발행일: 2023년 | 최종 검토일: 2026년 5월

U937 세포 - 단핵구 백혈병 연구 및 발전의 모델

생물의학 연구에서 널리 활용되는 체외 모델인 U937 세포주는 전단핵구 계통에서 유래되었으며, 골수성 세포의 세포 역학에 대한 귀중한 통찰력을 제공합니다. 이 글에서는 특히 급성 골수성 백혈병(AML)의 맥락에서 면역 세포의 분자적 기전과 신호 전달 경로를 이해하는 데 필수적인 U937 세포주의 기원, 일반적인 특성 및 다양한 응용 분야에 대해 심도 있게 다룹니다.

U937 세포의 기원 및 일반적 특성

이 섹션에서는 U937 세포주의 기원과 기본 특성에 대해 설명합니다. U937 백혈병 세포주의 본질, 세포적 정체성, 유래, 그리고 이를 연구의 핵심 모델로 만드는 주요 특징들을 알아보실 수 있습니다.

1976년 Sundstrom과 Nilsson이 전신성 조직구 림프종을 앓고 있던 37세 백인 남성의 흉막삼출액에서 확립한 U937 세포는 독특한 전단핵구형 표현형을 나타냅니다 [1]. 이 세포들은 단핵구-대식세포 유형에 전형적인 형태를 띠고 있으며, 둥근 모양을 하고 평균 직경이 약 14 μm이고, 면역학 연구에서 중요한 역할을 하는 인간 DC-SIGN 단백질과 같은 표면 마커를 특징으로 합니다. U937 세포주는 특정 자극에 노출되었을 때 단핵구, 대식세포, 심지어 수지상 세포를 포함한 다양한 면역 세포로 분화할 수 있는 능력을 갖추고 있어, 세포 분화 과정을 탐구할 수 있는 역동적인 시스템을 제공한다는 점에서 큰 관심을 받고 있습니다.

U937의 세포적 특성은 또한 아멜로제닌(amelogenin)을 발현하는 능력을 포함하는데, 아멜로제닌은 순환 전구 세포 및 비정상 염색체(특히 16번 염색체의 일부) 평가와 관련하여 자주 연구되는 표지자이며, 이는 U937이 ‘암 세포주 백과사전(Cancer Cell Line Encyclopedia)’ 내에서 풍부한 자원으로 자리매김하는 근거가 됩니다. 3D 세포 배양 및 첨단 이미징과 같은 기술을 통해 U937 세포는 생체 내와 유사한 환경을 제공하므로, 연구자들은 보다 생리학적으로 관련성이 높은 환경에서 세포의 행동과 상호작용을 관찰할 수 있습니다.

의학 실험실에서 배양된 적혈구와 단핵구.

U937 세포주: 배양 정보

U937 세포 배양에 관한 다음 핵심 사항을 파악하면 작업을 쉽고 효율적으로 진행할 수 있습니다. 다음 내용을 알아보겠습니다: U937 세포의 배양 배수 시간은 얼마인가요? U937 세포주는 부착형인가요, 현탁형인가요? U937 배지는 무엇인가요? U937 세포는 어떻게 배양하나요?

U937 세포 배양의 핵심 사항

세포 수 배가 시간:

U937 세포의 평균 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배양 배

부착형 또는 현탁형:

U937 대식세포는 둥근 모양을 띠며 현탁 배양에서 증식합니다.

접종 밀도:

U937 세포의 경우 1 × 10^⁵ 세포/mL의 접종 밀도를 권장합니다. 현탁 세포의 경우 패싱 용액이 필요하지 않습니다. 신선한 배지로 희석한 후 세포 수를 계수한 뒤, 필요한 세포 밀도로 새로운 플라스크에 접종합니다.

배양 배지:

U937 세포 배양은 RPMI 1640 배지에서 유지됩니다. 이 배지에는 최적의 세포 성장을 위해 2.0 mM L-글루타민, 2.0 g/L NaHCO₃, 2.0 g/L L-글루코스 및 10% FBS가 첨가됩니다. 배지는 주 1~2회 교체합니다. 

배양 조건 (온도, CO₂):

U937 세포 배양은 이상적인 성장을 위해 5% CO₂가 공급되는 37°C의 가습 인큐베이터가 필요합니다.

보관:

U937 세포는 세포 생존력을 장기간 유지하기 위해 액체 질소의 기상 또는 -150°C 이하의 온도에서 보관합니다.

동결 과정 및 배지:

인간 대식세포주 U937을 동결할 때는 CM-1 또는 CM-ACF 동결 배지를 사용합니다. 세포 생존율을 최대한 유지하기 위해 서서히 온도를 1°C씩 낮추는 저속 동결 방법을 권장합니다.

해동 과정:

동결된 바이알은 작은 얼음 덩어리만 남을 때까지 37°C 수조에 보관합니다. 세포에 신선한 배지를 첨가한 후 원심분리합니다. 배지를 버리고 세포 펠릿을 재현탁시킨 후 새로운 플라스크에 옮깁니다. U937 세포는 동결 후 비교적 빠른 회복력을 보입니다.

