各類細胞因子的主要功能及在實驗中的應(yīng)用
細胞因子是干細胞、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為大家介紹各類細胞因子及其適用的實驗類型。AbMole提供高品質(zhì)抑制劑、細胞因子、人源單抗、靶點蛋白、天然產(chǎn)物、熒光染料、多肽、化合物庫、抗生素，全球大量文獻專利引用。
一、細胞因子的定義與分類
細胞因子是由免疫細胞（如單核、巨噬細胞、T細胞、B細胞等）以及某些非免疫細胞（如內(nèi)皮細胞、表皮細胞等）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)具有廣泛的生物學活性，通過結(jié)合細胞表面的相應(yīng)受體來調(diào)節(jié)細胞生長、分化、凋亡以及免疫應(yīng)答等過程。根據(jù)功能和結(jié)構(gòu)的不同，細胞因子可被分為六大類，包括白細胞介素（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、生長因子等。
細胞因子是由免疫細胞（如單核、巨噬細胞、T細胞、B細胞等）以及某些非免疫細胞（如內(nèi)皮細胞、表皮細胞等）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)具有廣泛的生物學活性，通過結(jié)合細胞表面的相應(yīng)受體來調(diào)節(jié)細胞生長、分化、凋亡以及免疫應(yīng)答等過程。根據(jù)功能和結(jié)構(gòu)的不同，細胞因子可被分為六大類，包括白細胞介素（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、生長因子等。
圖1.常見細胞因子家族及其成員
二、細胞因子的主要功能和在實驗中的應(yīng)用
1.生長因子
生長因子（Growth Factor）是一種能夠激發(fā)細胞生長活性的細胞因子，它通過與細胞膜上特異性且高親和力的受體結(jié)合，發(fā)揮著調(diào)控細胞生長及其他多種功能。生長因子家族可分為表皮生長因子（EGF）、轉(zhuǎn)化生長因子（TGF）、成纖維細胞生長因子（FGF）、神經(jīng)生長因子（NGF）、血小板來源生長因子（PDGF）、促紅細胞生長素（EPO）、肝細胞生長因子（HGF）、血管內(nèi)皮生長因子VEGF等多種類型。
圖2. AbMole的 VEGFA-165（M9413）被用于處理USP2敲低的HCCLM3細胞，結(jié)果表明VEGFA-165可有效恢復(fù)因USP2敲低導致的細胞增殖抑制[2]。
在細胞培養(yǎng)實驗、干細胞和類器官等領(lǐng)域中，生長因子起到了重要作用，例如bFGF （又稱FGF2）是維持干細胞增殖和未分化狀態(tài)的關(guān)鍵生長因子，并且bFGF與其他生長因子（如PDGF）聯(lián)用時還可以刺激不同胚層來源細胞的增殖，bFGF 與肝素配合使用，則能夠顯著促進內(nèi)皮細胞的生長和遷移。此外，在成纖維細胞重編程并向心肌細胞分化的過程中bFGF也起到了重要作用。EGF是一種強力的細胞分裂促進因子，通過與細胞表面的受體結(jié)合，可以促進細胞的增殖及分化。EGF在類器官和干細胞培養(yǎng)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，其在促進細胞增殖、調(diào)控分化及維持細胞生存等方面具有顯著的效果。
IGF-1是由肝臟合成的一種多肽激素，IGF-1通過與其特異性受體IGF-1R結(jié)合，激活下游信號通路，包括PI3K/Akt和MAPK通路，從而促進細胞的生長和存活。在多種生理和病理過程中，IGF-1發(fā)揮著關(guān)鍵作用，例如在骨重塑、神經(jīng)保護和肌肉生長等方面。IGF-1與類器官和干細胞的研究密切相關(guān)，主要體現(xiàn)在其對類器官形成和干細胞的誘導分化中。研究表明，IGF-1促進類器官的生長以及調(diào)節(jié)細胞的分化。例如，在腎類器官的培養(yǎng)過程中，IGF-1能夠促進腎小管細胞的增殖以及分化。此外，IGF-1可以模擬腫瘤組織中的微環(huán)境，作為增殖信號，促進腫瘤類器官的形成。
2.白細胞介素
