干货 | 11种免疫细胞常用的流式标记物汇总

乔帮主

免疫系统包括免疫器官、免疫细胞和免疫分子，其中免疫细胞是免疫系统具体功能的主要执行者。根据免疫应答的类型，分为固有免疫细胞和适应性免疫应答细胞。

• 固有免疫细胞：包括巨噬细胞、树突状细胞、NK细胞、NKT细胞、固有淋巴样细胞、粒细胞、肥大细胞等。
  
• 适应性免疫应答细胞：包括表达特异性抗原识别受体（TCR/BCR）的T和B细胞。
  

免疫细胞标记物被广泛用于流式检测中鉴别和区分不同类型的免疫细胞，下表总结了常见的免疫细胞以及其流式检测常用标记物。


1.白细胞共同抗原（Leukocyte common antigen）

CD45--蛋白酪氨酸磷酸酶受体C(PTPRC)，又被称为白细胞共同抗原（leukocyte common antigen, LCA)，是一种1型跨膜蛋白酪氨酸磷酸酶(PTPase)，在除成熟红细胞和血小板外的所有造血干细胞谱系细胞中均有表达
CD45是常用的造血细胞标志物，也是T和B细胞抗原受体介导的活化的重要调节因子。
CD45由两个胞内磷酸酶结构域、一个跨膜结构域和一个胞外结构域组成的大糖蛋白，分子量为180-220 kDa，约占阳性表达细胞表面抗原的10%。蛋白酪氨酸激酶和磷酸酶活性之间的平衡失调(来自CD45和其他)可导致免疫缺陷、自身免疫或恶性肿瘤。
人CD45存在由编码胞外域的第4、5、6号外显子选择性剪切而产生的多种异构体，不同异构体的表达具有细胞类型的特异性，并取决于细胞活化和分化的状态，例如CD45RA在幼稚T细胞上表达，活化和记忆T细胞表达CD45RO。CD45的抗体包括名称分别为CD45、CD45RA、CD45RB、CD45RO、CD45R的不同抗体。






小鼠CD45的等位变异CD45.1和CD45.2分别表达于不同的小鼠谱系，多数小鼠谱系表达CD45.2（如BALB/c、C57BL小鼠），而CD45.1只在少数小鼠谱系（如SJL/J）中表达。CD45.1和CD45.2常被用于追踪骨髓移植后小鼠造血细胞的来源。
2.造血干细胞（Haematopoietic stem cells）

造血干细胞也是多能的、自我更新的细胞，可产生所有在血液中发现的细胞类型，包括红细胞、白细胞和血小板。这些干细胞的水平在血液癌症、自身免疫性疾病、造血和细胞治疗中发挥一定作用。
造血干细胞的研究面临的一个主要挑战是如何从大量的细胞中识别和分离造血干细胞。据估计，造血干细胞大约占骨髓细胞的 1/10,000，占血液细胞的 1/100,000。此外，造血干细胞在形态上与白细胞非常相似。因此，分离和鉴定造血干细胞的技术通常依赖于细胞表面标记物和分化抗原簇的检测。
由造血干细胞分化成的血液细胞，除去红细胞和血小板外的细胞为白细胞。
淋巴细胞包括T细胞、B细胞和NK细胞，粒细胞包括中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞，外周血单个核细胞（PBMC，或无颗粒白细胞）不包含粒细胞。


如果流式实验的研究对象是白细胞，通常采取用红细胞裂解液裂解血液中的红细胞；如果研究对象是PBMC，常用Ficoll密度梯度离心分离PBMC。

• √  人造血干细胞的主要表面标志物为CD34、CD90、CD117，不表达CD38、CD45RA及各种成熟血细胞谱系相关的表面标志。
  
• √  小鼠造血干细胞的主要表面标志物包括Sca-1、CD117。
  

造血干细胞分化通路及谱系特异性标志物



3. B细胞（B cells ）

B细胞和T细胞是适应性免疫的组成部分，表达特异性抗原识别受体（BCR/TCR），分别发挥细胞免疫和体液免疫效应。
B细胞可生成高亲和力抗体、生成免疫记忆、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。

