บทนำ

เซลล์ HMC3, ซึ่งยังเป็นที่รู้จักในชื่อ Human Microglia Clone 3, CHME-3 หรือ CHME3 เป็นหนึ่งในสายเซลล์ไมโครเกลียของมนุษย์ที่ได้รับการใช้อย่างแพร่หลายที่สุดในการวิจัยด้านประสาทวิทยาศาสตร์ สายเซลล์นี้ถูกสร้างขึ้นในปี 1995 โดย Janabi, Peudenier, Héron และเพื่อนร่วมงาน ผ่านกระบวนการทำให้เซลล์มาโครฟาจที่สกัดจากสมองของตัวอ่อนมนุษย์กลายเป็นเซลล์อมตะ โดยอาศัยแอนติเจน T ขนาดใหญ่ของไวรัส SV40 [1] เซลล์ HMC3 ยังคงรักษาลักษณะหลักของไมโครเกลียไว้ ซึ่งรวมถึงการแสดงออกอย่างต่อเนื่องของโมเลกุล Iba-1 ที่จับกับแคลเซียมไอออน และการแสดงออกของแอนติเจน MHC คลาส II ที่ถูกกระตุ้นโดยอินเตอร์เฟอรอน-แกมมา [2] [3] ในฐานะเซลล์ภูมิคุ้มกันแบบธรรมชาติที่อาศัยอยู่ในระบบประสาทส่วนกลาง ไมโครเกลียมีบทบาทสำคัญในการเป็นตัวกลางของโรคการอักเสบของระบบประสาท โรคอัลไซเมอร์ และโรคเสื่อมของระบบประสาทอื่น ๆ ดังนั้น เซลล์ HMC3 จึงทำหน้าที่เป็นแพลตฟอร์มทดลองในหลอดทดลองของมนุษย์ที่ใช้งานได้ง่าย สำหรับการศึกษาการกระตุ้นไมโครเกลีย สารป้องกันระบบประสาท การติดเชื้อไวรัสในระบบประสาท และสภาพแวดล้อมจุลภาคของเนื้องอกกลิโอบลาสโตมา

จุดสำคัญที่ควรจดจำ

• เซลล์ HMC3 คือเซลล์ไมโครเกลียจากสมองทารกมนุษย์ที่ได้รับการทำให้เป็นเซลล์อมตะ โดยการถ่ายโอนแอนติเจน T ขนาดใหญ่ของไวรัส SV40
• สายเซลล์นี้แสดงการออกซิเจนของ Iba-1 อย่างต่อเนื่อง และเพิ่มการแสดงออกของ MHC class II เมื่อได้รับการกระตุ้นจากอินเตอร์เฟอรอน-แกมมา; รายงานเกี่ยวกับการแสดงออกของ CD14, CD11b และ CD68 มีความแตกต่างกันระหว่างห้องปฏิบัติการต่าง ๆ และควรตรวจสอบให้แน่ใจสำหรับแต่ละล็อตเฉพาะ
• เซลล์ HMC3 เป็นแบบจำลองในหลอดทดลองที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในการศึกษาโรคการอักเสบของระบบประสาท โรคอัลไซเมอร์ และโรคเสื่อมของระบบประสาท
• สายพันธุ์นี้มีความเสี่ยงต่อการติดเชื้อจากไวรัสหลายชนิดที่ชอบโจมตีระบบประสาท รวมถึงไวรัสซิกา ไวรัสโรคบอร์นา 1 ไวรัสชิคุนกุนยา และไวรัสไรโน
• เซลล์ HMC3 แสดงการออกซิเดชันของ NOX4 อย่างต่อเนื่องและสร้างสารออกซิเจนที่มีปฏิกิริยา ทำให้เซลล์เหล่านี้มีความสำคัญต่อการศึกษาเกี่ยวกับความเครียดออกซิเดชัน
• สายงานนี้ได้ถูกนำไปใช้ในการศึกษาสภาพแวดล้อมจุลภาคของเนื้องอกกลิโอบลาสโตมา การศึกษาเภสัชวิทยาของยา และวิจัยโครงสร้างรองรับจากวัสดุชีวภาพ
• อินเตอร์ลิวคิน-1 เบต้า — ทั้งเมื่อใช้เพียงอย่างเดียวหรือร่วมกับอินเตอร์เฟอรอน-แกมมา — เป็นสารกระตุ้นการอักเสบที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในกลุ่มนี้; การตอบสนองต่อ LPS มีระดับที่ค่อนข้างต่ำ และ TNF-alpha กับไนตริกออกไซด์แทบไม่ปรากฏเลย

HMC3 คืออะไร?

