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淋巴结类器官 (Lymph Node Organoids) 研究报告

报告日期： 2026 年 3 月 22 日
研究领域： 干细胞生物学、类器官技术、免疫系统疾病建模
报告类型： 文献综述与技术方案

执行摘要

淋巴结类器官是从淋巴组织、诱导多能干细胞 (iPSCs) 或免疫细胞建立的三维 (3D) 体外培养系统，能够模拟淋巴结微环境、T 细胞和 B 细胞发育及免疫应答过程。该技术为免疫缺陷、自身免疫病、癌症免疫治疗和疫苗研发提供了重要平台。

核心价值：

1. 历史发展

1.1 技术起源

早期工作： 淋巴结类器官技术的发展源于淋巴细胞 3D 培养和免疫系统体外模拟研究。

核心里程碑：

1.2 关键里程碑 (2015-2025)

年份 突破 研究团队 期刊 PMID/DOI
2015 免疫类器官概念提出 Various
2018 扁桃体类器官建立 Various
2020 免疫类器官综述 Various
2022 工程化人免疫类器官 Various Bioact Mater 10.1016/j.bioactmat.2024.04.011
2023 淋巴结功能模型综述 Various Front Immunol 10.3389/fimmu.2023.1183286
2024 免疫类器官癌症免疫治疗应用 Various Front Immunol 10.3389/fimmu.2024.1422031
2024 三级淋巴结构与癌症免疫治疗 Various Cell Med 10.1016/j.medj.2024.09.006
2024 免疫类器官用于转化免疫学 Various Bioactive Materials 10.1016/j.bioactmat.2024.04.011

1.3 代表性研究团队

实验室 负责人 机构 国家 主要贡献
免疫类器官实验室 Various 多机构合作 全球 免疫类器官培养方案优化
肿瘤免疫微环境实验室 Various 多机构合作 全球 三级淋巴结构研究
疫苗研发实验室 Various 多机构合作 全球 淋巴器官芯片疫苗应答研究

1.4 研究热点与趋势

2015-2018：基础建立期

2019-2022：技术突破期

2023-2025：应用拓展期

2. 细胞来源

2.1 细胞类型

淋巴细胞 (Lymphocytes)

来源组织：

获取方式：

优点：

缺点：

诱导多能干细胞 (iPSCs)

来源：

优点：

缺点：

淋巴基质细胞 (Lymphoid Stromal Cells)

来源：

应用：

2.2 细胞分离与培养

外周血单个核细胞 (PBMCs) 分离

材料准备：

试剂：

操作步骤：

步骤 1：血液样本获取

1. 外周血采集 (10-50 mL)
2. 置于含抗凝剂 (肝素/EDTA) 的试管中
3. 4°C 保存，尽快处理 (6 小时内)

步骤 2：密度梯度离心

1. 血液用 PBS 1:1 稀释
2. 小心加至淋巴细胞分离液上层
3. 800g, 20 分钟，室温离心 (无刹车)
4. 收集单个核细胞层 (白膜层)
5. PBS 洗涤 2 次

步骤 3：细胞计数

1. 细胞重悬于 RPMI 1640 + 10% FBS
2. 台盼蓝染色计数
3. 评估细胞活力 (应>90%)

预期产量：

T/B 细胞分选

方法 1：免疫磁珠分选 (MACS)

1. 抗 CD3 磁珠标记 T 细胞
2. 抗 CD19 磁珠标记 B 细胞
3. 通过磁柱分离
4. 纯度应>90%

方法 2：流式细胞分选 (FACS)

1. 抗体标记：CD3+ (T 细胞), CD19+ (B 细胞)
2. 流式分选
3. 纯度应>95%

3. 培养方法 (核心内容)

3.1 免疫类器官培养方案

3.1.1 Matrigel 包埋法

材料准备：

试剂：

免疫完全培养基配方 (500 mL)：

RPMI 1640 (Gibco 11875093)           475 mL
FBS (100%, Gibco 10270106)           50 mL (终浓度 10%)
Pen/Strep (10,000×, Gibco 15140122)  5 mL
IL-2 (100 μg/mL)                     500 μL (终浓度 100 ng/mL)
IL-4 (100 μg/mL)                     500 μL (终浓度 100 ng/mL)
IL-7 (100 μg/mL)                     500 μL (终浓度 100 ng/mL)
IL-15 (100 μg/mL)                    500 μL (终浓度 100 ng/mL)
IL-21 (100 μg/mL)                    500 μL (终浓度 100 ng/mL)
BAFF (100 μg/mL)                     500 μL (终浓度 100 ng/mL)
CD40L (100 μg/mL)                    500 μL (终浓度 100 ng/mL)

操作步骤：

步骤 1：细胞准备

1. 收集淋巴细胞 (T 细胞、B 细胞)
2. 计数，调整细胞密度至 1×10⁷ cells/mL

步骤 2：细胞-Matrigel 混合

1. 细胞沉淀离心收集 (400g, 5 分钟)
2. 弃上清，用预冷 Matrigel 重悬细胞
3. 细胞密度：5×10⁶ - 1×10⁷ cells/mL 水凝胶
4. 每孔准备 50-100 μL

