2025年4月18日
单核细胞和巨噬细胞是具有高度可塑性和可重编程性的免疫细胞,在健康与疾病中发挥关键作用。它们通过启动特定的分化程序和表型,感知并响应多种多样的刺激。我们已建立了一种标准化的 体外 研究巨噬细胞极化与重编程的模型,为科研提供了有价值的工具。
我们的研究探讨了单核细胞和巨噬细胞谱系,强调其显著的可塑性以及整合微环境中多种信号的能力,从而在炎症、组织修复和感染过程中调控效应反应。巨噬细胞分布于全身,协调先天免疫和适应性免疫的启动与消退,影响保护性免疫及免疫介导的病理过程。巨噬细胞的重编程是该领域最具前景的研究方向。
新兴的组学技术极大地革新了我们对巨噬细胞生物学的理解,使我们能够深入了解这些细胞的表型多样性、功能特征、可编程潜力及其发育起源。目前在巨噬细胞分化与极化研究中存在的主要障碍和陷阱,是文献中实验条件和操作方案的高度异质性,以及在定义“巨噬细胞”这一术语方面缺乏共识。我们展示了药物和脂质介质对巨噬细胞极化的重编程作用,并建立了巨噬细胞与胶质母细胞瘤细胞相互作用的体外三维模型。
此外,我们已证明血小板可促使单核细胞来源的巨噬细胞分化为 N1 表型。首先,将抗凝外周血样本置于离心机中,在室温下以 200G 离心 15 分钟。
观察血小板富集血浆位于上层,细胞组分(包括红细胞和白细胞)位于下层。将第一次离心获得的细胞组分用预热至室温的无菌磷酸盐缓冲液(PBS)稀释。在进行Ficoll-Hypaque密度梯度离心前,轻轻混匀溶液。
将15毫升Ficoll-Hypaque转移至无菌的15毫升离心管中。小心且缓慢地将30毫升稀释血液加至Ficoll溶液上方,确保两相之间尽可能减少混合。将含有Ficoll和稀释血液的离心管在室温下以600G离心25分钟。
使用无菌的3毫升巴斯德吸管,移除部分黄色上层。用无菌巴斯德吸管小心收集黄色层与菲科尔层之间的界面。将收集到的外周血单个核细胞(PBMCs)转移至含有至少3毫升无菌PBS的新15毫升离心管中。
用无菌 PBS 补充至试管,使总体积达到 12 至 15 毫升。然后在 600G 条件下离心 10 分钟。接下来,在 8 至 10 摄氏度下以 300G 离心 5 分钟,沉淀 PBMC 悬液。
用含有2% FBS的无菌冷PBS重悬细胞,并将细胞置于4°C直至下一步操作。将所需体积的PBMC悬液转移至5 mL聚苯乙烯圆底管中。
然后,每 100 微升细胞悬液中加入 10 微升阳性选择混合液。充分混匀悬液后,在室温下孵育 15 分钟。接着,每 100 微升细胞悬液中加入 10 微升磁性纳米颗粒。
用力吹打混悬液5次以上,确保磁性纳米颗粒均匀悬浮。室温孵育10分钟后,向悬液中加入含FBS和EDTA的PBS,使总体积达到2.5毫升。轻柔吹打细胞2至3次。
将试管插入磁力分选器中,静置五分钟。以连续动作将磁铁连同试管一起翻转。保持磁铁和试管倒置两到三秒,然后将其恢复至直立位置。
将离心管从磁铁上取下,然后再次向管中加入 2.5 毫升 PBS-FBS-EDTA 缓冲液。轻轻吹打细胞悬液上下 2 至 3 次以混匀。将离心管重新插入磁铁中,并静置 5 分钟。
一次性连续操作,再次倒置磁铁和离心管,弃去上清液。将离心管从磁铁上取下,用适当体积的不含EDTA的PBS-FBS重悬细胞。此时,阳性筛选的细胞已可直接使用。
向分选后的CD14细胞中加入PBS-FBS缓冲液,使总体积达到12至14毫升,以稀释残留的EDTA。在600×g下离心10分钟。弃去上清液后,将经阳性筛选的CD14单核细胞重悬于2毫升PBS-FBS缓冲液中。
使用自动细胞计数仪对细胞进行计数。在培养前将细胞保持在冰上。进行培养时,将细胞沉淀重悬于补充的 RPMI 1640 培养基中,浓度为每毫升一百万个细胞。
将250微升制备好的细胞悬液移液至48孔板的每个孔中。向每孔加入250微升含有50纳克/毫升巨噬细胞集落刺激因子的抗生素补充RPMI培养基。将细胞培养板置于湿润培养箱中孵育,以启动巨噬细胞分化。
在巨噬细胞分化第四天,更换每孔中一半的培养基。加入细胞因子或试剂以建立所需的极化条件,并继续培养三天。在第七天收集由巨噬细胞衍生的单核细胞,用于表型鉴定。
由干扰素γ联合脂多糖诱导的M1型巨噬细胞表现出CD64的最高表达水平,不表达CD206,并且CD163和MERTK的表达水平较低。由白细胞介素4诱导的M2a型巨噬细胞特征为CD206表达升高,而CD64、CD163和MERTK的表达水平降低。由白细胞介素10或地塞米松诱导的M2c型巨噬细胞表现出CD163和CD14表达增加,CD64呈中等水平表达,并且MERTK表达上调。
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本研究探讨了单核细胞和巨噬细胞的可塑性,强调了它们响应多种环境信号的能力。建立了一种标准化的体外巨噬细胞极化与重编程模型,为理解其在健康与疾病中的作用提供了见解。
人源单核细胞来源巨噬细胞(M-DM)极化的标准化体外模型,满足了药物早期发现中对可重复、定量免疫细胞检测方法的关键需求。该平台通过明确特定刺激条件下巨噬细胞的表型特征,实现可靠的靶点验证和机制性风险评估,从而提升免疫调节项目预测结果的可信度。该方法通过提供一个可靠的框架来比较化合物对固有免疫细胞功能的影响,进而优化研发管线的决策过程。
这种标准化的M-DM极化模型可融入从发现到临床前研究的连续流程,支持免疫学和炎症相关项目的靶点验证、先导物识别及转化研究。