HMC3 (Cellosaurus accession CVCL_II76) เป็นสายเซลล์ไมโครเกลียของมนุษย์ที่ผ่านการแปลงพันธุกรรม ซึ่งได้มาจากสมองของตัวอ่อนที่มีอายุการตั้งครรภ์ 8–10 สัปดาห์ ไม่มีการระบุเพศของผู้บริจาค ไม่พบโรคใดที่เกี่ยวข้องกับผู้บริจาค สายเซลล์นี้ถูกสร้างขึ้นโดย Janabi และคณะในปี 1995 ผ่านการถ่ายโอนพลาสมิดที่เข้ารหัสแอนติเจน T ขนาดใหญ่ของ SV40 เข้าสู่การเพาะเลี้ยงเซลล์มาโครฟาจสมองตัวอ่อนขั้นต้น ซึ่งให้ผลเป็นสายเซลล์ไมโครเกลียต่อเนื่อง 4 สาย โดยโคลน 3 เป็นสายเซลล์ที่ได้รับการนำไปใช้อย่างแพร่หลายที่สุด [1] เซลล์ที่ผ่านการเปลี่ยนแปลงยังคงรักษาลักษณะของเซลล์มาโครฟาจไว้ เช่น ความสามารถในการยึดติดกับพื้นผิวและกิจกรรมของเอนไซม์เอสเทอเรสที่ไม่จำเพาะ และสามารถฟาโกไซโทซิสอนุภาคไซโมซานได้ แม้ว่ากิจกรรมฟาโกไซโทซิสจะยังคงอยู่ในระดับต่ำ เซลล์เหล่านี้ผลิตอินเตอร์ลิวคิน-6 ได้โดยธรรมชาติ และปริมาณการผลิตจะเพิ่มขึ้นอีกหลังจากได้รับการกระตุ้นด้วยอินเตอร์ลิวคิน-1 อัลฟา [1] การทบทวนวรรณกรรมอย่างเป็นระบบที่ครอบคลุมในปี 2018 โดย Dello Russo และคณะ ได้รวบรวมข้อมูลการวิเคราะห์ลักษณะที่มีอยู่สำหรับโคลนนี้ และชี้แจงจุดที่ก่อให้เกิดความสับสนสำคัญ: สายเซลล์เดียวกันนี้ได้ถูกใช้ภายใต้ชื่อ CHME3, C13-NJ และ CHME-5 [3] การทบทวนสรุปว่า ไม่ว่าจะใช้ชื่อเรียกใด เซลล์เหล่านี้มีโปรไฟล์แอนติเจนและฟังก์ชันที่คล้ายคลึงกัน และควรถูกพิจารณาเป็นแบบจำลองการทดลองเดียวกัน — พร้อมทั้งเตือนว่า พบว่าตัวอย่าง CHME-5 หลายส่วนที่อยู่ในระบบมีการปนเปื้อนข้ามกับเซลล์กลิโอมาของหนู สต็อก HMC3 (ATCC CRL-3304) ที่ได้รับการรับรองจาก ATCC ไม่มีปัญหาความไม่ชัดเจนนี้

ข้อมูลการเพาะเลี้ยงเซลล์ HMC3

เซลล์ HMC3 มีความทนทานต่อการเลือกใช้สื่อพื้นฐาน: เซลล์เหล่านี้สามารถเลี้ยงได้อย่างประสบความสำเร็จใน EMEM, MEM และ DMEM:Ham's F12 โดยแต่ละชนิดได้รับการเสริมด้วยเซรั่ม 10% [3] อย่างไรก็ตาม การเลือกนี้ไม่ได้เป็นกลางทางฟีโนไทป์ Dello Russo และคณะได้รายงานว่า การผลิตสารออกซิเจนปฏิกิริยาพื้นฐาน (ROS) ในเซลล์ที่เพาะเลี้ยงใน MEM หรือ DMEM:F12 ต่ำกว่าอย่างชัดเจนเมื่อเทียบกับใน EMEM ซึ่งบ่งชี้ว่าฟีโนไทป์ในภาวะพักมีการกระตุ้นน้อยกว่า [3] ดังนั้น นักวิจัยที่เปรียบเทียบข้อมูลระหว่างห้องปฏิบัติการต่าง ๆ ควรบันทึกชนิดของสื่อเพาะที่ใช้พร้อมกับจำนวนการเพาะเลี้ยง