생물안전 등급:

U937 세포 배양에는 생물안전 등급 1 실험실 환경을 권장합니다.

서로 다른 세포 밀도에서 현탁 배양된 U-937.

Cytion의 추가 자료

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U937 세포의 장점과 단점

U937 세포는 장단점이 독특하게 공존하여 이상적인 연구 도구로 활용됩니다. U937 세포 배양의 주요 장단점에 대해서는 아래에서 설명합니다.

장점

U937 세포주의 주요 장점은 다음과 같습니다.

• 높은 안정성: U937 세포주는 1차 혈액 백혈병 세포에 비해 조직구 기원을 가지고 있어 높은 안정성을 보입니다. 또한, 이 세포들은 무기한 배양이 가능하며 유전적으로 균일하므로 연구에 유용한 모델로 활용됩니다.
• 분화 능력: U937 세포는 자극을 받으면 단핵구, 대식세포 또는 수지상 세포와 같은 다른 면역 세포로 분화할 수 있는 능력을 가지고 있습니다. 이는 면역 반응 생성에 관여하는 세포적 기전을 이해하는 데 도움이 됩니다.
• 관리 용이성: U937 세포는 연구실에서 배양 및 관리가 용이합니다. U937 세포를 배양하는 데 따라야 할 복잡한 절차나 프로토콜은 없습니다.

단점

다음은 U937 세포주와 관련된 몇 가지 단점입니다.

• 염색체 이상: U937 세포는 전좌를 포함한 염색체 이상을 가지고 있습니다. 이는 실험 결과 및 결과의 재현성에 영향을 미칠 수 있습니다.

면역학 및 혈액학 연구를 위한 U937 단핵구 세포주

연구 분야에서 U937 세포주의 활용

조직구 림프종 세포주인 U937 세포는 다양한 생물학적 연구 분야에서 귀중한 모델로 활용됩니다. 이 세포주는 특정 조건 하에서 대식세포 유사 세포로 분화할 수 있는 능력 덕분에, 골수계 세포 연구, 특히 대식세포 모델로서 그 가치가 높이 평가받고 있습니다. U937 세포주는 식세포 활동 및 사이토카인의 신경생물학을 포함한 대식세포 기능 연구를 용이하게 하며, 이는 염증 반응과 면역 조절을 이해하는 데 매우 중요합니다. 또한 이 세포주는 1차 단핵구와 유사한 특성을 나타내므로, 연구자들은 1차 세포에서 나타나는 변동성 없이 면역 세포 행동의 미묘한 차이를 조사할 수 있습니다.

• 세포유전학: 세포유전학적 특성 분석 분야에서 U937 세포는 11번 염색체와 16번 염색체의 일부, 특히 중심체 포획 및 상동 염색체의 거동을 연구하는 데 중추적인 역할을 해왔습니다. 연구자들은 이 세포를 활용하여 유전체 재구성 및 유전체 불안정성을 연구하며, 이는 U937 세포가 유래된 조직구 림프종을 포함하여 암 진행의 기본 원리를 이해하는 데 필수적이다. 이 세포주는 정확한 핵형 정보를 제공하므로, 염색체 이상 및 재배열된 염색체, 특히 20번 염색체 재배열과 관련된 현상을 연구하는 데 탁월한 도구입니다.
• 단핵구/대식세포 생물학: U937 세포주는 단핵구와 대식세포의 기능 및 조절 기전을 규명하는 주요 모델로 활용됩니다. 여기에는 식작용, 항원 제시, 사이토카인 생성 등의 측면을 탐구하는 것이 포함됩니다. 특히, 2023년에 발표된 한 연구에서는 U937 세포를 활용하여 글리코마크로펩타이드가 인간 대식세포의 염증 반응에 미치는 영향을 조사했습니다. 이 연구는 글리코마크로펩타이드의 항염증 특성을 강조하며, 해당 세포 내 사이토카인 수치의 감소를 입증했습니다 [2].
• 암 연구: 종양학 분야에서 U937 세포는 암의 기저에 있는 세포적 메커니즘과 신호 전달 경로를 규명하는 데 중요한 역할을 합니다. 또한 항암제 스크리닝 및 새로운 암 치료법 평가에 있어 핵심적인 역할을 합니다. 이러한 응용 사례를 반영하여, 한 연구에서는 U937 골수성 백혈병 세포주를 사용하여 신선한 케일 주스와 찐 케일 주스의 항암 효과를 평가했다. 이 연구 결과에 따르면, 케일 주스는 카스파제 의존적 경로를 통해 암세포의 세포사멸 촉진 활동을 유도하는 것으로 나타났다 [3].
• 독성학 연구: U937 세포는 환경 오염 물질 및 다양한 화학 물질의 세포 독성 효과를 조사하는 데에도 활용됩니다. 예를 들어, 한 연구에서는 폴리에틸렌 미세 플라스틱의 잠재적 세포 독성 효과를 평가하기 위해 U937 세포주를 비롯한 여러 세포주를 사용했습니다 [4]. 이 연구를 비롯한 여러 연구는 독성학 분야에서 U937 세포의 중요성을 강조하며, 물질이 인간 단핵구 세포와 어떻게 상호작용하는지, 그리고 이것이 인체 건강에 미칠 수 있는 잠재적 영향을 이해하기 위한 모델을 제공합니다.

