公開日：2023年 | 最終更新日：2026年5月

U937細胞 - 単球性白血病の研究モデルとその進展

生物医学研究において広く利用されているin vitroモデルであるU937細胞株は、前単球系に由来し、骨髄系細胞の細胞動態に関する貴重な知見を提供しています。 本記事では、免疫細胞、特に急性骨髄性白血病（AML）における分子メカニズムやシグナル伝達経路の理解に不可欠なU937細胞株の起源、一般的な特性、および多様な応用について詳しく解説します。

U937細胞の由来と一般的な特性

このセクションでは、U937細胞株の由来と基本的な特性について解説します。U937白血病細胞株の本質、細胞の同定、由来、そして研究において極めて重要なモデルとなっている主な特徴について理解を深めることができます。

U937細胞は、1976年にSundstromとNilssonによって、汎発性組織球性リンパ腫を患う37歳の白人男性の胸水から樹立されたもので、独特な前単球性表現型を示しています[1]。 これらの細胞は、単球・マクロファージ細胞タイプに典型的な形態を呈しており、円形の構造を持ち、平均直径は約14 μmです。また、免疫学的研究におけるその役割に不可欠なヒトDC-SIGNタンパク質などの表面マーカーを特徴としています。 U937細胞株は、特定の刺激にさらされると、単球、マクロファージ、さらには樹状細胞を含む様々な免疫細胞へと分化できる能力を有しており、細胞分化プロセスを解明するための動的なシステムとして大きな関心を集めている。

U937の細胞レパートリーには、アメロゲニンを発現する能力も含まれています。アメロゲニンは、循環前駆細胞や、特に16番染色体の一部に関する異常染色体の評価の文脈で頻繁に研究されるマーカーであり、これが「がん細胞株百科事典（Cancer Cell Line Encyclopedia）」におけるU937の貴重なリソースとしての地位を裏付けています。 3D細胞培養や高度なイメージング技術などを通じて、U937細胞は生体内に近い環境を提供し、研究者がより生理学的に適切な環境下で細胞の挙動や相互作用を観察することを可能にしています。

医療検査室で培養された赤血球と単球。

U937細胞株：培養情報

U937細胞の培養に関する以下の重要なポイントを知っておくことで、作業をスムーズかつ効率的に進めることができます。ここでは、U937細胞の倍加時間はどれくらいか、U937細胞株は付着性か浮遊性か、U937用培地とは何か、U937細胞の培養方法はどのようなものかについて解説します。

U937細胞の培養における重要なポイント

細胞数倍加時間：

U937細胞の平均増殖倍加時間は36時間です。ただし、48時間から72時間の範囲で変動する場合があります。

付着性か浮遊性か：

U937マクロファージは球形をしており、浮遊培養で増殖します。

播種密度：

U937細胞には、1 × 10^⁵細胞/mLの播種密度が推奨される。浮遊細胞の場合、継代用溶液は不要である。新鮮な培地で希釈し、細胞数を計数する。その後、必要な細胞密度で新しいフラスコに播種する。

培養液：

U937細胞の培養にはRPMI 1640培地を使用します。この培地には、最適な細胞増殖のために、2.0 mM L-グルタミン、2.0 g/L NaHCO₃、2.0 g/L L-グルコース、および10% FBSが添加されています。 培地の交換は週に1～2回行います。 

培養条件（温度、CO₂）：

U937細胞培養の理想的な増殖には、37°Cの加湿インキュベーターおよび5%のCO₂供給が必要である。

保存：

U937細胞は、細胞の生存能力を長期にわたり維持するため、液体窒素の気相中、または-150°C以下の温度で保存されます。

凍結手順および培地：

ヒトマクロファージ細胞株U937の凍結には、CM-1またはCM-ACF凍結培地を使用します。細胞の生存率を最大限に維持するため、緩慢凍結法（温度を1°Cずつ段階的に下げる方法）が推奨されます。

解凍手順：

凍結したバイアルを、小さな氷の塊が残るまで37°Cの水浴中に置きます。細胞に新鮮な培地を加え、遠心分離を行います。培地を廃棄し、細胞ペレットを再懸濁して新しいフラスコに移します。U937細胞は、凍結からの回復が比較的速いという特徴があります。