ข้อดีของเซลล์ HMC3

เซลล์ HMC3 เป็นแบบจำลองไมโครเกลียของมนุษย์ที่เข้าถึงได้ง่ายอย่างพิเศษ ในช่วงเวลาที่ไมโครเกลียของมนุษย์แบบปฐมภูมิยากที่จะได้มาในปริมาณที่เพียงพอสำหรับการวิจัยในขนาดใหญ่ สายเซลล์นี้เจริญเติบโตแบบยึดติดกับพื้นผิวและดูแลรักษาได้ง่าย ที่สำคัญที่สุดคือ เซลล์เหล่านี้แสดงออก Iba-1 อย่างต่อเนื่อง เพิ่มการแสดงออกของ MHC class II เมื่อตอบสนองต่ออินเตอร์เฟอรอน-แกมมา และ — ในสต็อกที่ได้รับการรับรองจาก ATCC — แสดงการถอดรหัสของยีนตัวบ่งชี้ไมโครเกลียที่เพิ่งถูกกำหนดขึ้นเมื่อไม่นานมานี้ ได้แก่ CX3CR1, CSF1R, P2RY12 และ TMEM119 ซึ่งได้รับการกำหนดขึ้นเมื่อไม่นานมานี้ ทำให้เป็นแบบจำลองที่ได้รับการตรวจสอบทางชีววิทยาอย่างถูกต้องสำหรับไมโครเกลียมนุษย์ปฐมภูมิ [2] [3] คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้เซลล์ HMC3 กลายเป็นแพลตฟอร์มที่ได้รับความนิยมอย่างแพร่หลายในการศึกษาเชิงกลไกของโรคการอักเสบในระบบประสาท ซึ่งต้องการวัสดุเซลล์จากมนุษย์แท้ที่สามารถทำซ้ำได้ ขยายขนาดได้ และครบถ้วน

จุดแข็งอีกประการหนึ่งของเซลล์ HMC3 คือความสามารถในการตอบสนองต่อชุดของปัจจัยกระตุ้นการอักเสบที่กำหนดไว้ สารกระตุ้นที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในการผลิตอินเตอร์ลิวคิน-6 คือ อินเตอร์ลิวคิน-1 เบต้า ซึ่งเพิ่มการปล่อยสารพื้นฐานได้สูงถึง 50 เท่า และทำงานร่วมกันกับอินเตอร์เฟอรอน-แกมมา; ส่วน LPS และเปปไทด์เบต้า-อะไมลอยด์ ทำให้เกิดการเพิ่มขึ้นในระดับที่น้อยกว่า ซึ่งขึ้นอยู่กับความเข้มข้น [3] โปรไฟล์การตอบสนองที่มีระดับและสามารถทำซ้ำได้นี้ ช่วยให้สามารถดำเนินการทดลองที่ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นและตามระยะเวลา ซึ่งยากที่จะทำได้ในตัวอย่างเซลล์ปฐมภูมิ ความตอบสนองของเซลล์ต่อทั้งสิ่งกระตุ้นที่ก่อให้เกิดการอักเสบและสิ่งกระตุ้นที่ต้านการอักเสบ — รวมถึงสารทางเภสัชวิทยา เช่น ราปาไมซินและเดกซ์เมเดโทมิดีน — ช่วยขยายประโยชน์การใช้งานของเซลล์เหล่านี้ในเภสัชวิทยาของยาและการคัดกรองสารป้องกันระบบประสาท [4] [5] เซลล์เหล่านี้ยังมีความไวต่อไวรัสหลายชนิดที่มีคุณสมบัติเข้าทำลายระบบประสาท ซึ่งทำให้สามารถนำไปใช้ในวิจัยด้านโรคติดเชื้อระบบประสาทได้กว้างขวางยิ่งขึ้น

