各類細(xì)胞因子的主要功能及在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

瀏覽次數(shù)：267　發(fā)布日期：2025-4-23　來(lái)源：本站　僅供參考，謝絕轉(zhuǎn)載，否則責(zé)任自負(fù)

細(xì)胞因子是干細(xì)胞、類器官、腫瘤、免疫等研究中常用到的一類蛋白試劑，它的種類十分豐富，AbMole為大家介紹各類細(xì)胞因子及其適用的實(shí)驗(yàn)類型。AbMole提供高品質(zhì)抑制劑、細(xì)胞因子、人源單抗、靶點(diǎn)蛋白、天然產(chǎn)物、熒光染料、多肽、化合物庫(kù)、抗生素，全球大量文獻(xiàn)專利引用。

一、細(xì)胞因子的定義與分類
細(xì)胞因子是由免疫細(xì)胞（如單核、巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞、B細(xì)胞等）以及某些非免疫細(xì)胞（如內(nèi)皮細(xì)胞、表皮細(xì)胞等）在受到刺激后合成和分泌的一類小分子蛋白質(zhì)。這些蛋白質(zhì)具有廣泛的生物學(xué)活性，通過(guò)結(jié)合細(xì)胞表面的相應(yīng)受體來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng)、分化、凋亡以及免疫應(yīng)答等過(guò)程。根據(jù)功能和結(jié)構(gòu)的不同，細(xì)胞因子可被分為六大類，包括白細(xì)胞介素（IL）、干擾素（IFN）、腫瘤壞死因子（TNF）超家族、集落刺激因子（CSF）、趨化因子、生長(zhǎng)因子等。

圖1.常見(jiàn)細(xì)胞因子家族及其成員

二、細(xì)胞因子的主要功能和在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

1.生長(zhǎng)因子

生長(zhǎng)因子（Growth Factor）是一種能夠激發(fā)細(xì)胞生長(zhǎng)活性的細(xì)胞因子，它通過(guò)與細(xì)胞膜上特異性且高親和力的受體結(jié)合，發(fā)揮著調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)及其他多種功能。生長(zhǎng)因子家族可分為表皮生長(zhǎng)因子（EGF）、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子（TGF）、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（FGF）、神經(jīng)生長(zhǎng)因子（NGF）、血小板來(lái)源生長(zhǎng)因子（PDGF）、促紅細(xì)胞生長(zhǎng)素（EPO）、肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子（HGF）、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子VEGF等多種類型。

圖2. AbMole的 VEGFA-165（M9413）被用于處理USP2敲低的HCCLM3細(xì)胞，結(jié)果表明VEGFA-165可有效恢復(fù)因USP2敲低導(dǎo)致的細(xì)胞增殖抑制[2]。

在細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)、干細(xì)胞和類器官等領(lǐng)域中，生長(zhǎng)因子起到了重要作用，例如bFGF （又稱FGF2）是維持干細(xì)胞增殖和未分化狀態(tài)的關(guān)鍵生長(zhǎng)因子，并且bFGF與其他生長(zhǎng)因子（如PDGF）聯(lián)用時(shí)還可以刺激不同胚層來(lái)源細(xì)胞的增殖，bFGF 與肝素配合使用，則能夠顯著促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的生長(zhǎng)和遷移。此外，在成纖維細(xì)胞重編程并向心肌細(xì)胞分化的過(guò)程中bFGF也起到了重要作用。EGF是一種強(qiáng)力的細(xì)胞分裂促進(jìn)因子，通過(guò)與細(xì)胞表面的受體結(jié)合，可以促進(jìn)細(xì)胞的增殖及分化。EGF在類器官和干細(xì)胞培養(yǎng)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，其在促進(jìn)細(xì)胞增殖、調(diào)控分化及維持細(xì)胞生存等方面具有顯著的效果。

