各類細胞因子的主要功能及在實驗中的應用
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提供高品質抑制劑、細胞因子、人源單抗、靶點蛋白、天然產物、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。這些蛋白質具有廣泛的生物學活性，通過結合細胞表面的相應受體來調節細胞生長、分化、凋亡以及免疫應答等過程。根據功能和結構的不同，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。這些蛋白質具有廣泛的生物學活性，通過結合細胞表面的相應受體來調節細胞生長、分化、凋亡以及免疫應答等過程。根據功能和結構的不同，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用
1.生長因子
生長因子（Growth Factor）是一種能夠激發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合，發揮著調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）、轉化生長因子（TGF）、成纖維細胞生長因子（FGF）、神經生長因子（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，結果表明VEGFA-165可有效恢復因USP2敲低導致的細胞增殖抑制[2]。
在細胞培養實驗、干細胞和類器官等領域中，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的關鍵生長因子，并且bFGF與其他生長因子（如PDGF）聯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合，可以促進細胞的增殖及分化。EGF在類器官和干細胞培養中發揮著關鍵作用，其在促進細胞增殖、調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發揮著關鍵作用，例如在骨重塑、神經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，主要體現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節細胞的分化。例如，在腎類器官的培養過程中，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，在造血和免疫調節功能中發揮著核心作用。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，還可通過調節免疫細胞的增殖、分化和凋亡，維持免疫系統的平衡和穩態。白介素可以分為：IL-1、IL-2、IL-6、IL-17、IL-21等，根據細胞因子應答炎癥反應的效果不同，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，有助于清除病原體。例如IL-10則是一種經典的抗炎因子，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，主要由單核細胞和淋巴細胞產生。干擾素根據其分子結構和功能的不同，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生，它們具有廣譜的抗病毒、抗細胞增殖和免疫調節作用。Ⅱ型干擾素即IFN-γ，主要由活化的T細胞和NK細胞產生。IFN-γ具有較嚴格的種屬特異性，主要參與免疫調節和炎癥反應，目前干擾素主要用于病毒研究等領域。
4.腫瘤壞死因子
腫瘤壞死因子(TNF)是炎癥反應的核心細胞因子，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發育中起著核心作用。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育分化階段的造血干細胞進行增殖分化，并在半固體培養基中形成相應細胞集落的細胞因子。根據作用范圍的不同，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。
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。根據其主要蛋白質結構的前兩個半胱氨酸（C）殘基的位置，可將趨化因子分為C、CC、CXC和CX3C四大亞家族。趨化因子還能調節腫瘤中的免疫細胞運輸，并與腫瘤的發展和血管生成有關。大多數腫瘤形成局部趨化因子網絡，通過募集免疫細胞（如腫瘤相關巨噬細胞，髓源性抑制細胞和調節性 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，包括免疫調節、炎癥反應、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
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[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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