Einleitung

HMC3-Zellen, auch bekannt als „Human Microglia Clone 3“, „CHME-3“ oder „CHME3“, gehören zu den in der neurowissenschaftlichen Forschung am häufigsten verwendeten menschlichen Mikroglia-Zelllinien. Die Zelllinie wurde 1995 von Janabi, Peudenier, Héron und Kollegen durch SV40-Large-T-Antigen-abhängige Immortalisierung von aus menschlichem embryonalem Gehirn stammenden Makrophagen etabliert. [1] HMC3-Zellen behalten zentrale Merkmale von Mikroglia bei, darunter die konstitutive Expression des ionisierten Kalzium-bindenden Adaptermoleküls Iba-1 und die durch Interferon-gamma induzierbare Expression von MHC-Klasse-II-Antigenen. [2] [3] Als residente Zellen des angeborenen Immunsystems im Zentralnervensystem spielen Mikroglia eine zentrale Rolle bei neuroinflammatorischen Erkrankungen, der Alzheimer-Krankheit und anderen neurodegenerativen Erkrankungen. HMC3-Zellen dienen daher als gut handhabbare menschliche In-vitro-Plattform zur Untersuchung der Mikroglia-Aktivierung, neuroprotektiver Wirkstoffe, viraler Neuroinfektionen und der Tumormikroumgebung des Glioblastoms.

Das Wichtigste in Kürze

• HMC3-Zellen sind immortalisierte Mikroglia aus dem menschlichen fötalen Gehirn, die durch Transfektion mit dem großen T-Antigen des SV40-Virus gewonnen wurden.
• Die Zelllinie exprimiert Iba-1 konstitutiv und reguliert MHC-Klasse-II-Moleküle bei Stimulation mit Interferon-gamma hoch; die Berichte zur Expression von CD14, CD11b und CD68 unterscheiden sich je nach Labor und sollten für jede einzelne Charge überprüft werden.
• HMC3-Zellen sind ein weit verbreitetes In-vitro-Modell zur Erforschung neuroinflammatorischer Erkrankungen, der Alzheimer-Krankheit und neurodegenerativer Erkrankungen.
• Die Zelllinie ist anfällig für Infektionen durch verschiedene neurotrope Viren, darunter das Zika-Virus, das Borna-Virus 1, das Chikungunya-Virus und das Rhinovirus.
• HMC3-Zellen exprimieren NOX4 konstitutiv und produzieren reaktive Sauerstoffspezies, wodurch sie für die Forschung zum oxidativen Stress von Bedeutung sind.
• Die Zelllinie wurde in Untersuchungen zur Mikroumgebung von Glioblastomen, in der Arzneimittelpharmakologie sowie in der Forschung zu Biomaterial-Gerüsten eingesetzt.
• Interleukin-1-beta – allein oder in Kombination mit Interferon-gamma – ist der wirksamste Entzündungsauslöser in dieser Zelllinie; die Reaktionen auf LPS sind vergleichsweise gering, und TNF-alpha sowie Stickstoffmonoxid kommen weitgehend nicht vor.

Was ist HMC3?

HMC3 (Cellosaurus-Zugangsnummer CVCL_II76) ist eine transformierte menschliche Mikroglia-Zelllinie, die aus dem fötalen Gehirn eines Embryos im Gestationsalter von 8–10 Wochen gewonnen wurde. Das Geschlecht des Spenders ist nicht bekannt. Beim Spender lag keine Erkrankung vor. Die Zelllinie wurde 1995 von Janabi und Kollegen durch Transfektion primärer embryonaler Hirnmakrophagenkulturen mit einem Plasmid, das für das große T-Antigen von SV40 kodiert, etabliert, woraus vier kontinuierliche Mikroglia-Zelllinien hervorgingen, von denen der Klon 3 am weitesten verbreitet ist. [1] Die transformierten Zellen behielten makrophagische Eigenschaften wie Adhäsion und unspezifische Esteraseaktivität bei und waren in der Lage, Zymosan-Partikel zu phagozytieren, wenngleich die phagozytische Aktivität gering blieb. Interleukin-6 wurde von den Zellen spontan gebildet, wobei die Produktion nach Stimulation mit Interleukin-1-alpha weiter anstieg. [1] Eine umfassende systematische Literaturübersicht aus dem Jahr 2018 von Dello Russo und Kollegen fasste die verfügbaren Charakterisierungsdaten für diesen Klon zusammen und klärte einen wichtigen Punkt, der zu Verwirrung geführt hatte: Dieselbe Zelllinie war unter den Bezeichnungen CHME3, C13-NJ und CHME-5 im Umlauf. [3] Die Überprüfung kam zu dem Schluss, dass die Zellen – unabhängig von der verwendeten Bezeichnung – ein vergleichbares antigenes und funktionelles Profil aufweisen und als ein einziges Versuchsmodell betrachtet werden sollten; dabei wurde jedoch darauf hingewiesen, dass mehrere im Umlauf befindliche CHME-5-Aliquots eine Kreuzkontamination mit Rattengliomzellen aufwiesen. Der von der ATCC authentifizierte HMC3-Stamm (ATCC CRL-3304) ist frei von dieser Unklarheit.