圖3. AbMole的EGF（M9415）、bFGF（M9406）被科研人員用于hPDSCs 的神經(jīng)分化[3]。

IGF-1是由肝臟合成的一種多肽激素，IGF-1通過(guò)與其特異性受體IGF-1R結(jié)合，激活下游信號(hào)通路，包括PI3K/Akt和MAPK通路，從而促進(jìn)細(xì)胞的生長(zhǎng)和存活。在多種生理和病理過(guò)程中，IGF-1發(fā)揮著關(guān)鍵作用，例如在骨重塑、神經(jīng)保護(hù)和肌肉生長(zhǎng)等方面。IGF-1與類器官和干細(xì)胞的研究密切相關(guān)，主要體現(xiàn)在其對(duì)類器官形成和干細(xì)胞的誘導(dǎo)分化中。研究表明，IGF-1促進(jìn)類器官的生長(zhǎng)以及調(diào)節(jié)細(xì)胞的分化。例如，在腎類器官的培養(yǎng)過(guò)程中，IGF-1能夠促進(jìn)腎小管細(xì)胞的增殖以及分化。此外，IGF-1可以模擬腫瘤組織中的微環(huán)境，作為增殖信號(hào)，促進(jìn)腫瘤類器官的形成。

2.白細(xì)胞介素

白細(xì)胞介素是一種介導(dǎo)白細(xì)胞相互作用的重要淋巴因子，在造血和免疫調(diào)節(jié)功能中發(fā)揮著核心作用。白介素能夠刺激和激活多種免疫細(xì)胞，如T淋巴細(xì)胞、B細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等，從而增強(qiáng)機(jī)體的免疫反應(yīng)，還可通過(guò)調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞的增殖、分化和凋亡，維持免疫系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)態(tài)。白介素可以分為：IL-1、IL-2、IL-6、IL-17、IL-21等，根據(jù)細(xì)胞因子應(yīng)答炎癥反應(yīng)的效果不同，白介素又可分為促炎細(xì)胞因子和抗炎細(xì)胞因子，例如IL-1、IL-6能夠促進(jìn)炎癥細(xì)胞的活化和遷移，增加炎癥部位的免疫細(xì)胞積聚，從而增強(qiáng)炎癥反應(yīng)，有助于清除病原體。例如IL-10則是一種經(jīng)典的抗炎因子，也稱為細(xì)胞因子合成抑制因子（CSIF），可以抑制Th1細(xì)胞分泌細(xì)胞因子，以及抑制單核細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等分泌促炎癥因子。在血液和免疫細(xì)胞的研究中往往會(huì)用到白介素，例如CTLL-2細(xì)胞（小鼠淋巴瘤細(xì)胞）的體外培養(yǎng)嚴(yán)格依賴IL-2， IL-4可誘導(dǎo)Th0細(xì)胞向Th2細(xì)胞分化，IL-4還能聯(lián)合M-CSF，誘導(dǎo)單核細(xì)胞分化為M2型巨噬細(xì)胞。在樹(shù)突狀細(xì)胞（DC細(xì)胞）的培養(yǎng)中需要加入TNF-α、IL-1β和IL-6。

3.干擾素IFN

干擾素（IFN）是一種具有多種功能的活性蛋白質(zhì)，主要由單核細(xì)胞和淋巴細(xì)胞產(chǎn)生。干擾素根據(jù)其分子結(jié)構(gòu)和功能的不同，主要分為Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型。Ⅰ型干擾素包括IFN-α、β、ω、ζ、κ、τ、δ、ε等亞型，主要由病毒感染的細(xì)胞產(chǎn)生，它們具有廣譜的抗病毒、抗細(xì)胞增殖和免疫調(diào)節(jié)作用。Ⅱ型干擾素即I FN-γ，主要由活化的T細(xì)胞和NK細(xì)胞產(chǎn)生。IFN-γ具有較嚴(yán)格的種屬特異性，主要參與免疫調(diào)節(jié)和炎癥反應(yīng)，目前干擾素主要用于病毒研究等領(lǐng)域。

