T细胞亚群与表面标志物全景图谱:从基础分型到精细鉴定

T细胞,作为适应性免疫系统的核心组成部分,起源于骨髓造血干细胞,并在胸腺中发育成熟。它们不仅是免疫应答的中枢执行者,通过分泌细胞因子或依赖细胞接触介导免疫效应,更展现出高度的功能复杂性。

过去曾认为效应T细胞在终末分化后表型固定不变,然而近年研究逐步揭示了其内在的可塑性灵活性。事实上,T细胞能够表现出兼具多种亚群特征的“混合”表型,甚至在特定微环境信号驱动下实现不同亚群间的转分化。这种动态调节机制显著增强了免疫系统应对复杂病理情境的能力,尤其在防御分布于不同组织的病原体时具有重要意义。因此,通过表面标志物与效应分子精准鉴定T细胞亚群,并解析其调控与协作机制,已成为理解免疫相关疾病和开发靶向治疗策略的关键基础。

图片来源:文献 PMID: 29942094

在具体分类上,所有成熟T细胞均表达CD3分子,此为T细胞的共同表面标志。以此为基础,可依据其功能与表型特征进行系统分层归类。

注:为便于阐释,本文引用了部分网络图片。我们已尽力确认图片来源,但仍有部分未能查明出处,若涉及版权问题,还望您联系我们处理,我们谨致歉意并恳请理解。

 

01

• 基于TCR类型的核心分群 •

 

αβ T细胞

 

TCR类型:TCRαβ

关键表面标志物:CD3+、TCRαβ+

主要功能简介:适应性免疫主力,负责特异性细胞免疫和免疫调节。包含下文绝大多数亚群。

 

γδ T细胞

 

TCR类型:TCRγδ

关键表面标志物:CD3+, TCRγδ+ (通常为 CD4-, CD8-)

主要功能简介:固有免疫与适应性免疫间的桥梁,快速响应组织损伤、应激和病原体入侵。

 

 

02

• 基于CD4/CD8表达的核心分群 

这是在αβ T细胞中最基本的分群方式。

 

辅助T细胞

 

核心表面标志物:CD3+, CD4+, CD8-

主要功能:识别MHC II类分子呈递的抗原,充当“免疫指挥官”,通过细胞因子辅助其他免疫细胞。

 

细胞毒性T细胞

 

核心表面标志物:CD3+, CD4-, CD8+

主要功能:识别MHC I类分子呈递的抗原,充当“免疫杀手”,直接溶解被感染的细胞或癌细胞。

 

 

03

• CD4+ T细胞功能亚群细分 •

在CD4+ T细胞内部,可根据其分泌的细胞因子和特异性转录因子,进一步分为不同亚群。

注意:许多功能亚群的标志物为胞内因子,需通过胞内染色检测。

CD4+ T 细胞及其亚群

 

Th1

 

特征性细胞因子:IFN-γ, TNF-α

关键转录因子:T-bet

特征性表面标志物 (流式检测常用)CXCR3, CCR5, IL-12Rβ2

功能简介:细胞免疫,激活巨噬细胞,对抗胞内病原体。

 

Th2

 

特征性细胞因子:IL-4, IL-5, IL-13

关键转录因子:GATA-3

特征性表面标志物 (流式检测常用)CRTH2 (人), CCR3, CCR4, IL-4R

功能简介:体液免疫,激活B细胞和嗜酸性粒细胞,对抗寄生虫;参与过敏反应。

 

Th17

 

特征性细胞因子:IL-17A, IL-17F, IL-22

关键转录因子:RORγt

特征性表面标志物 (流式检测常用)CCR6, IL-23R, CD161 (人)

功能简介:黏膜免疫,对抗胞外细菌和真菌;参与自身免疫病。

 

滤泡辅助T细胞

 

特征性细胞因子:IL-21

关键转录因子:Bcl-6

特征性表面标志物 (流式检测常用)CXCR5, ICOS, PD-1

功能简介:定位于淋巴滤泡,辅助B细胞在生发中心分化、类别转换和亲和力成熟。

图片来源:Front Immunol. 2021 Mar 26;12:641013.

 

调节T细胞

 

特征性细胞因子:IL-10, TGF-β (接触抑制)

关键转录因子:Foxp3

特征性表面标志物 (流式检测常用)CD25 (高表达), CD127 (低表达), CTLA-4, GITR, HLA-DR (活化后)

功能简介:免疫抑制,维持自身耐受,防止过度免疫反应。

图:调节性T细胞可分为天然产生的自然调节性T细胞(n T-regs)和诱导产生的适应性调节性 T 细胞(a T-regs或i T-regs),如Tr1(分泌IL-10)、Th3(分泌TGF-β),此外还有CD8 Treg、NKT细胞+等。

 

Th9

 

特征性细胞因子:IL-9, IL-10

关键转录因子:PU.1, IRF4

特征性表面标志物 (流式检测常用)CCR3, CCR6 (部分)

功能简介:参与过敏和抗寄生虫免疫。

 