Informationen zur Zellkultur mit HMC3

HMC3-Zellen sind hinsichtlich der Wahl des Basalmediums unempfindlich: Sie wurden erfolgreich in EMEM, MEM und DMEM:Ham’s F12 kultiviert, jeweils ergänzt mit 10 % Serum. [3] Diese Wahl ist jedoch phänotypisch nicht neutral. Dello Russo und Kollegen berichteten, dass die basale Produktion reaktiver Sauerstoffspezies in Zellen, die in MEM oder DMEM:F12 gezüchtet wurden, deutlich geringer war als in EMEM, was auf einen weniger aktivierten Ruhephänotyp hindeutet. [3] Forscher, die Daten verschiedener Labore miteinander vergleichen, sollten daher neben der Passagenzahl auch das verwendete Medium dokumentieren.

Vorteile der HMC3-Zellen

HMC3-Zellen bieten ein einzigartig gut zugängliches Modell für menschliche Mikroglia, insbesondere zu einer Zeit, in der primäre menschliche Mikroglia nur schwer in ausreichender Menge für groß angelegte Forschungsvorhaben zu beschaffen sind. Die Zelllinie wächst adhärent und ist einfach zu kultivieren. Entscheidend ist, dass die Zellen Iba-1 konstitutiv exprimieren, MHC-Klasse-II-Moleküle als Reaktion auf Interferon-gamma hochregulieren und – im von der ATCC authentifizierten Stamm – die erst kürzlich definierten charakteristischen Mikroglia-Gene CX3CR1, CSF1R, P2RY12 und TMEM119, wodurch sie ein biologisch validiertes Ersatzmodell für primäre menschliche Mikroglia darstellen. [2] [3] Aufgrund dieser Eigenschaften sind HMC3-Zellen eine weit verbreitete Plattform für mechanistische Untersuchungen neuroinflammatorischer Erkrankungen, für die reproduzierbares, skalierbares und vollständig humanes Zellmaterial benötigt wird.

Eine weitere Stärke der HMC3-Zellen ist ihre Reaktionsfähigkeit auf eine definierte Reihe von Entzündungsreizen. Der wirksamste Induktor von Interleukin-6 ist Interleukin-1-beta, das die basale Freisetzung um das bis zu Fünfzigfache erhöht und synergistisch mit Interferon-gamma wirkt; LPS und Amyloid-beta-Peptide bewirken moderatere, konzentrationsabhängige Anstiege. [3] Dieses abgestufte, reproduzierbare Reaktionsprofil ermöglicht konzentrationsabhängige und zeitliche Experimente, die in Primärzellpräparaten nur schwer durchzuführen sind. Ihre Reaktionsfähigkeit sowohl auf proinflammatorische als auch auf antiinflammatorische Reize – einschließlich pharmakologischer Wirkstoffe wie Rapamycin und Dexmedetomidin – erweitert ihren Einsatzbereich in der Arzneimittelpharmakologie und beim Screening neuroprotektiver Wirkstoffe noch weiter. [4] [5] Die Zellen sind zudem anfällig für verschiedene neurotrope Viren, was ihren Einsatzbereich auf die neuroinfektiologische Forschung ausweitet.