ข้อจำกัดของเซลล์ HMC3

ในฐานะสายเซลล์ที่ถูกดัดแปลง เซลล์ HMC3 มีแอนติเจน T ขนาดใหญ่ของ SV40 ซึ่งทำให้เซลล์มีชีวิตไม่สิ้นสุด แต่ยังเปลี่ยนแปลงด้านชีววิทยาของเซลล์เมื่อเทียบกับไมโครเกลียปฐมภูมิ Li และเพื่อนร่วมงานได้รายงานรูปแบบการแสดงออกของไอโซฟอร์ม NOX ที่ไม่คาดคิด — มี NOX4 ในปริมาณมาก แต่แทบไม่มี mRNA ของ NOX2 — ซึ่งแตกต่างจากไมโครเกลียปฐมภูมิ และทำให้สายเซลล์นี้มีความจำกัดในการใช้เป็นแบบจำลองสำหรับปฏิกิริยาการระเบิดทางหายใจที่ NOX2 เป็นตัวกลาง [2] [3] ดังนั้น นักวิจัยควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าเส้นทางชีวภาพเฉพาะที่กำลังศึกษาอยู่ถูกจำลองขึ้นอย่างถูกต้องในสายเซลล์นี้ ก่อนที่จะสรุปผลเชิงกลไกในวงกว้าง

มีข้อจำกัดอีกสามข้อที่ควรให้ความสนใจ ประการแรก ชุดของสารสื่อการอักเสบยังไม่ครบถ้วน: เซลล์ HMC3 ผลิตไซโตไคน์ต้านการอักเสบ IL-10 ในปริมาณน้อยมาก (อยู่ในช่วงไม่กี่ pg/ml), ผลิต TNF-alpha น้อยมากหรือไม่มีเลย ทั้งในสภาพปกติหรือหลังการกระตุ้นให้เกิดการอักเสบ, และแสดงระดับ IL-6 ที่สูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง ซึ่งถูกขับเคลื่อนโดยอนุมูลออกซิเจนที่เกิดจาก NOX4 [2] [3] ประการที่สอง และแตกต่างอย่างชัดเจนจากไมโครเกลียของสัตว์ฟันแทะ เซลล์ HMC3 ในภาวะพักตัวไม่แสดงการออกซิเดชันของ iNOS และไม่พบการกระตุ้นให้ iNOS ทำงานหรือการสะสมของไนไตรต์ที่วัดได้ หลังจากถูกกระตุ้นด้วย LPS, LPS ร่วมกับอินเตอร์เฟอรอน-แกมมา, IL-1 เบต้า หรือ TNF-อัลฟา [3] ดังนั้น การศึกษาที่มุ่งเน้นไปที่ระบบออกซิเดนต์ไนตริก จึงไม่ได้รับการสนับสนุนอย่างเพียงพอจากแบบจำลองนี้

ประการที่สาม สายเซลล์นี้ถูกสร้างขึ้นจากเนื้อเยื่อสมองของทารกในครรภ์ ซึ่งหมายความว่าโปรไฟล์การถอดรหัสและหน้าที่ของมันอาจแตกต่างจากสภาพของไมโครเกลียที่เกิดขึ้นในผู้ใหญ่ ซึ่งเกี่ยวข้องกับโรคประสาทเสื่อมในวัยสูงอายุ นักวิจัยที่สร้างแบบจำลองโรคอัลไซเมอร์หรือโรคพาร์กินสันในผู้ใหญ่ควรตีความข้อมูลที่ได้จาก HMC3 ร่วมกับระบบไมโครเกลียจากเซลล์ต้นกำเนิดผู้ใหญ่หรือเซลล์ iPSC ที่เสริมกัน เมื่อเป็นไปได้ สุดท้ายนี้ รายงานเกี่ยวกับโปรไฟล์ของมาร์เกอร์บนพื้นผิวไม่สอดคล้องกันอย่างสมบูรณ์: ในขณะที่ Li และคณะได้อธิบายว่า Iba-1 และ CD14 มีอยู่ตลอดเวลา พร้อมกับ CD11b ที่ถูกเหนี่ยวนำโดยอินเตอร์เฟอรอน-แกมมา รวมถึง CD68 และ MHC คลาส II, [2] ทั้งการวิเคราะห์ลักษณะเดิมของ Janabi และเพื่อนร่วมงาน [1] และข้อมูลจากเทคนิคโฟลว์ไซโตเมทรีที่รายงานโดย Dello Russo และคณะ สำหรับ ATCC CRL-3304 พบว่าเซลล์ในภาวะพักตัวเป็น CD14- และ CD11b- โดยไม่มีมาร์กเกอร์ใดถูกกระตุ้นโดยอินเตอร์เฟอรอน-แกมมา [3] ทั้งโคลนแอนติบอดี สื่อเพาะเลี้ยง และจำนวนครั้งการเพาะเลี้ยง ล้วนมีอิทธิพลต่อผลการวัดเหล่านี้ และโดยทั่วไปแล้ว การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมจากการเพาะเลี้ยงต่อเนื่องได้รับการบันทึกไว้สำหรับสายพันธุ์ต่อเนื่อง; การแสดงออกของมาร์เกอร์ควรได้รับการยืนยันภายในห้องปฏิบัติการเอง แทนที่จะสันนิษฐานไปก่อน