• CD19和CD20是常用的pan-B细胞标记物。
  
• CD45R（B220）在小鼠B谱系细胞上表达（浆细胞除外），通常用做小鼠pan-B细胞标记物。
  
• 未成熟的B细胞可表达 CD19、CD20、CD34、CD38 和 CD45R，但没有 IgM。
  
• 对于大多数成熟B细胞，关键指标包括 IgM 和 CD19（一种抗原蛋白受体）(Kaminski DA.Front Immunol.2012)。
  
• 活化的B细胞会表达 CD30，这种分子可调节细胞凋亡。
  
• 血浆B细胞不能表达 CD19，但可表达 CD78，可以用来定量这类细胞。
  
• 通过 CD20 和 CD40 的表达可对记忆B细胞进行免疫分型。
  
• 使用 CD80 及 PDL-2 可对细胞进一步分类，无需考虑细胞表面的免疫球蛋白类型。（相关研究文献推荐-doi: 10.1038/ni.2914）
  

常规B细胞亚型以及部分可用于流式细胞术的细胞标记物
CD19可以作为B细胞整体的标志物，该marker仅在最终的浆细胞阶段丢失。


4. T细胞 （T cells ）

T淋巴细胞 (T lymphocyte)：简称T细胞，是由来源于骨髓的造血干细胞在胸腺中分化、发育成熟后，通过淋巴和血液循环而分布到全身的免疫器官和组织中发挥免疫功能。T细胞是机体适应性免疫内淋巴细胞分类中占比最大的一类淋巴细胞。
T细胞分类
根据功能特性可以主要分为辅助性T细胞、细胞毒性T细胞和调节性T细胞；
根据TCR的类型可分为αβT细胞和γδT细胞；
根据CD4和CD8的表达可分为CD4+T细胞和CD8+T细胞，它们又可以分为不同的亚群；
根据所处的活化阶段可以分为初始(naive) T细胞、效应(effector)T细胞、记忆性(memory) T细胞，CD45RA和CD45RO分别是人初始T细胞和记忆性T细胞的重要表型。

• CD3是检测T细胞最常用的标记物。CD3最早出现在前胸腺细胞的胞浆中，随着T细胞的成熟，胞浆CD3逐渐丧失，而出现在细胞膜上。某些克隆（如OKT3、HIT3a、UCHT1、145-2C11）的CD3抗体可以用于活化T细胞。
  
• CD4和CD8分别是辅助T细胞和细胞毒性T细胞标记物，但除T细胞和胸腺细胞外，CD4和CD8也表达于其他免疫细胞类型，CD4可表达于单核细胞、巨噬细胞和树突状细胞，CD8可表达于NK细胞和树突状细胞。
  

4.1 αβT细胞亚群

CD4+ T-αβcell：Th1，Th2，Th9，Th17，Treg，Th22
CD8+ T-αβcell：Tc1，Tc2，Tc9，Tc17，Treg

4.1.1 用于识别小鼠CD8+T细胞不同亚群的细胞标志物





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4.1.2 用于识别人CD8+T细胞不同亚群的细胞标志物





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4.1.3 CD4+T细胞表型、功能和标记物




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4.2 自然杀伤T细胞（Natural killer T cell，NKT）

自然杀伤T细胞（Natural killer T cell，NKT）是T淋巴细胞的独特亚群，表达T细胞受体（TCR）和NK细胞谱系受体，起源于T细胞谱系，但在形态上与NK细胞更接近。可以迅速释放大量的细胞因子，并作为先天免疫和适应性免疫之间的桥梁，在免疫早期发挥关键性作用。

• 鉴定NKT细胞Marker：CD3+，CD56+
  

4.3 γδT细胞

γδT细胞是T细胞的一个独特亚群，含有TCRγ和具有不同结构和功能异质性的TCRδ链，占所有T淋巴细胞的0.5-5%。作为先天免疫系统和适应性免疫系统之间的桥梁，具有非MHC限制性抗原识别和丰富的细胞因子分泌能力，γδT细胞在癌症进展过程中参与各种免疫反应。

• 鉴定γδT细胞Marker：CD3+ ，γδTCR+
  

5. 树突状细胞（Dendritic cells）

树突状细胞（dendritic cell，DC）是一种专职APC，来源于造血干细胞。近年来的研究发现，DC能高效摄取、加工、呈递抗原。其中，未成熟DC具有较强的迁移能力；成熟DC能有效激活初始T细胞，适时适度地启动机体的适应性免疫应答。
树突状细胞（DC细胞）在天然性免疫系统中识别病原体，在适应性免疫系统中激活免疫细胞。在这里，DC细胞通过MHC分子呈递抗原肽来诱导Naïve T细胞激活和分化，意味着启动了适应性免疫系统；随后，DC细胞继续诱导效应性T细胞分化和调节T细胞的耐受性。不仅如此，DC细胞还能够分泌细胞因子和生长因子，用于增强并调节免疫反应。树突状细胞在机体局部都有分布，尤其是淋巴器官及表皮系统，如肠道和皮肤，发挥哨兵作用。
树突状细胞主要分为经典型树突状细胞（cDC）以及浆细胞样树突状细胞（pDC），多数的树突状细胞起源于共同DC前体（CDP）。pDC将在骨髓中继续发育，而CDc则在外周分化。另外，在病原引发的炎症中，单核细胞可以分化成单核样DC细胞（moDCs）。