Einschränkungen der HMC3-Zellen

Als transformierte Zelllinie tragen HMC3-Zellen das große T-Antigen von SV40, das ihnen Unsterblichkeit verleiht, aber auch bestimmte Aspekte der Zellbiologie im Vergleich zu primären Mikroglia verändert. Li und Kollegen berichteten über unerwartete Expressionsmuster der NOX-Isoformen – reichlich NOX4, aber fast keine NOX2-mRNA –, was im Gegensatz zu primären Mikroglia steht und die Eignung dieser Zelllinie als Modell für den NOX2-vermittelten respiratorischen Burst einschränkt. [2] [3] Forscher sollten daher überprüfen, ob der untersuchte spezifische Signalweg in dieser Zelllinie originalgetreu nachgebildet wird, bevor sie allgemeine mechanistische Schlussfolgerungen ziehen.

Drei weitere Einschränkungen verdienen Beachtung. Erstens ist das Repertoire an Entzündungsmediatoren unvollständig: HMC3-Zellen scheiden nur geringfügige Mengen des entzündungshemmenden Zytokins IL-10 aus (im Bereich von wenigen pg/ml), produzieren weder spontan noch nach proinflammatorischer Aktivierung TNF-alpha oder nur in sehr geringen Mengen und weisen einen konstitutiv erhöhten IL-6-Spiegel auf, der durch NOX4-abhängige reaktive Sauerstoffspezies gesteuert wird. [2] [3] Zweitens – und im deutlichen Gegensatz zu den Mikroglia von Nagetieren – exprimieren ruhende HMC3-Zellen kein iNOS, und nach Stimulation mit LPS, LPS plus Interferon-gamma, IL-1-beta oder TNF-alpha wurde weder eine iNOS-Induktion noch eine messbare Nitritakkumulation beobachtet. [3] Studien, die sich auf den Stickstoffmonoxid-Signalweg konzentrieren, lassen sich daher mit diesem Modell nicht gut erklären.

Drittens wurde die Zelllinie aus fötalem Hirngewebe gewonnen, was bedeutet, dass sich ihr Transkriptions- und Funktionsprofil möglicherweise von den im Erwachsenenalter auftretenden Mikroglia-Zuständen unterscheidet, die für neurodegenerative Erkrankungen im höheren Lebensalter relevant sind. Forscher, die die Alzheimer-Krankheit oder die Parkinson-Krankheit im Erwachsenenalter modellieren, sollten Daten aus HMC3-Zellen nach Möglichkeit in Verbindung mit ergänzenden primären Mikroglia-Systemen aus Erwachsenen oder aus iPS-Zellen interpretieren. Schließlich stimmen die Berichte über das Oberflächenmarkerprofil nicht vollständig überein: Während Li und Kollegen konstitutives Iba-1 und CD14 sowie Interferon-gamma-induzierbares CD11b, CD68 und MHC-Klasse-II beschrieben, [2] sowohl die ursprüngliche Charakterisierung durch Janabi und Kollegen [1] Und die von Dello Russo und Kollegen für ATCC CRL-3304 veröffentlichten durchflusszytometrischen Daten zeigten, dass ruhende Zellen CD14- und CD11b-negativ waren und keiner der beiden Marker durch Interferon-gamma induziert wurde. [3] Antikörperklon, Kulturmedium und Passagenzahl beeinflussen diese Messergebnisse, und für kontinuierliche Linien ist im Allgemeinen eine genetische Drift bei seriellen Passagierungen dokumentiert; die Markerexpression sollte intern bestätigt und nicht einfach vorausgesetzt werden.

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Anwendungsbereiche von HMC3-Zellen

Neuroinflammation und Mikrogliaaktivierung

Die Erforschung neuroinflammatorischer Erkrankungen stellt den am weitesten entwickelten Anwendungsbereich von HMC3-Zellen dar. Li und Kollegen zeigten, dass HMC3-Zellen NOX4 konstitutiv exprimieren, was eine kontinuierliche Produktion reaktiver Sauerstoffspezies und eine anhaltende IL-6-Expression antreibt – ein Befund, der diese Zellen als Modell für chronische, niedriggradige Neuroinflammation etablierte. [2] Dieser konstante Entzündungszustand spiegelt Aspekte der Mikroglia-Primierung wider, wie sie bei neurodegenerativen Erkrankungen beobachtet werden, und bietet somit eine relevante Ausgangsbasis für Interventionsstudien.