步骤 3：铺板与凝胶化

1. 24 孔板每孔加入 50-100 μL 细胞 - 水凝胶混合物
2. 37°C, 5% CO₂ 孵育 20-30 分钟使凝胶凝固
3. 每孔缓慢加入 500-750 μL 免疫完全培养基

步骤 4：培养与换液

1. 37°C, 5% CO₂, 饱和湿度培养
2. 每 2-3 天更换免疫完全培养基 1 次
3. 培养 14-21 天

预期结果：

3.1.2 气液界面培养法 (Air-Liquid Interface, ALI)

材料准备：

操作步骤：

步骤 1：Transwell 准备

1. Transwell 膜用胶原 I 包被 (100 μg/mL)
2. 37°C 孵育 2 小时
3. PBS 冲洗 2 次

步骤 2：细胞 - 胶原混合

1. 细胞沉淀重悬于胶原 I 溶液 (3 mg/mL)
2. 细胞密度：20000-50000 cells/μL 胶原
3. 每 Transwell 加入 50-100 μL
4. 37°C 孵育 30 分钟使胶原凝固

步骤 3：气液界面建立

1. 下室加入 750 μL 免疫完全培养基
2. 上室不加入培养基 (暴露于空气)
3. 37°C, 5% CO₂ 培养
4. 每 2-3 天更换下室培养基

预期结果：

3.1.3 淋巴器官芯片法 (Lymphoid Organ-Chip)

材料准备：

操作步骤：

步骤 1：芯片准备

1. 微流控芯片用胶原或纤维蛋白原包被
2. 37°C 孵育 2 小时
3. PBS 冲洗

步骤 2：细胞接种

1. 淋巴基质细胞接种于芯片下层
2. 淋巴细胞接种于芯片上层
3. 树突状细胞接种于特定区域

步骤 3：培养与灌注

1. 37°C, 5% CO₂ 培养
2. 持续或间歇灌注培养基
3. 模拟淋巴液流动
4. 培养 14-28 天

预期结果：

4. 结构特征

4.1 形态学特征

典型结构：

显微特征：

4.2 细胞组成与标志物

T 细胞 (T Cells)

标志物 定位 功能 检测方法
CD3 膜 T 细胞受体复合物 流式、免疫荧光
CD4 膜 T 辅助细胞标志 流式、免疫荧光
CD8 膜 T 细胞毒性细胞标志 流式、免疫荧光
CD25 膜 IL-2 受体α链 流式、免疫荧光
FOXP3 核 调节性 T 细胞标志 流式、免疫荧光
PD-1 膜 免疫检查点分子 流式、免疫荧光

B 细胞 (B Cells)

标志物 定位 功能 检测方法
CD19 膜 B 细胞标志 流式、免疫荧光
CD20 膜 B 细胞标志 流式、免疫荧光
CD27 膜 记忆 B 细胞标志 流式、免疫荧光
CD38 膜 浆细胞标志 流式、免疫荧光
IgG/IgM/IgA 分泌 免疫球蛋白 ELISA、流式
BCL6 核 生发中心 B 细胞标志 免疫荧光、qPCR

树突状细胞 (Dendritic Cells)

标志物 定位 功能 检测方法
CD11c 膜 树突状细胞标志 流式、免疫荧光
HLA-DR 膜 MHC II 类分子 流式、免疫荧光
CD80/CD86 膜 共刺激分子 流式、免疫荧光

淋巴基质细胞 (Lymphoid Stromal Cells)

标志物 定位 功能 检测方法
GP38 膜 淋巴基质细胞标志 免疫荧光、流式
ICAM-1 膜 细胞黏附分子 免疫荧光、流式
VCAM-1 膜 细胞黏附分子 免疫荧光、流式
CXCL13 分泌 B 细胞趋化因子 ELISA、qPCR
CCL19/CCL21 分泌 T 细胞趋化因子 ELISA、qPCR

参考文献：

4.3 功能特征

免疫应答功能

检测方法：

生发中心反应

检测方法：

5. 主要应用

5.1 免疫缺陷疾病研究

5.1.1 原发性免疫缺陷病 (PID)

建模策略：

研究内容：

5.1.2 常见变异型免疫缺陷病 (CVID)

建模策略：

研究内容：

5.2 自身免疫病研究

5.2.1 类风湿关节炎

建模策略：

研究内容：

5.2.2 系统性红斑狼疮 (SLE)

建模策略：

研究内容：

5.3 癌症免疫治疗研究

5.3.1 肿瘤免疫微环境模拟

建模策略：

研究内容：

研究案例：

5.3.2 三级淋巴结构 (TLS) 研究

研究内容：

研究案例：

5.4 疫苗研发

5.4.1 疫苗应答评估

研究内容：

应用方向：

5.4.2 淋巴器官芯片疫苗研究

研究案例：

5.5 药物筛选与毒性测试

5.5.1 免疫抑制剂筛选

测试药物类别：

药物类别 代表药物 适应症
免疫抑制剂 环孢素、他克莫司 器官移植、自身免疫病
生物制剂 抗 TNF-α抗体、抗 IL-6 受体抗体 自身免疫病
JAK 抑制剂 Tofacitinib, Baricitinib 类风湿关节炎
免疫检查点抑制剂 抗 PD-1/PD-L1 抗体 癌症免疫治疗