• √  目前缺乏树突状细胞特异性标记物，可以使用多种标记物存在与否的组合来鉴定树突状细胞。树突状细胞对其它白细胞谱系的标志物（Lineage）呈阴性，例如CD3、CD14、CD19、CD20、CD56，不同的亚群可表达MHC Class II、CD1、CD8a、CD11b、CD11c等相关标志分子。
  树突状细胞亚群上关键的转录因子、表面标志物及其功能。
  

6. 自然杀伤细胞（Natural killer cells，NK细胞）

NK细胞，是除T细胞、B细胞之外的第三大类淋巴细胞，是负责杀伤老化、受病毒感染、肿瘤等异常细胞的最主要“战士”。
NK细胞不表达T细胞和B细胞所特有的膜表面分子，无需抗原的预先刺激与活化即可直接杀伤被病毒感染的自身细胞或肿瘤细胞，与抗肿瘤、抗感染和免疫调节有关，是固有免疫最重要的组成成分之一。因此也被称为人体抗癌第一道防线。



基于细胞表面蛋白表达对细胞进行免疫分型是生物医学研究中的常用方法，实践中多采用流式细胞技术（Flow Cytometry）。

• 常用于检测人NK细胞的表面标志物为CD56、CD16
  
• 小鼠NK细胞表达NK1.1、CD49b（DX5）。
  

对于NK细胞一般采用CD56（有的研究会同时采用CD56和CD16）进行免疫分型，根据荧光亮度差异，将其分为CD56bright和CD56dim两个亚群；进一步的研究表明，CD56bright亚群的细胞表面CD56高表达、CD16和杀伤细胞抑制受体（Killer-Cell Immunoglobulin-Like Receptors, KIRs）低表达，而CD56dim亚群则反之，呈现CD56低表达、CD16和KIRs高表达的特征。由于表型不同，NK细胞的CD56bright和CD56dim亚群具有不同的生物学功能。




CD56bright NK细胞是未成熟的NK细胞，其生物学功能有两方面，不仅是CD56dim NK细胞的祖细胞，同时也是效应细胞。CD56bright NK细胞的细胞毒作用较弱，主要依靠分泌细胞因子（Cytokines）、生长因子（Growth Factor）、趋化因子（Chemokine）等发挥其免疫调节作用，例如干扰素γ（Interferon-γ, IFN-γ）、肿瘤坏死因子α（Tumor Necrosis Factor-α, TNF-α）、TNF-β、白细胞介素10（Interleukin-10, IL-10）和粒细胞巨噬细胞刺激因子（Granulocyte-Macrophage Colony-Stimulating Factor, GM-CSF）。CD56dim NK细胞的细胞因子分泌能力较弱，但是具备天然细胞毒作用和抗体依赖细胞介导的细胞毒作用（Antibody Dependent Cellular Cytotoxicity, ADCC），具有更强的杀伤力。
来源于PK136克隆的NK1.1抗体识别某些小鼠品系（如C57BL、NZB）中CD161上的一个特定表位，常用于检测小鼠NK细胞，但在有些小鼠品系（如AKR、BALB/c、CBA、C3H、DBA）中则不适用。
注意：T细胞亚群中的NKT细胞与NK细胞在表型和功能上具有一些共同点，NKT细胞表达CD16、CD56、NK1.1、CD49b，并会产生颗粒酶。因而在对血液或组织中的NK细胞进行分型时需要加上CD3做阴性选择排除T细胞。

7. 单核细胞（Monocytes）

单核细胞起源于骨髓中造血干细胞的髓系细胞。骨髓髓样干细胞在M-CSF及单核细胞生长因子的刺激的下发育成前单核细胞，前单核细胞发育成单核细胞并不断进入血液。单核细胞是一种高度异质性的白细胞群体，可以根据环境刺激迅速改变其表型。