Eine wegweisende Studie von Baek und Kollegen untersuchte die Hemmung der BET-Bromodomäne in HMC3-Zellen mittels RNA-Sequenzierung. [6] Die Autoren zeigten, dass der BET-Inhibitor JQ1 die Entzündungs- und Migrationsreaktion von LPS-aktivierten HMC3-Zellen abschwächte, und identifizierten den Mechanismus: LPS induziert den Transkriptionsfaktor IRF1, der Chemokine, Zytokine, Interferon-stimulierte sowie migrationsbezogene Gene direkt reguliert, und JQ1 reduziert IRF1 zusammen mit dessen Zielgenen deutlich. Ein Knockdown von IRF1 reproduzierte diesen Effekt und hemmte die Mikroglia-Migration. [6] Diese Arbeit etablierte die BET–IRF1-Achse als therapeutisches Ziel bei der Neuroentzündung durch menschliche Mikroglia und belegte die Eignung von HMC3-Zellen für pharmakologische Interventionsstudien auf mechanistischer Ebene.

In dieser Linie wurden auch mit mitochondrialen Schäden assoziierte molekulare Muster untersucht. Nasi und Kollegen stellten fest, dass die Stimulation mit mitochondrialer DNA und Kardiolipin den zellulären oxidativen Stress in HMC3-Zellen erhöhte, dabei jedoch keine klassische proinflammatorische Reaktion auslöste: Die HLA-DR-Expression wurde nicht hochreguliert, und weder die TNF-alpha- noch die IL-6-Sekretion nahmen zu. [7] Die Autoren interpretierten dies als einen möglichen endogenen Regulationsmechanismus, der die Mikroglia-Aktivierung begrenzt. Unabhängig davon zeigten Cappoli und Kollegen, dass der mTOR-Hemmer Rapamycin paradoxerweise die IL-6-Expression und -Freisetzung in HMC3-Zellen verstärkte, die mit einem Interferon-gamma/IL-1-beta-Cocktail aktiviert worden waren, während gleichzeitig die Produktion reaktiver Sauerstoffspezies reduziert wurde – was Annahmen über die entzündungshemmende Wirkung von Rapamycin in im menschlichen Gehirn ansässigen Immunzellen in Frage stellt. [4] Diese Studien belegen insgesamt, dass HMC3-Zellen ein sensibles, für den Menschen relevantes System zur Untersuchung der molekularen Signalwege darstellen, die neuroinflammatorischen Erkrankungen zugrunde liegen.

Modellierung der Alzheimer-Krankheit und neurodegenerativer Erkrankungen

HMC3-Zellen haben sich zu einem wichtigen Werkzeug für die Modellierung des Beitrags der Mikroglia zur Alzheimer-Krankheit entwickelt. Eine frühe Charakterisierungsstudie von Lindberg und Kollegen, die an diesem Klon unter der Bezeichnung CHME3 durchgeführt wurde, ergab, dass frisch gelöstes Amyloid-beta(1–40) einen dosisabhängigen Anstieg der IL-6-Freisetzung sowie einen dosisabhängigen Verlust der Lebensfähigkeit hervorrief. [8] Das Alpha-Melanozyten-stimulierende Hormon veränderte die durch Amyloid-beta induzierte IL-6-Reaktion nicht, erhöhte jedoch die basale IL-6-Freisetzung dosisabhängig – ein Effekt, der den Melanocortin-Rezeptor-Subtypen MCR3 oder MCR5 zugeschrieben wird. [8] Diese Arbeit bestätigte HMC3-Zellen als eine gut handhabbare Plattform zur Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Amyloid-beta-Peptiden und entzündlichen Reaktionen der Mikroglia, die für die Pathogenese der Alzheimer-Krankheit von zentraler Bedeutung sind.