ดูข้อมูลจำเพาะทั้งหมดและสั่งซื้อ

การประยุกต์ใช้เซลล์ HMC3

การอักเสบของระบบประสาทและการกระตุ้นเซลล์ไมโครเกลีย

การศึกษาโรคการอักเสบของระบบประสาทถือเป็นการประยุกต์ใช้เซลล์ HMC3 ที่พัฒนาอย่างกว้างขวางที่สุด Li และคณะได้แสดงให้เห็นว่าเซลล์ HMC3 แสดงออก NOX4 อย่างต่อเนื่อง ซึ่งกระตุ้นการผลิตอนุมูลออกซิเจนปฏิกิริยาอย่างต่อเนื่องและการแสดงออก IL-6 อย่างยั่งยืน — ผลการค้นพบนี้ทำให้เซลล์เหล่านี้กลายเป็นแบบจำลองสำหรับการอักเสบของระบบประสาทแบบเรื้อรังระดับต่ำ [2] ภาวะอักเสบแบบคงที่นี้สะท้อนลักษณะการเตรียมพร้อมของไมโครเกลียที่สังเกตได้ในภาวะโรคประสาทเสื่อม ซึ่งให้พื้นฐานสำคัญสำหรับการศึกษาการแทรกแซง

การศึกษาที่มีอิทธิพลโดย Baek และคณะ ได้ตรวจสอบการยับยั้งโดเมนบโรโมโดเมนของ BET ในเซลล์ HMC3 โดยใช้การหาลำดับ RNA [6] ผู้เขียนแสดงให้เห็นว่าสารยับยั้ง BET JQ1 ช่วยลดการตอบสนองการอักเสบและการเคลื่อนที่ของเซลล์ HMC3 ที่ถูกกระตุ้นด้วย LPS และระบุกลไกดังต่อไปนี้: LPS กระตุ้นปัจจัยการถอดรหัส IRF1 ซึ่งควบคุมโดยตรงต่อยีนที่เกี่ยวข้องกับเคโมไคน์ ไซโตไคน์ ยีนที่ถูกกระตุ้นโดยอินเตอร์เฟอรอน และยีนที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ และ JQ1 ลดระดับ IRF1 ลงอย่างมีนัยสำคัญพร้อมกับยีนเป้าหมายของมัน การลดการแสดงออกของ IRF1 (knockdown) ได้สร้างผลลัพธ์ที่คล้ายคลึงกันและยับยั้งการเคลื่อนที่ของไมโครเกลีย [6] งานวิจัยนี้ได้ยืนยันว่าแกน BET–IRF1 เป็นเป้าหมายที่สามารถพัฒนายาได้ในการอักเสบทางระบบประสาทของไมโครเกลียในมนุษย์ และแสดงให้เห็นถึงความเหมาะสมของเซลล์ HMC3 สำหรับการศึกษาการแทรกแซงทางเภสัชวิทยาในระดับกลไก