Th22

 

特征性细胞因子:IL-22, TNF-α

关键转录因子:AHR

特征性表面标志物 (流式检测常用)CCR4, CCR6, CCR10

功能简介:皮肤免疫,组织修复。

 

 

04

• CD8+ T细胞功能亚群与分化状态 •

根据分化状态和功能,CD8+ T细胞可分为:

 

初始T细胞

 

关键表面标志物:CD45RA+, CCR7+, CD62L+, CD27+, CD28+, CD127+

功能特性:未接触过抗原,处于静息状态,具有强大的增殖潜能。

 

中央记忆T细胞

 

关键表面标志物:CD45RO+, CCR7+, CD62L+, CD27+, CD28+, CD127+

功能特性:长期存活,再次遇到抗原时可快速增殖分化为效应细胞。

 

效应记忆T细胞

 

关键表面标志物:CD45RO+, CCR7-, CD62L-, CD27可变, CD28可变

功能特性:具有立即效应功能,但增殖能力较弱,常驻于外周组织。

 

终末分化效应T细胞

 

关键表面标志物:CD45RA+, CCR7-, CD62L-, CD27-, CD28-

功能特性:高度分化,具有强效杀伤功能,但寿命短,增殖潜能低。

 

组织驻留记忆T细胞

 

关键表面标志物:CD69+, CD103+ (在黏膜/上皮组织)

功能特性:长期驻留于特定组织(如皮肤、肺、肠),不参与再循环,提供第一道防线。

 

 

05

• 其他重要的T细胞亚群 •

这些亚群不能简单地归入Th或Tc。

 

自然杀伤T细胞

 

关键表面标志物:CD3+, TCRVα24-Jα18+ (人), CD1d四聚体+, CD161+ (人), NK1.1 (小鼠)

主要功能:识别CD1d分子呈递的脂类抗原,快速产生大量细胞因子,连接固有与适应性免疫。

 

黏膜相关恒定T细胞

 

关键表面标志物:CD3+, TCRVα7.2+ (人), CD161++ (人), MRI四聚体+

主要功能:识别MRI分子呈递的微生物代谢产物,在黏膜免疫和抗感染中起重要作用。

 

 

06

• 功能状态相关标志物 •

这些标志物不定义某一固定亚群,但反映了T细胞的活化、耗竭或功能状态,在流式分析中至关重要。

 

活化标志物

 

关键表面标志物:CD69 (极早期), CD25 (IL-2Rα, 早期), HLA-DR (晚期/持续活化), CD71 (转铁蛋白受体), OX40, CD137

 

耗竭标志物

 

关键表面标志物:PD-1, Tim-3, Lag-3, TIGIT, CTLA-4 (胞内居多), CD39

 

归巢受体

 

关键表面标志物:CCR7 (归巢至淋巴结), CD62L (归巢至淋巴结), CXCR3 (趋化至炎症部位), CCR4/CCR10 (归巢至皮肤), α4β7整合素 (归巢至肠道)

 

 
 
 
 

 

T细胞亚型分群的具体目的与价值

现代免疫学研究和临床免疫学应用的基石

T-

cell

 

1

理解免疫应答的精确机制

不同的免疫任务由不同的T细胞亚群执行。

当病毒入侵时,我们需要知道是 CD8+ 细胞毒性T细胞在负责清除被感染的细胞。

当需要调动B细胞产生高亲和力抗体时,我们需要 CD4+ 滤泡辅助T细胞在生发中心提供帮助。

当感染被清除后,我们需要 CD4+ 和 CD8+ 记忆T细胞来提供长期保护。

如果不进行分群,我们根本无法理解免疫反应是如何被精确调控、有序进行的。

2

疾病的诊断与免疫状态评估

通过分析特定亚群的数量和比例,可以评估机体的免疫状态,并诊断疾病。

免疫缺陷病(如艾滋病)艾滋病病毒特异性攻击CD4+ T细胞。因此,CD4+ T细胞的绝对计数是监测艾滋病患者免疫状况和疾病进程的黄金指标。CD4/CD8比值倒置是其特征性表现。

自身免疫病(如类风湿关节炎、多发性硬化)这些疾病中,Th1和Th17细胞等促炎性亚群往往过度活化,而具有抑制功能的调节性T细胞可能数量不足或功能缺陷,导致免疫系统“攻击自身”。

过敏性疾病:Th2细胞的过度活化,及其分泌的IL-4、IL-5、IL-13是导致过敏反应的关键因素。

iNKT细胞发挥免疫效应示意图

3

指导肿瘤免疫治疗与预后判断

在肿瘤微环境中,T细胞的状态决定了免疫治疗的成败。

评估“援军”:肿瘤组织中 CD8+ T细胞的浸润程度,通常与患者更好的预后相关。

识别“叛徒”与“疲劳的士兵”:肿瘤会诱导T细胞进入“耗竭”状态。通过检测耗竭标志物(如 PD-1, Tim-3, LAG-3),可以判断T细胞的功能状态。

预测疗效:患者T细胞上 PD-1 等免疫检查点分子的表达水平,有助于预测其对PD-1/PD-L1抑制剂疗法的反应。

细胞治疗本身:CAR-T疗法回输的产物中,包含不同分化的T细胞亚群(如 naïve, 记忆T细胞)。其中中央记忆T细胞的比例与CAR-T在体内的持久性和疗效密切相关。