González-Prieto und Kollegen untersuchten CX3CR1 – den einzigen Rezeptor für das neuronale Chemokin CX3CL1 – bei der Alzheimer-Krankheit. [9] Die CX3CR1-Produktion war im Kortex von 5xFAD-Mäusen und in menschlichen Hirnproben von Alzheimer-Patienten erhöht, und die Verabreichung des Noradrenalin-Wiederaufnahmehemmers Reboxetin steigerte sie in vivo noch weiter. Die direkte Zugabe von Noradrenalin an HMC3-Zellen und an primäre Ratten-Mikroglia hemmte hingegen die CX3CR1-Produktion. [9] Die Autoren kamen zu dem Schluss, dass die Reaktionen der Mikroglia auf Noradrenalin in Abwesenheit von CX3CL1-produzierenden Neuronen oder anderen nicht-mikrogliaalen Faktoren verändert sein könnten – ein aufschlussreiches Beispiel dafür, wie HMC3-Zellen eine zellautonome Reaktion isolieren und dadurch den Beitrag des breiteren Gewebekontextes aufzeigen können.

Die Dexmedetomidin-Studie von Li und Kollegen verwendete LPS- und ATP-stimulierte HMC3-Zellen als Modell für eine durch das NLRP3-Inflammasom ausgelöste Neuroinflammation, die für die Alzheimer-Krankheit relevant ist. [5] Dexmedetomidin unterdrückte die Freisetzung von IL-1β und IL-18 über eine c-Fos/NLRP3/Caspase-1-Kaskade und identifizierte damit eine mechanistisch neuartige entzündungshemmende Achse in der menschlichen Mikroglia. HMC3-Zellen dienten zudem als Modell zur Untersuchung der Mikroglia-Polarisierung als Reaktion auf phytoöstrogenhaltige Pflanzenextrakte, was ihren Nutzen bei der Wirkstoffforschung für neurodegenerative Erkrankungen weiter ausbaut. [10] [11]

Virologie und Infektionen des Zentralnervensystems

HMC3-Zellen haben sich aufgrund ihres menschlichen Ursprungs und ihrer Rolle als Modell für die erste Verteidigungslinie der Mikroglia im Zentralnervensystem als äußerst vielseitig für die Untersuchung viraler Neuroinfektionen erwiesen. Martinez Viedma und Pickett verglichen die Wirtsreaktion von HMC3-Mikrogliazellen und JEG-3-Plazentazellen auf eine Zika-Virus-Infektion anhand eines Panels von 84 Genen des angeborenen und adaptiven Immunsystems, deren Expression 24 und 72 Stunden nach der Infektion profiliert wurde. [12] Die beiden Zelltypen wiesen unterschiedliche Sätze differentiell exprimierter Gene auf, und die Signalweganalyse zeigte, dass die TLR7/8-Signalübertragung in den Mikrogliazellen unterdrückt war, während sie in den Plazentazellen aktiviert war – eine Divergenz, die anschließend durch siRNA-Experimente untersucht wurde. Die Studie etablierte HMC3-Zellen als geeignete Plattform für die Transkriptomik von Wirt-Erreger-Interaktionen in der Virologie des Zentralnervensystems.

Zhang und Kollegen nutzten mit BoDV-1 infizierte HMC3-Zellen, um nachzuweisen, dass miR-146a die Virusreplikation fördert, indem es die Signalachse des angeborenen Immunsystems IRAK1/TRAF6/NF-κB unterdrückt. [13] Dieser Befund lieferte mechanistische Einblicke darin, wie ein hochneurotropes RNA-Virus die antiviralen Reaktionen der Mikroglia umgeht. In einem separaten Infektionsmodell wiesen Angel-Ambrocio und Kollegen erstmals nach, dass das humane Rhinovirus seinen gesamten Viruszyklus in HMC3-Zellen durchläuft, womit Mikroglia als potenzielles zelluläres Reservoir für Rhinovirus-assoziierte Komplikationen im ZNS identifiziert wurden. [14] Diese Zelllinie unterstützt zudem die Replikation des Chikungunya-Virus ohne nennenswerten Verlust der Lebensfähigkeit bis zu 72 Stunden nach der Infektion. [19]