ในสายเซลล์นี้ ยังได้ตรวจสอบรูปแบบโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับความเสียหายของไมโทคอนเดรียด้วย Nasi และคณะ พบว่า การกระตุ้นด้วย DNA ของไมโทคอนเดรียและคาร์ดิโอไลปิน ทำให้ความเครียดออกซิเดทีฟในเซลล์ HMC3 เพิ่มขึ้น แต่กลับไม่ก่อให้เกิดการตอบสนองแบบอักเสบคลาสสิก: การแสดงออกของ HLA-DR ไม่เพิ่มขึ้น และการหลั่ง TNF-alpha หรือ IL-6 ก็ไม่เพิ่มขึ้น [7] ผู้เขียนตีความว่านี่อาจเป็นกลไกการควบคุมภายในที่จำกัดการกระตุ้นไมโครเกลีย ในอีกงานวิจัยหนึ่ง Cappoli และคณะได้แสดงให้เห็นว่า ราปาไมซิน (rapamycin) ซึ่งเป็นสารยับยั้ง mTOR กลับเพิ่มการแสดงออกและการหลั่ง IL-6 ในเซลล์ HMC3 ที่ถูกกระตุ้นด้วยส่วนผสมของอินเตอร์เฟอรอน-แกมมา/IL-1 เบต้า อย่างขัดแย้ง ในขณะที่ลดการผลิตอนุมูลออกซิเจนปฏิกิริยา (ROS) ไปพร้อมกัน — ซึ่งท้าทายสมมติฐานเกี่ยวกับฤทธิ์ต้านการอักเสบของราปาไมซินในเซลล์ภูมิคุ้มกันที่อาศัยอยู่ในสมองมนุษย์ [4] การศึกษาเหล่านี้ร่วมกันแสดงให้เห็นว่าเซลล์ HMC3 เป็นระบบที่ไวต่อสัญญาณและมีความเกี่ยวข้องกับมนุษย์ สำหรับการวิเคราะห์เส้นทางโมเลกุลที่อยู่เบื้องหลังโรคการอักเสบของระบบประสาท

การสร้างแบบจำลองโรคอัลไซเมอร์และโรคเสื่อมประสาท

เซลล์ HMC3 ได้กลายเป็นเครื่องมือสำคัญในการสร้างแบบจำลองบทบาทของไมโครเกลียต่อโรคอัลไซเมอร์ การศึกษาลักษณะเบื้องต้นโดย Lindberg และคณะ ซึ่งดำเนินการกับโคลนนี้ภายใต้ชื่อ CHME3 ได้ยืนยันว่า อะไมลอยด์ เบต้า(1–40) ที่เพิ่งละลายใหม่ก่อให้เกิดการเพิ่มขึ้นของการปล่อย IL-6 ที่ขึ้นอยู่กับขนาดยา พร้อมกับการสูญเสียความสามารถในการอยู่รอดที่ขึ้นอยู่กับขนาดยา [8] ฮอร์โมนกระตุ้นเมลาโนไซต์อัลฟา (α-MSH) ไม่ส่งผลต่อการตอบสนอง IL-6 ที่เกิดจากอะไมลอยด์เบต้า แต่เพิ่มการปล่อย IL-6 ระดับพื้นฐานอย่างขึ้นอยู่กับปริมาณ ซึ่งเป็นผลที่เชื่อว่ามีสาเหตุจากชนิดย่อยของตัวรับเมลาโนคอร์ทิน MCR3 หรือ MCR5. [8] งานวิจัยนี้ได้ยืนยันว่าเซลล์ HMC3 เป็นแพลตฟอร์มที่ใช้งานได้สะดวกสำหรับการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างเปปไทด์เบต้า-อะไมลอยด์กับการตอบสนองการอักเสบของไมโครเกลีย ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในกลไกการเกิดโรคอัลไซเมอร์

González-Prieto และเพื่อนร่วมงานได้ศึกษา CX3CR1 — ตัวรับเดียวของเคโมไคน์ในเซลล์ประสาท CX3CL1 — ในโรคอัลไซเมอร์ [9] การผลิต CX3CR1 เพิ่มขึ้นในเปลือกสมองของหนู 5xFAD และตัวอย่างสมองของมนุษย์ที่เป็นโรคอัลไซเมอร์ และการให้ยา reboxetine ซึ่งเป็นตัวยับยั้งการดูดกลับของนอร์อะดรีนาลีน ทำให้การผลิตนี้เพิ่มขึ้นอีกในร่างกายจริง ในทางตรงกันข้าม การให้โนราดรีนาลีนโดยตรงกับเซลล์ HMC3 และไมโครเกลียปฐมภูมิของหนู ได้ยับยั้งการผลิต CX3CR1 [9] ผู้เขียนสรุปว่า การตอบสนองของไมโครกลิอาต่อนอร์อะดรีนาลีนอาจถูกเปลี่ยนแปลงเมื่อไม่มีเซลล์ประสาทที่ผลิต CX3CL1 หรือปัจจัยอื่นที่ไม่ใช่ไมโครกลิอา — ซึ่งเป็นตัวอย่างที่ชี้ให้เห็นว่าเซลล์ HMC3 สามารถแยกการตอบสนองที่เป็นอิสระของเซลล์ได้ และด้วยเหตุนี้จึงเผยให้เห็นบทบาทของบริบทเนื้อเยื่อที่กว้างขึ้น