バイオセーフティレベル：

U937細胞の培養には、バイオセーフティレベル1の実験室環境が推奨されます。

異なる細胞密度での懸濁培養中のU-937。

Cytionのその他のリソース

Cytionは、細胞培養コミュニティ向けの独立した欧州の細胞バンクおよび知識リソースです。当社は、真正性が確認され、マイコプラズマ検査済みの細胞株に加え、検証済みの培養試薬、プロトコル、および科学的ガイダンスを提供しています。細胞培養技術、細胞株の特性、実験室でのベストプラクティスに関する詳細なガイドについては、当社の「ナレッジハブ」をご覧ください。

細胞株の選定、培養条件、実験設計に関するご質問がございましたら、当社の科学チームがサポートいたします。cytion.comにアクセスして、当社の細胞株および試薬の全ラインナップをご覧ください。

U937細胞の長所と短所

U937細胞には、理想的な研究ツールとなるような独自の長所と短所が混在しています。以下では、U937細胞培養の主な長所と短所について解説します。

長所

U937細胞株の主な利点は以下の通りです：

• 高い安定性：U937細胞株は、初代血液白血病細胞と比較して、組織球由来であるため高い安定性を示します。さらに、これらの細胞は半永久的に培養可能であり、遺伝的にも均一であるため、研究における便利なモデルとして機能します。
• 分化能：U937細胞は、刺激を受けると単球、マクロファージ、樹状細胞などの他の免疫細胞へと分化できる能力を持っています。これは、免疫応答の生成に関与する細胞メカニズムの理解に役立ちます。
• 維持が容易：U937細胞は、研究室での培養および維持が容易です。U937細胞の培養に際して、複雑な手順やプロトコルに従う必要はありません。

デメリット

U937細胞株に関連するデメリットを以下に示します。

• 染色体異常：U937細胞は、転座を含む染色体異常を有しています。これは、実験結果や結果の再現性に影響を与える可能性があります。

U937：免疫学および血液学研究用の単球由来細胞株

研究におけるU937細胞株の応用

組織球性リンパ腫細胞株であるU937細胞は、様々な生物学的研究において極めて貴重なモデルとして活用されています。特に、特定の条件下でマクロファージ様細胞へ分化できる特性から、骨髄系細胞、とりわけマクロファージの研究モデルとして高く評価されています。 U937細胞株は、炎症反応や免疫調節の理解に不可欠な、貪食活性やサイトカインの神経生物学を含むマクロファージ機能の解析を容易にします。また、この細胞株は初代単球と類似した特性を示すため、研究者は初代細胞に見られる変動性なしに、免疫細胞の挙動の微妙な違いを調査することができます。

• 細胞遺伝学：細胞遺伝学的特性評価の分野において、U937細胞は、第11染色体および第16染色体の一部、特にセントロメア捕捉や相同染色体の挙動に関する研究において極めて重要な役割を果たしてきました。 研究者たちは、U937細胞が由来する組織球性リンパ腫を含む、がんの進行の基礎を理解するために不可欠な、ゲノム再編成やゲノム不安定性の解明に、これらの細胞を活用しています。 この細胞株は正確な核型情報を提供するため、染色体の異常や再構成された染色体、特に第20染色体の再構成を伴うものを研究するための優れたツールとなっています。
• 単球／マクロファージの生物学：U937細胞株は、単球およびマクロファージの機能と制御を解明するための主要なモデルとして機能している。これには、貪食作用、抗原提示、サイトカイン産生などの側面の解明が含まれる。 特に、2023年の研究では、U937細胞を用いて、グリコマクロペプチドがヒトマクロファージ細胞の炎症反応に及ぼす影響が検討されました。この研究は、グリコマクロペプチドの抗炎症特性を強調し、これらの細胞内でのサイトカインレベルの低下を実証しました [2]。
• がん研究：腫瘍学の分野において、U937細胞は、がんの根底にある細胞メカニズムやシグナル伝達経路を解明する上で重要な役割を果たしている。また、抗がん剤のスクリーニングや新規がん治療法の評価においても極めて重要である。 この応用例として、ある研究ではU937骨髄性白血病細胞株を用いて、生および蒸したケールジュースの抗がん効果を評価した。この研究の結果、ケールジュースがカスパーゼ依存性経路を介してがん細胞のアポトーシス促進活性を誘導することが示された[3]。
• 毒性学研究：U937細胞は、環境汚染物質や様々な化学物質の細胞毒性を調査するためにも用いられている。例えば、ある研究では、ポリエチレン製マイクロプラスチックの潜在的な細胞毒性を評価するために、他の細胞株とともにU937細胞株が使用された[4]。 この研究をはじめとする一連の研究は、毒性学におけるU937細胞の重要性を浮き彫りにしており、物質がヒト単球系細胞とどのように相互作用し、それが人間の健康にどのような影響を及ぼす可能性があるかを理解するためのモデルを提供している。