Sharma und Kollegen identifizierten Prohibitin 1/2 als mutmaßlichen Eintrittsrezeptor für das Dengue-Virus Serotyp 3 in mikroglialen CHME-3-Zellen – ein Synonym für HMC3 – unter Verwendung von Virus-Overlay-Proteinbindungsassays, LC-MS/MS-Proteomik, siRNA-Knockdown und Co-Immunpräzipitation. [15] Bemerkenswerterweise wurde dieselbe Abhängigkeit in neuronalen SH-SY5Y-Zellen festgestellt, nicht jedoch in astroglialen U-87-MG-Zellen, was darauf hindeutet, dass der Eintrittsweg zelltypspezifisch ist. Insgesamt unterstreichen diese virologischen Studien die Eignung von HMC3-Zellen als breit einsetzbares menschliches Mikroglia-Modell zur Untersuchung der Pathogenese und der Strategien zur Immunumgehung neurotropischer Viren.

Mikroumgebung von Glioblastomen

HMC3-Zellen wurden als Modell für gliomassoziierte Mikroglia eingesetzt, um zu untersuchen, wie Glioblastom-Tumorzellen den entzündlichen Phänotyp der Mikroglia vereinnahmen. Li und Kollegen zeigten, dass die Co-Kultivierung von Temozolomid-resistenten Glioblastomzellen mit HMC3-Zellen die M2-Polarisierung der HMC3-Zellen förderte und die Sekretion der tumorfördernden Zytokine TGF-β und IL-6 erhöhte. [16] Diese Polarisierung stand im Zusammenhang mit dem lncRNA-Schnittpunkt SNHG15/miR-627-5p/CDK6, und der CDK4/6-Inhibitor Palbociclib reduzierte die M2-Marker und überwand gleichzeitig die Temozolomid-Resistenz in aus Patienten gewonnenen Xenotransplantatmodellen.

Diese Erkenntnisse machen HMC3-Zellen zu einem relevanten humanen Modell für die Untersuchung des Beitrags der Mikroglia zur immunsuppressiven Tumormikroumgebung des Glioblastoms. Die Möglichkeit, die Wechselwirkung zwischen Mikroglia und Glioblastom in vitro mithilfe von HMC3-Zellen zu modellieren, bietet ein gut handhabbares System zur Identifizierung therapeutischer Ziele, die gleichzeitig die Resistenz der Tumorzellen und die Immunevasion bekämpfen. [16]

Neuroprotektive Wirkstoffe und Arzneimittelpharmakologie

HMC3-Zellen wurden in großem Umfang zum Screening neuroprotektiver Wirkstoffe und zur Charakterisierung ihrer Wirkmechanismen in menschlichen Mikroglia eingesetzt. Martínez Leo und Segura Campos untersuchten Peptidfraktionen aus Salvia-hispanica-Samen auf ihre neuroprotektive Wirkung in HMC3-Zellen und stellten fest, dass die 1–3-kDa-Fraktion die Bildung reaktiver Sauerstoffspezies um 51,3 % reduzierte und die Freisetzung von Stickstoffmonoxid, TNF-alpha und IL-6, was einer Gesamtschutzwirkung von 79,0 % entspricht. [17] Diese Art von Studie veranschaulicht, wie HMC3-Zellen ein schnelles, für den Menschen relevantes Screening von bioaktiven Verbindungen aus Lebensmitteln ermöglichen.

Ma’arif und Kollegen führten zwei verwandte Studien unter Verwendung von HMC3-Zellen durch, um pflanzliche Phytoöstrogene aus Blättern von Marsilea crenata zu bewerten. Die n-Butanol-Fraktion reduzierte die MHC-Klasse-II-Expression in Interferon-gamma-aktivierten Zellen, was mit einer Hemmung der klassischen M1-Aktivierung übereinstimmt, obwohl die berichtete Dosis-Wirkungs-Beziehung nicht monoton war. [10] Ein 96-prozentiger Ethanolextrakt erhöhte die Expression des M2-Markers Arginase-1; dieselbe Studie berichtete über eine Abnahme der Expression des aktivierten Östrogenrezeptors beta bei 125 und 250 ppm – ein Ergebnis, das im Widerspruch zum Titel der Arbeit steht und als ungeklärt betrachtet werden sollte. [11] Beide Studien nutzten das gut charakterisierte Interferon-gamma-Polarisationsprotokoll in HMC3-Zellen, um eine potenzielle phytoöstrogene Neuroprotektion bei postmenopausaler Neuroentzündung zu untersuchen.

