各类细胞因子的主要功能及在实验中的应用
2025-04-23 来源:本站 点击次数:116
细胞因子是干细胞、类器官、肿瘤、免疫等研究中常用到的一类蛋白试剂，它的种类十分丰富，AbMole为大家介绍各类细胞因子及其适用的实验类型。AbMole提供高品质抑制剂、细胞因子、人源单抗、靶点蛋白、天然产物、荧光染料、多肽、化合物库、抗生素，全球大量文献专利引用。
一、细胞因子的定义与分类
细胞因子是由免疫细胞（如单核、巨噬细胞、T细胞、B细胞等）以及某些非免疫细胞（如内皮细胞、表皮细胞等）在受到刺激后合成和分泌的一类小分子蛋白质。这些蛋白质具有广泛的生物学活性，通过结合细胞表面的相应受体来调节细胞生长、分化、凋亡以及免疫应答等过程。根据功能和结构的不同，细胞因子可被分为六大类，包括白细胞介素（IL）、干扰素（IFN）、肿瘤坏死因子（TNF）超家族、集落刺激因子（CSF）、趋化因子、生长因子等。
细胞因子是由免疫细胞（如单核、巨噬细胞、T细胞、B细胞等）以及某些非免疫细胞（如内皮细胞、表皮细胞等）在受到刺激后合成和分泌的一类小分子蛋白质。这些蛋白质具有广泛的生物学活性，通过结合细胞表面的相应受体来调节细胞生长、分化、凋亡以及免疫应答等过程。根据功能和结构的不同，细胞因子可被分为六大类，包括白细胞介素（IL）、干扰素（IFN）、肿瘤坏死因子（TNF）超家族、集落刺激因子（CSF）、趋化因子、生长因子等。
图1.常见细胞因子家族及其成员
二、细胞因子的主要功能和在实验中的应用
1.生长因子
生长因子（Growth Factor）是一种能够激发细胞生长活性的细胞因子，它通过与细胞膜上特异性且高亲和力的受体结合，发挥着调控细胞生长及其他多种功能。生长因子家族可分为表皮生长因子（EGF）、转化生长因子（TGF）、成纤维细胞生长因子（FGF）、神经生长因子（NGF）、血小板来源生长因子（PDGF）、促红细胞生长素（EPO）、肝细胞生长因子（HGF）、血管内皮生长因子VEGF等多种类型。
图2. AbMole的 VEGFA-165（M9413）被用于处理USP2敲低的HCCLM3细胞，结果表明VEGFA-165可有效恢复因USP2敲低导致的细胞增殖抑制[2]。
在细胞培养实验、干细胞和类器官等领域中，生长因子起到了重要作用，例如bFGF （又称FGF2）是维持干细胞增殖和未分化状态的关键生长因子，并且bFGF与其他生长因子（如PDGF）联用时还可以刺激不同胚层来源细胞的增殖，bFGF 与肝素配合使用，则能够显著促进内皮细胞的生长和迁移。此外，在成纤维细胞重编程并向心肌细胞分化的过程中bFGF也起到了重要作用。EGF是一种强力的细胞分裂促进因子，通过与细胞表面的受体结合，可以促进细胞的增殖及分化。EGF在类器官和干细胞培养中发挥着关键作用，其在促进细胞增殖、调控分化及维持细胞生存等方面具有显著的效果。
IGF-1是由肝脏合成的一种多肽激素，IGF-1通过与其特异性受体IGF-1R结合，激活下游信号通路，包括PI3K/Akt和MAPK通路，从而促进细胞的生长和存活。在多种生理和病理过程中，IGF-1发挥着关键作用，例如在骨重塑、神经保护和肌肉生长等方面。IGF-1与类器官和干细胞的研究密切相关，主要体现在其对类器官形成和干细胞的诱导分化中。研究表明，IGF-1促进类器官的生长以及调节细胞的分化。例如，在肾类器官的培养过程中，IGF-1能够促进肾小管细胞的增殖以及分化。此外，IGF-1可以模拟肿瘤组织中的微环境，作为增殖信号，促进肿瘤类器官的形成。
2.白细胞介素
