在生物醫學研究領域,細胞模型是探索疾病機制、藥物篩選和免疫調控的實驗平臺。其中,人單核細胞白血病細胞系THP-1因其高度可塑性、易于培養及良好的功能模擬性,已成為研究單核/巨噬細胞生物學、炎癥反應、感染免疫及動脈粥樣硬化等疾病的核心工具之一。本文將系統介紹THP-1細胞的來源、特性、應用價值及其在科研中的關鍵作用。 THP-1細胞系于1980年由日本科學家Tsuchiya等人從一名1歲急性單核細胞白血病患兒的外周血中分離建立。該細胞具有典型的單核細胞表型,表達CD14、CD11b、CD68等單核/巨噬細胞標志物,且保留了向成熟巨噬細胞或樹突狀樣細胞分化的潛能。在未刺激狀態下,THP-1以懸浮形式生長;當加入佛波酯(如PMA,即佛波醇-12-肉豆蔻酸-13-乙酸酯)后,可在24–72小時內貼壁并分化為具有吞噬、抗原呈遞和細胞因子分泌功能的巨噬細胞樣細胞。這一特性使其成為體外模擬人類巨噬細胞功能的理想替代模型。
THP-1細胞在基礎與轉化醫學研究中應用廣泛。首先,在炎癥與免疫研究中,研究人員常利用脂多糖(LPS)、干擾素-γ(IFN-γ)或白細胞介素(如IL-4、IL-13)刺激THP-1,誘導其極化為M1(促炎)或M2(抗炎/修復)型巨噬細胞,從而解析不同極化狀態下的信號通路(如NF-κB、STAT)及細胞因子譜(如TNF-α、IL-10)。其次,在感染性疾病研究中,THP-1被用于模擬結核分枝桿菌、HIV、登革熱病毒等病原體在單核/巨噬細胞內的侵襲與復制過程。此外,在心血管疾病領域,經氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)處理的THP-1可轉化為泡沫細胞,用于研究動脈粥樣硬化的發生機制及降脂藥物的干預效果。
相較于原代人單核細胞,THP-1具有顯著優勢:來源穩定、可無限傳代、批次間差異小,且避免了倫理與供體限制問題。同時,其基因組相對穩定,便于進行CRISPR/Cas9基因編輯、RNA干擾或過表達等分子操作,極大提升了機制研究的深度與效率。
當然,THP-1也存在一定局限。例如,其腫瘤來源可能影響某些信號通路的生理相關性;PMA誘導的分化過程不可逆,限制了動態研究。因此,近年來研究者常將其與原代細胞數據相互驗證,以提高結論的可靠性。
隨著類器官、微流控芯片等新技術的發展,THP-1也被整合進更復雜的體外模型中,如構建“免疫-內皮”共培養系統模擬血管炎癥微環境。未來,結合單細胞測序與人工智能分析,THP-1將繼續在精準免疫學和藥物開發中發揮不可替代的作用。
總之,THP-1細胞作為連接基礎免疫學與臨床轉化研究的重要橋梁,以其獨特優勢持續推動著人類對炎癥、感染與慢性疾病的認知邊界。