Im Bereich der Biomaterialien und des Tissue Engineering nutzten Venkateswarlu und Kollegen lebende HMC3-Zellen, die auf elektrogesponnenen Gerüstmatrizen kultiviert wurden, um mithilfe der laserabtastenden Konfokalmikroskopie einen Arbeitsablauf für die volumetrische Echtzeit-Bildgebung von zytosolischen Kalziumoszillationen zu entwickeln. [18] Diese Arbeit erweiterte die Anwendung von HMC3-Zellen über die klassische Pharmakologie hinaus auf die Prüfung von Biomaterialien der nächsten Generation und verdeutlichte damit die Vielseitigkeit dieser Zelllinie in verschiedenen technologischen Kontexten der neurowissenschaftlichen Forschung.

Schlussfolgerung

HMC3-Zellen – der humane Mikroglia-Klon 3 – haben sich als grundlegendes In-vitro-Modell für neuroinflammatorische Erkrankungen, die Alzheimer-Krankheit, neurodegenerative Erkrankungen, die Virologie des Zentralnervensystems, die Erforschung der Tumormikroumgebung bei Glioblastomen sowie die Entdeckung neuroprotektiver Wirkstoffe etabliert. Die aus menschlichem fötalem Hirngewebe gewonnene und durch SV40-Transfektion immortalisierte Zelllinie exprimiert wichtige Mikroglia-Marker und reagiert auf ein definiertes Spektrum an entzündlichen, pharmakologischen und infektiösen Reizen. Studien wie die von Baek und Kollegen durchgeführte Arbeit zu BET-Inhibitoren haben gezeigt, wie leistungsfähig diese Zelllinie bei der Identifizierung therapeutisch nutzbarer Ziele bei der Neuroentzündung durch menschliche Mikroglia ist. Von grundlegenden mechanistischen Untersuchungen zu reaktiven Sauerstoffspezies und der NLRP3-Inflammasom-Signalübertragung bis hin zu angewandten Screenings pflanzlicher neuroprotektiver Wirkstoffe und Tests mit gerüstbasierten Biomaterialien bieten HMC3-Zellen eine außergewöhnliche Vielseitigkeit – vorausgesetzt, ihre dokumentierten Einschränkungen hinsichtlich der Biologie von TNF-alpha, Stickstoffmonoxid und NOX2 werden bei der Versuchsplanung berücksichtigt. Forscher, die nach einem validierten, skalierbaren und vollständig humanen Mikroglia-Modell suchen, werden in HMC3-Zellen eine wertvolle Ressource finden, um das Verständnis der Immunität und der Erkrankungen des Gehirns voranzutreiben. Um HMC3-Zellen zu bestellen oder weitere Informationen zu den Produktspezifikationen anzufordern, besuchen Sie cytion.com.

