血液腫瘤科/細胞治療中心/台灣細胞免疫醫學會 陳駿逸醫師
CIK細胞(Cytokine induced killer cell),又稱細胞激素激活的殺手細胞。
「使用 G-CSF(白血球生長激素)能否增加 CIK 回輸細胞數目」?
直接給出結論:在臨床實務與實驗室培養上,並不建議常規使用 G-CSF 來增加 CIK 細胞的回輸數目。雖然 G-CSF 可以讓周邊血的白血球總數暴增,但它動員出來的主要是嗜中性白血球(Neutrophils)與髓系細胞,而非 CIK 培養所需的 T 淋巴球(T lymphocytes)。更具挑戰的是,G-CSF 會對 T 細胞與 NK 細胞產生免疫抑制效應,這反而可能削弱最終回輸細胞的毒殺品質。
以下為背後的病理生理學機制與製程考量:
- 動員標的不同:無法有效增加初始 T 細胞比例
G-CSF 的作用靶點:G-CSF 主要作用於骨髓中的髓系前驅細胞,誘導嗜中性白血球的增殖與釋放。
細胞組成失衡:注射 G-CSF 後,抽出的周邊血液單核細胞(PBMC)中,顆粒系細胞(Granulocytes)或不成熟的髓系細胞比例會大幅上升。相反地,作為 CIK 培養基底的 CD3⁺ T 淋巴細胞絕對比例反而會被稀釋。這會增加實驗室在第一天進行 PBMC 分離與貼壁去除單核細胞時的製程負擔。
- 免疫表型改變:誘導免疫抑制性表型(Treg / MDSC)
許多關於異體造血幹細胞移植(HSCT)和 CAR-T 臨床前研究指出,G-CSF 具有顯著的免疫調節(Immunomodulatory)副作用:
Th2 偏向與 Treg 增加:G-CSF 會誘導 T 細胞向 Th2 細胞因子偏向,並顯著增加具有免疫抑制功能的調節性 T 細胞(Treg)比例。
動員 MDSC:G-CSF 會強烈動員骨髓來源的免疫抑制細胞(MDSC)進入周邊血。如果這些 MDSC 隨著採血進入體外培養體系,它們會透過分泌 IL-10、TGF-β 或消耗精胺酸(Arginine),在培養皿中強烈抑制 CIK 細胞的擴增速度與總數。
- 毒殺功能受損:降低最終回輸細胞的品質(Functionality)
殺傷激素分泌下降:文獻證實,經過 G-CSF 刺激後的 CD8⁺ T 細胞,其分泌干擾素-γ(IFN-γ)和顆粒酶 B(Granzyme B)的能力會受到直接損害。
NK 活性降低:CIK 的核心優勢在於兼具 T 細胞的精準與 NK 細胞的廣譜毒殺能力,但 G-CSF 已被證實會降低 NK 細胞的細胞毒性活性(Cytotoxic function)。
雖然 G-CSF 主要帶來負面干擾,但在特殊臨床情境下也有相關研究:
「不經意暴露」的影響:臨床文獻 (Experimental Hematology) 指出,如果化療後患者為了臨床抗感染需求「已經打過 G-CSF」,其採集出的 PBMC 在體外雖然仍能成功擴增出 CIK,但擴增倍數並不會比沒打過的患者更高。這說明了 G-CSF 在體外並無實質的「擴增加成效益」。
血液腫瘤移植的情境:在異體幹細胞移植後復發的案例中,有時會直接採集供體經 G-CSF 動員後的周邊血造血幹細胞(PBSC)副產品來培養 CIK。但這是基於供體細胞獲取的便利性,而非為了「增加細胞產出數」。
要有效增加細胞激素誘導殺手細胞(CIK)在回輸時的絕對數目與活化品質,目前在實驗室製程與臨床策略上,主要透過最佳化體外細胞激素的配方、引入樹突細胞(Dendritic Cell)共同培養、精準調整起始採血時機與精進培養基配方來達成。
以下為提升 CIK 細胞回輸數目的主要關鍵策略:
- 最佳化體外細胞激素的添加時序與劑量
CIK 的傳統製程極度依賴 IFN-γ、Anti-CD3 monoclonal antibody 及 IL-2 的三聯誘導。
IFN-γ 的前置刺激:在培養的第 0 天率先加入 IFN-γ 進行 24 小時的前置刺激,能顯著提升後續 T 細胞對 IL-2 的敏感度。
Anti-CD3 與 IL-2 的協同:第 1 天再加入 Anti-CD3 活化 T 細胞,並持續給予高劑量 IL-2(通常為 500-1000 U/mL)維持細胞的高速增殖速率。
補充電導細胞激素:在培養中後期,酌量添加 IL-15 或 IL-21,臨床研究證實能顯著增加 CD3⁺ CD56⁺ 雙陽性細胞(CIK 的核心毒殺主力)的擴增倍數,同時延緩細胞趨向耗竭(Exhaustion)。
- 發展 DC-CIK 共培養技術(Co-culture)
引入同源樹突細胞(DC)與 CIK 進行共培養,是目前公認放大細胞數目與毒殺效果的優異方案。
增殖倍數放大:樹突細胞表面豐富的共刺激分子(如:CD80、CD86)能提供 CIK 細胞極強的擴增信號,使其增殖倍數顯著高於單純 CIK 培養。
精準抗原負載:若在樹突細胞階段負載腫瘤特異性抗原(如:腫瘤裂解物或特異性胜肽),能進一步在放大數目的同時,篩選並提升對該腫瘤具有專一性殺傷力的 CIK 亞群比例。
- 精準選擇採血時機(臨床端配合)
患者自身的初始淋巴細胞(PBMC)品質,直接決定了體外擴增的極限。
避開化療骨髓抑制期:若患者合併傳統放化療,建議採血窗口應選擇在化療療程開始前,或是化療結束且血球計數完全恢復後的平台期。
規避免疫抑制劑干擾:採血前應短暫避免高劑量全身性類固醇的使用,以確保分離出的 T 淋巴細胞具備良好的初始增殖潛能。
- 精進培養基與自動化密閉系統
使用無血清培養基(Serum-free medium):臨床級無血清培養基搭配專用添加物,比傳統添加自體血清或胎牛血清更能提供穩定的細胞擴增動力,減少因血清成分變異導致的增殖瓶頸。
導入生物反應器(Bioreactor):改用波浪式(Wave)或精準控制氣體與營養成分的密閉式自動化培養系統,能打破傳統培養瓶(T-flask)或培養袋的溶氧與空間限制,在高密度培養下仍能大幅提升總細胞收穫量。
替代的臨床端增加數目方案
如果希望在「採血臨床端」就優化起始細胞質量,提升回輸時候的CIK細胞總數,目前較推薦的策略是:
引進臨床級大容量周邊血分離術(Leukapheresis):直接透過血流洗出大量的單核球層,這比單純針筒抽血(如 50-100 mL)能夠提供高出數倍到數十倍的起始 T 細胞總數,是最直接打破體外擴增瓶頸的手段。
搭配 Plerixafor(AMD3100)的評估:在某些細胞治療(如某些 TCR-T 或造血幹細胞)中,若遇到動員困難,CXCR4 拮抗劑藥物 Plerixafor 較不易引起像 G-CSF 那樣強烈的 Th2/Treg 抑制性偏向,但目前這在純自體 CIK 治療中仍非常規手段。
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