• CD14被视为相对特异性的单核细胞标记物，CD14high CD16-人单核细胞被认为是经典单核细胞，而CD14+ CD16+细胞为非经典单核细胞。
  
• CD11b, Ly-6G（Gr-1）常用作小鼠单核细胞标记物。
  

7.1 人经典单核/小鼠 Ly- 6C+单核细胞标志物

在人类中，基于 CD14 和 CD16 /Fc γ RIII 的表达水平，已经鉴定了三个单核细胞亚群。经典单核细胞是在人类血液中发现的主要亚群。该亚群表达高水平的 CD14，缺乏 CD16 /Fc γ RIII (CD14 ++CD16 -) 的表达。与小鼠 Ly- 6C+单核细胞一样，人类经典单核细胞表达高水平的 CCR2 和低水平的 CX3CR1。在功能上，它们也类似于小鼠的 Ly- 6C+单核细胞，可以迅速被招募到炎症部位，并在介导吞噬中发挥核心作用。




7.2 人中间型单核细胞标志物

在人类中，少量的血液单核细胞群由中间型单核细胞亚群 (CD14 ++CD16 +) 和非经典单核细胞亚群 (CD14+CD16++) 组成，它们加在一起约占血液单核细胞总数的 15% 或更少。中间型单核细胞表达中等水平的 CCR2，高水平的 CX3CR1，表现为 CCR5+。和经典单核细胞 (CD14++CD16-) 一样，中间型单核细胞被认为被招募到炎症部位并具有促炎作用。中间型单核细胞的增加与许多人类炎症性疾病有关，包括败血症、类风湿性关节炎、结核病、艾滋病和充血性心力衰竭。



7.3 人非经典单核/小鼠 Ly- 6C-单核细胞

Ly- 6C-单核细胞是小鼠循环单核细胞的第二大亚群。与 Ly- 6C+亚型相似，Ly- 6C-单核细胞表达 CD11b、F4 / 80和 CD115 /M-CSF R。相反，Ly- 6C-单核细胞不表达 CD62L/L-Selectin，表达低水平的 CCR2 和高水平的 CX3CR1。Ly- 6C-单核细胞被命名为巡逻单核细胞，因为观察到它们附着在小血管内皮细胞的管腔侧并沿其迁移。
人非经典单核细胞在功能和趋化因子受体表达谱方面与小鼠 Ly- 6C-单核细胞相似。人非经典单核细胞在血管中表现巡逻行为，吞噬能力降低，表达高水平 CX3CR1 和低水平 CCR2。



8. 巨噬细胞（Macrophages）

巨噬细胞广泛分布于各种组织，根据组织定位和功能，可以将巨噬细胞分为肝脏Kupffer细胞、小胶质细胞、肺泡巨噬细胞、肾脏系膜细胞、破骨细胞、脾脏红髓巨噬细胞、脂肪组织相关巨噬细胞等等。
巨噬细胞执行吞噬功能，并广泛参与抗感染、抗肿瘤、免疫应答和免疫调节等。根据活化状态、功能及分泌细胞因子的不同，巨噬细胞主要可分为经典活化的M1型巨噬细胞和选择性活化的M2型巨噬细胞。
M1或M2极化是一个精确调控的过程，包括几个关键的信号通路、转录表观遗传和转录后调控网络

• 常用的巨噬细胞标记物包括CD11b、CD14、CD16、CD68、F4/80（小鼠）。
  
• CD80和CD86为常用的M1型巨噬细胞标记物
  
• CD163和CD206为常用的M2型巨噬细胞标记物。
  

CD68主要表达于巨噬细胞的晚期内体和溶酶体，使用CD68抗体检测巨噬细胞需要按照胞内抗原的检测方法对细胞进行固定和通透。
8.1 M1 型巨噬细胞

经典的 M1 型巨噬细胞活化由促炎细胞因子和微生物产物（包括 IFN-γ和/或脂多糖或 TNF-α）刺激。由此产生的 M1 型巨噬细胞分泌促炎介质，如 TNF-α、IL- 1 β、IL- 12、IL- 18、IL- 23、一氧化氮和活性氧，具有抗菌和杀伤肿瘤的特性，并驱动 Th1 和 Th17 介导的免疫反应。用于识别 M1 型巨噬细胞的常见细胞表面标志物包括高水平的 MHC class II、CD68、B7 - 1 /CD80、B7 - 2 /CD86和 iNOS。
8.2 M2a 型巨噬细胞标志物

M2a 型巨噬细胞分泌高水平的 IL- 10和 TGF-β，以及其他旨在消除炎症、促进伤口修复和组织重塑的因子。用于鉴定 M2a 型巨噬细胞的常用标志物包括 CD163、CD200 R1、MMR/CD206、小鼠中的 ARG1 以及低水平的 MHC class II。此外，FIZZ1 和 YM1 是常见的小鼠 M2a 型巨噬细胞标志物，缺乏人类的同源物。
8.3 M2b 型巨噬细胞标志物