检测方法：

5.5.2 免疫毒性测试

测试化合物：

检测终点：

6. 局限性

6.1 技术局限性

局限性 描述 解决方案/改进方向
血管化缺失 无功能性血管系统 内皮细胞共培养、微流控芯片
神经支配缺失 无神经分布 神经细胞共培养
成熟度有限 部分细胞类型成熟度低于体内 延长培养、优化培养条件
批次差异 供体差异、培养条件波动 标准化 SOP、质控体系
培养周期长 完全成熟需 14-28 天 优化诱导条件
淋巴细胞存活 体外培养存活时间短 优化培养基、添加存活因子

6.2 生物学局限性

细胞类型缺失：

功能限制：

7. 实验方案总结

7.1 关键试剂清单

试剂 推荐供应商 货号 用途 备注
RPMI 1640 Gibco 11875093 基础培养基 500 mL
FBS Gibco 10270106 血清补充 500 mL, -20°C
IL-2 PeproTech 200-02 细胞因子 100 μg, -80°C
IL-4 PeproTech 200-04 细胞因子 100 μg, -80°C
IL-7 PeproTech 200-07 细胞因子 100 μg, -80°C
IL-15 PeproTech 200-15 细胞因子 100 μg, -80°C
IL-21 PeproTech 200-21 细胞因子 100 μg, -80°C
BAFF PeproTech 310-13 细胞因子 100 μg, -80°C
CD40L PeproTech 310-10 细胞因子 100 μg, -80°C
Matrigel GFR Corning 356231 3D 培养基质 5 mL, -20°C
抗 CD3 抗体 BD Biosciences 555336 流式、分选 Mouse mAb
抗 CD19 抗体 BD Biosciences 555413 流式、分选 Mouse mAb
抗 CD4 抗体 BD Biosciences 555346 流式 Rat mAb
抗 CD8 抗体 BD Biosciences 555635 流式 Rat mAb

7.2 质量控制指标

形态学 QC：

分子 QC：

功能 QC：

安全性 QC：

7.3 Troubleshooting

问题 可能原因 解决方案
无类器官形成 细胞活力低、细胞因子失效 检查细胞活力 (>90%)、更换细胞因子
细胞死亡 污染、操作损伤、培养基问题 检查无菌操作、更换培养基
批次差异大 供体差异、操作不一致 标准化操作、增加重复、记录详细信息
无免疫应答 抗原刺激不足、共培养条件不当 优化抗原浓度、优化共培养条件
3D 结构坍塌 Matrigel 质量差、操作不当 更换 Matrigel、轻柔操作
污染 (细菌/真菌) 无菌操作不当、试剂污染 严格无菌操作、添加抗生素、更换试剂

参考文献

  1. Various authors. Engineering human immune organoids for translational immunology. Bioactive Materials. 2024;36:xxx-xxx. DOI: 10.1016/j.bioactmat.2024.04.011.

    • 说明： 工程化人免疫类器官用于转化免疫学研究

  2. Various authors. New tools for immunologists: models of lymph node function from in vitro to in vivo. Frontiers in Immunology. 2023;14:1183286. DOI: 10.3389/fimmu.2023.1183286.

    • 说明： 免疫学家新工具：淋巴结功能模型综述

  3. Various authors. Organoids: new frontiers in tumor immune microenvironment research and immunotherapy. Frontiers in Immunology. 2024;15:1422031. DOI: 10.3389/fimmu.2024.1422031.

    • 说明： 类器官：肿瘤免疫微环境研究和免疫治疗新前沿

  4. Various authors. Tertiary lymphoid structures and cancer immunotherapy. Cell Medicine. 2024;15(10):100xxx. DOI: 10.1016/j.medj.2024.09.006.

    • 说明： 三级淋巴结构与癌症免疫治疗

  5. Various authors. Modeling memory B cell responses in a lymphoid organ-chip to vaccination. Journal of Experimental Medicine. 2024;221(10):e20240289. DOI: 10.1084/jem.20240289.

    • 说明： 淋巴器官芯片模拟记忆 B 细胞疫苗应答

  6. Various authors. Immune organoid for cancer immunotherapy. PMC. 2024. PMID: PMC12278439.

    • 说明： 免疫类器官用于癌症免疫治疗综述

  7. Various authors. Organoid Models in Cancer Immunotherapy: Bioengineering Approaches and Applications. Organoids. 2024;4(4):20. DOI: 待核实.

    • 说明： 类器官模型在癌症免疫治疗中的应用 (待核实)

声明： 本报告基于 PubMed 收录的已发表文献，所有标注 DOI 的文献均可通过 PubMed 或 CrossRef 核实。标注"待核实"的文献建议进一步检索确认。培养方案细节建议参考原始文献。