在生物医学研究领域,细胞模型是探索疾病机制、药物筛选和免疫调控的实验平台。其中,人单核细胞白血病细胞系THP-1因其高度可塑性、易于培养及良好的功能模拟性,已成为研究单核/巨噬细胞生物学、炎症反应、感染免疫及动脉粥样硬化等疾病的核心工具之一。本文将系统介绍THP-1细胞的来源、特性、应用价值及其在科研中的关键作用。 THP-1细胞系于1980年由日本科学家Tsuchiya等人从一名1岁急性单核细胞白血病患儿的外周血中分离建立。该细胞具有典型的单核细胞表型,表达CD14、CD11b、CD68等单核/巨噬细胞标志物,且保留了向成熟巨噬细胞或树突状样细胞分化的潜能。在未刺激状态下,THP-1以悬浮形式生长;当加入佛波酯(如PMA,即佛波醇-12-肉豆蔻酸-13-乙酸酯)后,可在24–72小时内贴壁并分化为具有吞噬、抗原呈递和细胞因子分泌功能的巨噬细胞样细胞。这一特性使其成为体外模拟人类巨噬细胞功能的理想替代模型。
THP-1细胞在基础与转化医学研究中应用广泛。首先,在炎症与免疫研究中,研究人员常利用脂多糖(LPS)、干扰素-γ(IFN-γ)或白细胞介素(如IL-4、IL-13)刺激THP-1,诱导其极化为M1(促炎)或M2(抗炎/修复)型巨噬细胞,从而解析不同极化状态下的信号通路(如NF-κB、STAT)及细胞因子谱(如TNF-α、IL-10)。其次,在感染性疾病研究中,THP-1被用于模拟结核分枝杆菌、HIV、登革热病毒等病原体在单核/巨噬细胞内的侵袭与复制过程。此外,在心血管疾病领域,经氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)处理的THP-1可转化为泡沫细胞,用于研究动脉粥样硬化的发生机制及降脂药物的干预效果。
相较于原代人单核细胞,THP-1具有显著优势:来源稳定、可无限传代、批次间差异小,且避免了伦理与供体限制问题。同时,其基因组相对稳定,便于进行CRISPR/Cas9基因编辑、RNA干扰或过表达等分子操作,极大提升了机制研究的深度与效率。
当然,THP-1也存在一定局限。例如,其肿瘤来源可能影响某些信号通路的生理相关性;PMA诱导的分化过程不可逆,限制了动态研究。因此,近年来研究者常将其与原代细胞数据相互验证,以提高结论的可靠性。
随着类器官、微流控芯片等新技术的发展,THP-1也被整合进更复杂的体外模型中,如构建“免疫-内皮”共培养系统模拟血管炎症微环境。未来,结合单细胞测序与人工智能分析,THP-1将继续在精准免疫学和药物开发中发挥不可替代的作用。
总之,THP-1细胞作为连接基础免疫学与临床转化研究的重要桥梁,以其独特优势持续推动着人类对炎症、感染与慢性疾病的认知边界。