4.腫瘤壞死因子

腫瘤壞死因子(TNF)是炎癥反應(yīng)的核心細(xì)胞因子，可以通過(guò)MAPK和NF-κB信號(hào)途徑促進(jìn)炎癥基因的激活。TNF家族主要包括TNF-α、TNF-β，TNF-α在炎癥、細(xì)胞凋亡和免疫系統(tǒng)發(fā)育中起著核心作用。TNF還可促進(jìn)細(xì)胞的增殖和分化，如促進(jìn)T細(xì)胞MHCⅠ類抗原表達(dá)，增強(qiáng)IL-2依賴的胸腺細(xì)胞、T細(xì)胞的增殖能力，促進(jìn)IL-2、CSF和IFN-γ等淋巴因子產(chǎn)生。TNF-α還可促進(jìn)免疫細(xì)胞的增殖、分化和細(xì)胞因子的釋放。例如，TNF-α可以增強(qiáng)CD8+ T細(xì)胞的效應(yīng)功能。

圖4. AbMole的TNF-α (M9370)處理RAOEC細(xì)胞以促進(jìn)細(xì)胞增殖和G-CSF等細(xì)胞因子的分泌[4]

5.集落刺激因子

集落刺激因子是能夠刺激多能造血干細(xì)胞和不同發(fā)育分化階段的造血干細(xì)胞進(jìn)行增殖分化，并在半固體培養(yǎng)基中形成相應(yīng)細(xì)胞集落的細(xì)胞因子。根據(jù)作用范圍的不同，集落刺激因子被分別命名為粒細(xì)胞CSF（G-CSF）、巨噬細(xì)胞CSF（M-CSF）、粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞CSF（GM-CSF）。集落刺激因子可用于巨噬細(xì)胞的極化，以及DC細(xì)胞、NK細(xì)胞和中性粒細(xì)胞的培養(yǎng)。

圖5. 使用AbMole的GM-CSF（M9344）處理離體的單核細(xì)胞以誘導(dǎo)其極化為M1型巨噬細(xì)胞[5]。

6.趨化因子

趨化因子是小分子量細(xì)胞因子家族蛋白，趨化因子有定向細(xì)胞趨化作用。根據(jù)其主要蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的前兩個(gè)半胱氨酸（C）殘基的位置，可將趨化因子分為C、CC、CXC和CX3C四大亞家族。趨化因子還能調(diào)節(jié)腫瘤中的免疫細(xì)胞運(yùn)輸，并與腫瘤的發(fā)展和血管生成有關(guān)。大多數(shù)腫瘤形成局部趨化因子網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)募集免疫細(xì)胞（如腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞，髓源性抑制細(xì)胞和調(diào)節(jié)性 T 細(xì)胞）來(lái)促進(jìn)其生長(zhǎng)。趨化因子可用于一些趨化實(shí)驗(yàn)，例如transwell實(shí)驗(yàn)等。

作為一個(gè)種類龐大的生物分子家族，細(xì)胞因子具有多種功能，包括免疫調(diào)節(jié)、炎癥反應(yīng)、細(xì)胞增殖與分化、造血功能等。目前在科學(xué)研究中，細(xì)胞因子已被用于各種體內(nèi)外的實(shí)驗(yàn)。AbMole擁有各類細(xì)胞因子，涵蓋Rat、Mouse、Human等不同物種，涉及大腸桿菌、CHO、HEK293、昆蟲(chóng)等多種真/原核表達(dá)體系，高活性。

參考文獻(xiàn)及鳴謝

[1] SPANGLER J B, MORAGA I, MENDOZA J L, et al. Insights into cytokine-receptor interactions from cytokine engineering [J]. Annual review of immunology, 2015, 33: 139-67.

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[3] ZHOU Q, LEI Y. ARMCX3 regulates ROS signaling, affects neural differentiation and inflammatory microenvironment in dental pulp stem cells [J]. Heliyon, 2024, 10(17): e37079.

[4] TU P, PAN Y, WANG L, et al. CD62E- and ROS-Responsive ETS Improves Cartilage Repair by Inhibiting Endothelial Cell Activation through OPA1-Mediated Mitochondrial Homeostasis [J]. Biomaterials research, 2024, 28: 0006.

[5] FU H, ZHANG P, ZHAO X D, et al. Interfering with Rac1-activation during neonatal monocyte-macrophage differentiation influences the inflammatory responses of M1 macrophages [J]. Cell death & disease, 2023, 14(9): 619.

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