共焦点レーザー走査顕微鏡を併用することで、研究者はU937細胞の貪食活性を可視化・定量化でき、病原体を含む様々な刺激に対する反応の表現型解析に役立てることができます。細胞株のオントロジーや正確な核型情報は、こうした研究の精度をさらに高めます。

U937細胞：研究論文

以下は、U937細胞を扱った興味深く注目すべき研究の一部です。

マグノフロリンは、U937マクロファージにおいてMyD88依存性経路を介してLPSによって活性化された炎症誘発性応答を増強する

『Planta Medica』（2018年）に掲載された本研究では、Tinospora crispa 植物から得られた主要な生物活性代謝物が、U937マクロファージにおける免疫応答を増強する高い可能性を秘めていることが示唆された。

Peganum harmala種子抽出物がU937単球およびマクロファージの一酸化窒素に及ぼす影響

この研究論文は、2020年に『International Journal of Medical Laboratory』誌に掲載された。本研究では、研究者らが、Peganum harmala種子抽出物がU937単球およびマクロファージにおける一酸化窒素産生に及ぼす潜在的な影響を評価した。

ヒト由来細胞株に対するポリエチレン微小プラスチックの潜在的な毒性の評価

『Science of the Total Environment』（2022年）に掲載された本研究では、環境汚染物質であるポリエチレン製マイクロプラスチックが、U937、THP-1、およびその他3つのヒト細胞株に及ぼす潜在的な細胞毒性効果を評価した。

Vitex trifolia L.の葉抽出物および植物成分がヒトU937マクロファージにおけるサイトカイン産生に及ぼす影響

本研究は2020年に『BMC Complementary Medicine and Therapies』誌に掲載された。本研究では、Vitex trifolia L.の葉から調製した様々な抽出物が、U937マクロファージにおけるサイトカイン産生に及ぼす影響を調査した。

低線量の電離放射線被ばくは、in vitroにおけるヒト初代ケラチノサイトおよびU937細胞株の細胞周期およびタンパク質合成経路を抑制する。PLOS One誌に掲載された本論文 （2018年）は、U937細胞株および初代ケラチノサイトにおける低線量電離放射線の潜在的な影響について検討した。

 

U937細胞株に関するリソース：プロトコル、動画など

U937細胞は、研究ツールとして広く利用されています。ここでは、U937細胞の培養および分化プロトコルを解説する有用なリソースをいくつか紹介します：

• U937分化プロトコル：この文書には、U937細胞を分化させるためのプロトコルが記載されています。さらに、ヒト骨髄性白血病細胞であるU937の培養プロトコルも含まれています
• 浮遊細胞の継代培養：これは、U937のような浮遊細胞株の継代培養に関する一般的なプロトコルを示す動画です。
• U937細胞株：このウェブサイトには、U937細胞に関する多くの情報が掲載されています。U937単球およびマクロファージの継代、凍結、解凍のプロトコルが説明されています。

U937細胞株の研究用途に関するよくある質問

参考文献

1. Chanput, W., V. Peters, and H. Wichers, 「THP-1およびU937細胞。食品由来の生物活性物質が健康に及ぼす影響：in vitroおよびex vivoモデル」, 2015年: p. 147-159.
2. Córdova-Dávalos, L.E. 他, 「U937マクロファージの炎症反応に対するグリコマクロペプチドの保護効果」. 『Foods』, 2023. 12(7): p. 1528.
   
3. Pungpuag, S., S. Boonpangrak, および Y. Suwanwong, 「生および蒸したチャイニーズケールのジュースがU937細胞株に及ぼす抗白血病効果、およびカスパーゼ依存性経路を介したアポトーシス誘導効果」. Foods, 2023. 12(7): p. 1471.
4. Gautam, R. 他, ヒト由来細胞株に対するポリエチレン微小プラスチックの潜在的な毒性の評価. Science of the Total Environment, 2022. 838: p. 156089.
5. Chanput, W., J.J. Mes, および H.J. Wichers, 「THP-1細胞株：免疫調節アプローチのためのin vitro細胞モデル」。International immunopharmacology, 2014. 23(1): p. 37-45.