因子的最佳表达宿主系统自然是人源细胞本身。与其他宿主来源的重组细胞因子相比，使用人源细胞表达生产的重组细胞因子拥有和天然蛋白完全一致的糖基化结构，因此具有100%正确的天然构象，从而体现出卓越的生物活性、最佳功能以及更好的稳定性。