M2b 型巨噬细胞显示 MHC class II 和 B7 - 2 /CD86 表达增加，并分泌大量的抗炎 IL- 10细胞因子，以及促炎细胞因子 IL- 1 β、IL- 6 和 TNF-α。
8.4 M2c 型巨噬细胞标志物

M2c 型巨噬细胞表达细胞表面标志物 CD163、MMR/CD206 和 TLR1，并分泌 IL- 10 和 TGF-β，ARG1 是一种常见的小鼠 M2c 型巨噬细胞标志物。
8.5 M2d 型巨噬细胞标志物

M2d 巨噬细胞分泌低水平的 IL- 12，高水平的 IL- 10 和 VEGF，以及 CCL5、CXCL10 和 CXCL16。

9. 巨核细胞（Megakaryocytes/platelets ）

巨核细胞是骨髓中的一种从造血干细胞分化而来的细胞，核很大，但数量非常少，仅占骨髓有核细胞总数的0.05%。是能生成血小板的成熟细胞。巨核细胞系统有原始巨核细胞、幼稚巨核细胞以及巨核细胞和血小板。巨核细胞产生的最初信号是TPO（促血小板生成素）。血小板的主要功能是凝血，此外还参与免疫应答和炎症反应。

• 巨核细胞/血小板的标记物有CD9、CD31、CD41、CD42b、CD51、CD61、CD62P。
  

10. 红细胞（Red blood cells）

红细胞也称红血球，血液中数量最多的一种血细胞，运输氧和二氧化碳，同时也具有免疫功能。
CD235a为红细胞表面唾液酸糖蛋白，表达于红系前体细胞和红细胞。TER-119是一种小鼠红细胞谱系特异性单克隆抗体，可与从早期成红血细胞到成熟红细胞的各分化阶段的红细胞反应。
11. 粒细胞（Granulocytes）

粒细胞起源于骨髓中的造血干细胞，由于核的形状不同，它们也被称为多形核白细胞。粒细胞是一种异质性白细胞，其包括中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞和肥大细胞 。它们是天然免疫细胞，一旦被活化，就会释放免疫刺激分子来抵抗病毒和寄生虫感染。
粒细胞的特征胞浆中存在分泌性细胞毒性颗粒，并且为多形核。粒细胞中数量最多的是中性粒细胞（约占人体循环白细胞的60%，小鼠的20%），其次是嗜酸性粒细胞（循环白细胞的1%-3%，约占骨髓循环白细胞的6%），而嗜碱性粒细胞是最少的细胞（约占循环白细胞的<1%）。肥大细胞主要是组织驻留细胞。

• CD11b、CD16可用作人中性粒细胞标记物
  
• CD11b、Ly6G作为小鼠中性粒细胞标记物
  
• CD13、CD107a、CD107b是嗜碱细胞激活标记物。
  

11.1 中性粒细胞

一种杀微生物的粒细胞，能吞噬病原体以及对DAMP或PAMP做出反应。它们通过分泌细胞因子将其他免疫细胞募集到炎症部位，从而进行免疫调节。
形态：未成熟中性粒细胞为增生性细胞，核圆形且初始凹陷，胞浆颜色较浅成熟细胞有深色多叶核。
丰度：数量最多的的细胞，约占人体循环白细胞的60%，小鼠的20%。


11.2 嗜酸性粒细胞

提供宿主对寄生虫感染和过敏性疾病的反应。在感染过程中，它们通过脱颗粒作用释放储存在细胞质颗粒中的阳离子蛋白。可以释放细胞因子（包括IL-10和IL-4）来调节免疫反应。
形态：大型双叶核，并带有细胞颗粒。在流式细胞分析中显示高的侧向散射（SSC）
丰度：数量位居第二的细胞，占循环白细胞的1-3%，约占骨髓的6%。


11.3 嗜碱性粒细胞

在PAMP活化或IgE交联后过敏和宿主对寄生虫的反应中发挥作用。是唯一含有组胺并分泌包括IL-4在内的某些细胞因子的循环白细胞。
形态：大型细胞质颗粒。
丰度：数量最少的细胞，占循环白细胞的<1%。


11.4 肥大细胞

从组织或腹膜腔中分离的肥大细胞活动度非常高，而且通常数量很少[11]。转化的肥大细胞系的发育已被用作模型。目前已经有从骨髓细胞分化成小鼠肥大细胞或从骨髓、脐血或胎儿肝细胞分化成人类肥大细胞的方案，通常都涉及IL-3、SCF或两者都需要培养较长的时间。然而，这些培养的细胞不能完全替代组织驻留的肥大细胞，因为很难在体外重现这些细胞分化所在的微环境。








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