4

监测治疗反应与病程发展

在疾病治疗过程中,动态监测T细胞亚群的变化,可以评估治疗效果。

在艾滋病抗病毒治疗中,CD4+ T细胞计数的回升是治疗有效的直接证据。

在肿瘤免疫治疗后,通过流式细胞术或单细胞测序可以发现,耗竭的T细胞亚群减少,而具有记忆表型和效应功能的T细胞亚群增多,这预示着良好的治疗反应。

5

药物研发与靶点选择

精准的分群为药物研发提供了明确的靶点。

免疫激动剂:开发激活 CD8+ T细胞或Th1细胞的药物,用于抗肿瘤和抗感染。

免疫抑制剂:开发靶向调节性T细胞使其增殖或功能增强的药物,用于治疗自身免疫病和移植排斥;或者开发抑制Th17细胞的药物。

检查点抑制剂:PD-1/PD-L1抗体就是通过阻断耗竭的CD8+ T细胞上的抑制信号,使其“复活”来杀伤肿瘤。

 

对T细胞亚型进行分群,本质上是将“T细胞”这个黑箱打开,从宏观到微观、从静态到动态地解析免疫系统的组成和功能。它使我们能够:

从“是什么”到“为什么”:不仅知道免疫系统被激活了,更知道是哪些细胞在起作用,以及如何起作用。

从模糊到精准:实现从笼统的“免疫力低下”到精确的“CD4+ T细胞缺失伴Treg功能失调”的诊断飞跃。

从“一刀切”到“个体化”:为理解疾病机制、评估患者免疫状态、预测治疗反应和开发新型疗法提供了不可或缺的生物学依据和工具。

 

 
 
 
 

 

 

流式检测 • T细胞亚群分析

 

分层设门策略:

总T细胞:CD3+

主要亚群:CD4+ vs CD8+

功能细分:在CD4+或CD8+门内,使用第三、第四层级的标志物进行进一步分群(如 CD45RA vs CCR7; CXCR5 vs PD-1)。

状态分析:在任何感兴趣的亚群中,分析第六层级的标志物(如PD-1, CD69等),以评估其活化或耗竭状态。

Treg细胞流式检测示例图

胞内染色:

第三层级的转录因子和细胞因子是鉴定功能亚群的“金标准”,但需要进行细胞刺激、固定和破膜后才能进行胞内染色。

 
 
 
 
 
 
 

代轩生物凭借先进的流式细胞术平台,为客户提供精准、深入的T细胞亚群分析服务。我们的核心优势在于:

  • 多色Panel设计与系统化解码能力

我们不再局限于基础的CD4/CD8分型,而是基于T细胞免疫学的深厚知识,提供覆盖初始/记忆表型、功能亚群(如Th1/Th2/Th17/Tfh)、调节性T细胞(Treg)及细胞耗竭状态的多色检测方案。

图:小鼠Th1/Th2细胞流式检测结果图

正常C57小鼠的脾脏细胞(Control)和经过Cell Stimulation MIX刺激的C57小鼠的脾脏细胞(Stimulation group),CD3+CD4+IFN-γ+细胞(Q1-UR)为Th1细胞,CD3+ CD4+ IL-4+细胞(Q3-UR)为Th2细胞。

图:小鼠Th17细胞流式检测结果图

正常C57小鼠的脾脏细胞(Control)和经过Cell Stimulation MIX刺激的C57小鼠的脾脏细胞(Stimulation group),CD3+ CD4+ IL-17A+细胞(Q5-2)为Th17细胞。

图:小鼠Treg细胞流式检测结果图

通过一次性对十余种表面及胞内标志物(如CD45RA, CCR7, CXCR5, Foxp3, PD-1等)进行同步分析,我们能够系统性地解码T细胞群体的真实组成与功能状态,为您呈现一幅完整的免疫细胞图谱。

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我们深刻理解T细胞的可塑性在免疫应答中的关键作用。因此,我们的服务特别注重揭示T细胞的动态变化,包括其活化程度、细胞因子分泌谱以及向特定功能亚群分化的潜能。这有助于您在感染、自身免疫病、肿瘤免疫治疗等研究中,更精准地评估免疫应答的有效性与病理机制。

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我们提供的不仅是一份流式细胞术的检测数据报告,更是结合生物学背景的深度解读。我们的专家团队将协助您分析不同T细胞亚群的比例变化与临床意义,将复杂的数据转化为清晰的科学洞见,为您在疾病机制研究、生物标志物发现及治疗效果评估等领域提供坚实的数据支撑。

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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创建时间:2025-11-03 09:40