白细胞介素是一种介导白细胞相互作用的重要淋巴因子，在造血和免疫调节功能中发挥着核心作用。白介素能够刺激和激活多种免疫细胞，如T淋巴细胞、B细胞和巨噬细胞等，从而增强机体的免疫反应，还可通过调节免疫细胞的增殖、分化和凋亡，维持免疫系统的平衡和稳态。白介素可以分为：IL-1、IL-2、IL-6、IL-17、IL-21等，根据细胞因子应答炎症反应的效果不同，白介素又可分为促炎细胞因子和抗炎细胞因子，例如IL-1、IL-6能够促进炎症细胞的活化和迁移，增加炎症部位的免疫细胞积聚，从而增强炎症反应，有助于清除病原体。例如IL-10则是一种经典的抗炎因子，也称为细胞因子合成抑制因子（CSIF）， 可以抑制Th1细胞分泌细胞因子，以及抑制单核细胞、内皮细胞等分泌促炎症因子。在血液和免疫细胞的研究中往往会用到白介素，例如CTLL-2细胞（小鼠淋巴瘤细胞）的体外培养严格依赖IL-2， IL-4可诱导Th0细胞向Th2细胞分化，IL-4还能联合M-CSF，诱导单核细胞分化为M2型巨噬细胞。在树突状细胞（DC细胞）的培养中需要加入TNF-α、IL-1β和IL-6。
3.干扰素IFN
干扰素（IFN）是一种具有多种功能的活性蛋白质，主要由单核细胞和淋巴细胞产生。干扰素根据其分子结构和功能的不同，主要分为Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型。Ⅰ型干扰素包括IFN-α、β、ω、ζ、κ、τ、δ、ε等亚型，主要由病毒感染的细胞产生，它们具有广谱的抗病毒、抗细胞增殖和免疫调节作用。Ⅱ型干扰素即IFN-γ，主要由活化的T细胞和NK细胞产生。IFN-γ具有较严格的种属特异性，主要参与免疫调节和炎症反应，目前干扰素主要用于病毒研究等领域。
4.肿瘤坏死因子
肿瘤坏死因子(TNF)是炎症反应的核心细胞因子，可以通过MAPK和NF-κB信号途径促进炎症基因的激活。TNF家族主要包括TNF-α、TNF-β，TNF-α在炎症、细胞凋亡和免疫系统发育中起着核心作用。TNF还可促进细胞的增殖和分化，如促进T细胞MHCⅠ类抗原表达，增强IL-2依赖的胸腺细胞、T细胞的增殖能力，促进IL-2、CSF和IFN-γ等淋巴因子产生。TNF-α还可促进免疫细胞的增殖、分化和细胞因子的释放。例如，TNF-α可以增强CD8+ T细胞的效应功能。
图4. AbMole的TNF-α (M9370)处理RAOEC细胞以促进细胞增殖和G-CSF等细胞因子的分泌[4]
5.集落刺激因子
集落刺激因子是能够刺激多能造血干细胞和不同发育分化阶段的造血干细胞进行增殖分化，并在半固体培养基中形成相应细胞集落的细胞因子。根据作用范围的不同，集落刺激因子被分别命名为粒细胞CSF（G-CSF）、巨噬细胞CSF（M-CSF）、粒细胞和巨噬细胞CSF（GM-CSF）。集落刺激因子可用于巨噬细胞的极化，以及DC细胞、NK细胞和中性粒细胞的培养。
图5. 使用AbMole的GM-CSF（M9344）处理离体的单核细胞以诱导其极化为M1型巨噬细胞[5]。
6.趋化因子
趋化因子是小分子量细胞因子家族蛋白，趋化因子有定向细胞趋化作用。根据其主要蛋白质结构的前两个半胱氨酸（C）残基的位置，可将趋化因子分为C、CC、CXC和CX3C四大亚家族。趋化因子还能调节肿瘤中的免疫细胞运输，并与肿瘤的发展和血管生成有关。大多数肿瘤形成局部趋化因子网络，通过募集免疫细胞（如肿瘤相关巨噬细胞，髓源性抑制细胞和调节性 T 细胞）来促进其生长。趋化因子可用于一些趋化实验，例如transwell实验等。
作为一个种类庞大的生物分子家族，细胞因子具有多种功能，包括免疫调节、炎症反应、细胞增殖与分化、造血功能等。目前在科学研究中，细胞因子已被用于各种体内外的实验。AbMole拥有各类细胞因子，涵盖Rat、Mouse、Human等不同物种，涉及大肠杆菌、CHO、HEK293、昆虫等多种真/原核表达体系，高活性。
参考文献及鸣谢
[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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