Wichtige Veröffentlichungen

1. Janabi N, Peudenier S, Héron B (1995) Etablierung humaner Mikroglia-Zelllinien nach Transfektion primärer Kulturen embryonaler Mikroglia-Zellen mit dem großen T-Antigen von SV40. Neuroscience Letters. PMID: 7478261
2. Li B, Bedard K, Sorce S (2009) Die NOX4-Expression in menschlichen Mikrogliazellen führt zur konstitutiven Bildung reaktiver Sauerstoffspezies und zur konstitutiven IL-6-Expression. Journal of Innate Immunity. PMID: 20375612
3. Dello Russo C, Cappoli N, Coletta I (2018) Die humane Mikroglia-Zelllinie HMC3: Wo stehen wir? Eine systematische Literaturübersicht. Journal of Neuroinflammation. PMID: 30200996
4. Cappoli N, Mezzogori D, Tabolacci E (2019) Der mTOR-Kinase-Inhibitor Rapamycin verstärkt die Expression und Freisetzung des proinflammatorischen Zytokins Interleukin 6 und moduliert so die Aktivierung menschlicher Mikrogliazellen. EXCLI Journal. PMID: 31645839
5. Li H, Zhang X, Chen M (2018) Dexmedetomidin hemmt Entzündungen in Mikrogliazellen unter Stimulation durch LPS und ATP über c-Fos/NLRP3/Caspase-1-Kaskaden. EXCLI Journal. PMID: 29743866
6. Baek M, Yoo E, Choi HI (2021) Der BET-Inhibitor dämpft die Entzündungsreaktion und die Zellmigration in der menschlichen Mikroglia-Zelllinie HMC3. Scientific Reports. PMID: 33893325
7. Nasi M, De Gaetano A, Bianchini E (2020) Mit mitochondrialen Schäden assoziierte molekulare Muster stimulieren die Produktion reaktiver Sauerstoffspezies in menschlichen Mikrogliazellen. „Molecular and Cellular Neurosciences“. PMID: 32828963
8. Lindberg C, Hjorth E, Post C (2005) Zytokinproduktion durch eine menschliche Mikroglia-Zelllinie: Auswirkungen von Beta-Amyloid und Alpha-Melanozyten-stimulierendem Hormon. Neurotoxicity Research. PMID: 16371321
9. González-Prieto M, Gutiérrez IL, García-Bueno B (2021) Die CX3CR1-Produktion in Mikroglia ist bei der Alzheimer-Krankheit erhöht und wird durch Noradrenalin reguliert. Glia. PMID: 32662924
10. Ma'arif B, Mirza DM, Hasanah M (2020) Antineuroentzündliche Wirkung der n-Butanol-Fraktion von Marsilea crenata Presl. in der Mikroglia-Zelllinie HMC3. Journal of Basic and Clinical Physiology and Pharmacology. PMID: 31967965
11. Ma'arif B, Agil M, Laswati H (2020) Die Steigerung der Arg1- und der Expression von aktiviertem ERβ in der Mikroglia-Zelllinie HMC3 durch Induktion mit einem 96-prozentigen Ethanolextrakt aus Blättern von Marsilea crenata Presl. Journal of Basic and Clinical Physiology and Pharmacology. PMID: 31981453
12. Martinez Viedma MDP, Pickett BE (2018) Charakterisierung der unterschiedlichen Auswirkungen einer Zika-Virus-Infektion in Plazenta- und Mikrogliazellen. Viruses. PMID: 30453684
13. Zhang X, Guo Y, Xu X (2019) miR-146a fördert die Replikation des Borna-Virus 1 über den IRAK1/TRAF6/NF-κB-Signalweg. Virus Research. PMID: 31330207
14. Angel-Ambrocio AH, Bautista-Carbajal P, García-León ML (2020) Mikroglia-HMC3-Zellen sind hochgradig anfällig für eine Rhinovirus-Infektion. Virus Research. PMID: 32768491
15. Sharma A, Vasanthapuram R, M Venkataswamy M (2020) Prohibitin 1/2 vermittelt das Eindringen von Dengue-3 in menschliche Neuroblastomzellen (SH-SY5Y) und Mikrogliazellen (CHME-3). Journal of Biomedical Science. PMID: 32306962
16. Li Z, Zhang J, Zheng H (2019) Die Modulation des lncRNA-SNHG15/CDK6/miR-627-Signalwegs durch Palbociclib überwindet die Temozolomid-Resistenz und reduziert die M2-Polarisierung von gliomassoziierten Mikroglia beim Glioblastoma multiforme. Journal of Experimental & Clinical Cancer Research: CR. PMID: 31462285
17. Martínez Leo EE, Segura Campos MR (2020) Neuroprotektive Wirkung von Peptidfraktionen aus Salvia hispanica auf die proinflammatorische Modulation von HMC3-Mikrogliazellen. Journal of Food Biochemistry. PMID: 32207175
18. Venkateswarlu K, Suman G, Dhyani V (2020) Dreidimensionale Bildgebung und Quantifizierung von zytosolischen Kalziumoszillationen in Echtzeit in Mikrogliazellen, die auf elektrogesponnenen Matrizen kultiviert wurden, unter Verwendung der konfokalen Laserscanning-Mikroskopie. Biotechnology and Bioengineering. PMID: 32557561
19. Qadri SW, Kumar N, Santhoshkumar R (2022) Infektion der menschlichen Mikroglia-Zelllinie CHME-3 zur Untersuchung der Neuropathogenese des Chikungunya-Virus. Journal of Neurovirology. PMID: 35352315