白細胞介素是一種介導白細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胞，如T淋巴細胞、B細胞和巨噬細胞等，從而增強機體的免疫反應(yīng)，還可通過調(diào)節(jié)免疫細胞的增殖、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胞因子和抗炎細胞因子，例如IL-1、IL-6能夠促進炎癥細胞的活化和遷移，增加炎癥部位的免疫細胞積聚，從而增強炎癥反應(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，也稱為細胞因子合成抑制因子（CSIF）， 可以抑制Th1細胞分泌細胞因子，以及抑制單核細胞、內(nèi)皮細胞等分泌促炎癥因子。在血液和免疫細胞的研究中往往會用到白介素，例如CTLL-2細胞（小鼠淋巴瘤細胞）的體外培養(yǎng)嚴格依賴IL-2， IL-4可誘導Th0細胞向Th2細胞分化，IL-4還能聯(lián)合M-CSF，誘導單核細胞分化為M2型巨噬細胞。在樹突狀細胞（DC細胞）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)，主要由單核細胞和淋巴細胞產(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胞產(chǎn)生，它們具有廣譜的抗病毒、抗細胞增殖和免疫調(diào)節(jié)作用。Ⅱ型干擾素即IFN-γ，主要由活化的T細胞和NK細胞產(chǎn)生。IFN-γ具有較嚴格的種屬特異性，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)的核心細胞因子，可以通過MAPK和NF-κB信號途徑促進炎癥基因的激活。TNF家族主要包括TNF-α、TNF-β，TNF-α在炎癥、細胞凋亡和免疫系統(tǒng)發(fā)育中起著核心作用。TNF還可促進細胞的增殖和分化，如促進T細胞MHCⅠ類抗原表達，增強IL-2依賴的胸腺細胞、T細胞的增殖能力，促進IL-2、CSF和IFN-γ等淋巴因子產(chǎn)生。TNF-α還可促進免疫細胞的增殖、分化和細胞因子的釋放。例如，TNF-α可以增強CD8+ T細胞的效應(yīng)功能。
圖4. AbMole的TNF-α (M9370)處理RAOEC細胞以促進細胞增殖和G-CSF等細胞因子的分泌[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胞和不同發(fā)育分化階段的造血干細胞進行增殖分化，并在半固體培養(yǎng)基中形成相應(yīng)細胞集落的細胞因子。根據(jù)作用范圍的不同，集落刺激因子被分別命名為粒細胞CSF（G-CSF）、巨噬細胞CSF（M-CSF）、粒細胞和巨噬細胞CSF（GM-CSF）。集落刺激因子可用于巨噬細胞的極化，以及DC細胞、NK細胞和中性粒細胞的培養(yǎng)。
圖5. 使用AbMole的GM-CSF（M9344）處理離體的單核細胞以誘導其極化為M1型巨噬細胞[5]。
6.趨化因子
趨化因子是小分子量細胞因子家族蛋白，趨化因子有定向細胞趨化作用。根據(jù)其主要蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的前兩個半胱氨酸（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)腫瘤中的免疫細胞運輸，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)，通過募集免疫細胞（如腫瘤相關(guān)巨噬細胞，髓源性抑制細胞和調(diào)節(jié)性 T 細胞）來促進其生長。趨化因子可用于一些趨化實驗，例如transwell實驗等。
作為一個種類龐大的生物分子家族，細胞因子具有多種功能，包括免疫調(diào)節(jié)、炎癥反應(yīng)、細胞增殖與分化、造血功能等。目前在科學研究中，細胞因子已被用于各種體內(nèi)外的實驗。AbMole擁有各類細胞因子，涵蓋Rat、Mouse、Human等不同物種，涉及大腸桿菌、CHO、HEK293、昆蟲等多種真/原核表達體系，高活性。
參考文獻及鳴謝
[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.
[2] ZENG K, XIE W, WANG C, et al. USP22 upregulates ZEB1-mediated VEGFA transcription in hepatocellular carcinoma [J]. Cell death & disease, 2023, 14(3): 194.
[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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