연구자들은 공초점 레이저 스캐닝 현미경을 활용하여 U937 세포의 식세포 활성을 시각화하고 정량화할 수 있으며, 이는 감염원을 포함한 다양한 자극에 대한 반응의 표현형 분석에 도움을 줍니다. 세포주 온톨로지와 정확한 핵형 정보는 이러한 연구의 정확성을 한층 더 높여줍니다.

U937 세포: 연구 논문

다음은 U937 세포를 다룬 흥미롭고 주목할 만한 연구 논문들입니다.

마그노플로린은 U937 대식세포에서 MyD88 의존적 경로를 통해 LPS에 의해 활성화된 전염성 반응을 증강시킨다

『Planta Medica』(2018)에 게재된 이 연구는 Tinospora crispa 식물에서 추출한 주요 생리활성 대사산물이 U937 대식세포의 면역 반응을 증강시키는 데 높은 잠재력을 가지고 있음을 제안했다.

Peganum harmala 종자 추출물이 U937 단핵구 및 대식세포의 산화질소에 미치는 영향

이 연구 논문은 2020년 『International Journal of Medical Laboratory』에 게재되었다. 이 연구에서 연구진은 Peganum harmala 종자 추출물이 U937 단핵구 및 대식세포의 일산화질소 생성에 미치는 잠재적 영향을 평가했다.

인간 유래 세포주에서 폴리에틸렌 미세플라스틱의 잠재적 독성 평가

『Science of the Total Environment』(2022)에 게재된 이 연구는 환경 오염 물질, 즉 폴리에틸렌 미세플라스틱이 U937, THP-1 및 기타 세 가지 인간 세포주에 미치는 잠재적 세포 독성 효과를 평가했다.

Vitex trifolia L. 잎 추출물 및 식물성 성분이 인간 U937 대식세포의 사이토카인 생성에 미치는 영향

이 연구는 2020년 『BMC Complementary Medicine and Therapies』 저널에 게재되었다. 본 연구는 Vitex trifolia L. 식물 잎에서 추출한 다양한 추출물이 U937 대식세포의 사이토카인 생성에 미치는 영향을 조사하였다.

저선량 이온화 방사선 노출은 체외 인간 1차 각질세포 및 U937 세포주에서 세포 주기 및 단백질 합성 경로를 억제한다. PLOS One 저널에 게재된 이 논문 (2018)는 U937 세포주와 원발성 각질세포에서 저선량 이온화 방사선의 잠재적 영향을 조사했습니다.

 

U937 세포주 관련 자료: 프로토콜, 동영상 등

U937 세포는 연구 분야에서 광범위하게 사용되는 도구입니다. U937 세포의 배양 및 분화 프로토콜을 설명하는 유용한 자료들은 다음과 같습니다:

• U937 분화 프로토콜: 이 문서에는 U937 세포를 분화시키는 프로토콜이 포함되어 있습니다. 또한, U937 인간 골수성 백혈병 세포를 배양하는 프로토콜도 수록되어 있습니다.
• 현탁 세포의 재배양: 이 동영상은 U937과 같은 현탁 세포주의 재배양에 대한 일반적인 프로토콜을 보여줍니다.
• U937 세포주: 이 웹사이트에는 U937 세포에 대한 많은 정보가 수록되어 있습니다. 여기에는 U937 단핵구 및 대식세포의 재배양, 동결 및 해동 프로토콜이 설명되어 있습니다.

U937 세포주 연구 활용 관련 자주 묻는 질문

참고문헌

1. Chanput, W., V. Peters, H. Wichers, “THP-1 및 U937 세포. 식품 생리활성 성분이 건강에 미치는 영향: 체외 및 생체외 모델”, 2015: 147-159쪽.
2. Córdova-Dávalos, L.E. 외, “U937 대식세포의 염증 반응에 대한 글리코마크로펩타이드의 보호 효과.” 《Foods》, 2023. 12(7): p. 1528.
   
3. 펭푸아그, S., S. 분팡락, 및 Y. 수완웡, 신선한 및 찐 중국 케일 주스가 U937 세포주에 미치는 항백혈병 효과 및 카스파제 의존적 경로를 통한 세포사멸 촉진 효과. Foods, 2023. 12(7): p. 1471.
4. Gautam, R. 외, 인간 유래 세포주에서 폴리에틸렌 미세플라스틱의 잠재적 독성 평가. Science of the Total Environment, 2022. 838: p. 156089.
5. Chanput, W., J.J. Mes, 및 H.J. Wichers, THP-1 세포주: 면역 조절 접근법을 위한 체외 세포 모델. International immunopharmacology, 2014. 23(1): p. 37-45.