การศึกษาเกี่ยวกับเดกซ์เมเดโทมิดีนของ Li และคณะ ได้ใช้เซลล์ HMC3 ที่ถูกกระตุ้นด้วย LPS และ ATP เป็นแบบจำลองของการอักเสบทางระบบประสาทที่ขับเคลื่อนโดย NLRP3 inflammasome ซึ่งเกี่ยวข้องกับโรคอัลไซเมอร์ [5] เดกซ์เมเดโทมิดีนยับยั้งการปล่อย IL-1β และ IL-18 ผ่านทางกระบวนการ c-Fos/NLRP3/caspase-1 ซึ่งช่วยระบุแกนต้านการอักเสบที่มีกลไกใหม่ในไมโครเกลียของมนุษย์ เซลล์ HMC3 ยังถูกใช้เป็นแบบจำลองเพื่อศึกษาการแบ่งขั้วของไมโครเกลียในการตอบสนองต่อสารสกัดจากพืชที่มีไฟโตเอสโตรเจน ซึ่งช่วยขยายประโยชน์ของเซลล์เหล่านี้ในการค้นคว้ายาสำหรับโรคประสาทเสื่อม [10] [11]

ไวรัสวิทยาและการติดเชื้อในระบบประสาทส่วนกลาง

เซลล์ HMC3 ได้พิสูจน์แล้วว่ามีความหลากหลายสูงในการศึกษาการติดเชื้อไวรัสในระบบประสาท เนื่องจากมีต้นกำเนิดจากมนุษย์และทำหน้าที่เป็นแบบจำลองสำหรับแนวป้องกันแรกของไมโครเกลียในระบบประสาทส่วนกลาง Martinez Viedma และ Pickett ได้เปรียบเทียบการตอบสนองของเซลล์ไมโครเกลีย HMC3 และเซลล์รก JEG-3 ต่อการติดเชื้อไวรัสซิกา โดยใช้ชุดยีนภูมิคุ้มกันแบบกำเนิดและแบบปรับตัวจำนวน 84 ยีน ซึ่งถูกวิเคราะห์ที่ 24 และ 72 ชั่วโมงหลังการติดเชื้อ [12] ทั้งสองชนิดเซลล์แสดงชุดยีนที่แสดงออกแตกต่างกันอย่างชัดเจน และการวิเคราะห์เส้นทางชีวภาพชี้ให้เห็นว่าสัญญาณ TLR7/8 ถูกยับยั้งในเซลล์ไมโครเกลีย ในขณะที่ถูกกระตุ้นในเซลล์รก — ความแตกต่างนี้ได้รับการตรวจสอบเพิ่มเติมผ่านการทดลองด้วย siRNA การศึกษานี้ได้ยืนยันว่าเซลล์ HMC3 เป็นแพลตฟอร์มที่เหมาะสมสำหรับการวิเคราะห์ทรานสคริปโตมิกส์ระหว่างโฮสต์และเชื้อโรคในสาขาไวรัสวิทยาของระบบประสาทส่วนกลาง

Zhang และเพื่อนร่วมงานได้ใช้เซลล์ HMC3 ที่ติดเชื้อ BoDV-1 เพื่อแสดงให้เห็นว่า miR-146a ส่งเสริมการจำลองตัวของไวรัสโดยการยับยั้งแกนสัญญาณภูมิคุ้มกันแบบกำเนิด IRAK1/TRAF6/NF-κB [13] ผลค้นพบนี้ให้ข้อมูลเชิงกลไกเกี่ยวกับวิธีที่ไวรัส RNA ที่มีคุณสมบัติเข้าเซลล์ประสาทสูงสามารถหลบเลี่ยงการตอบสนองต้านไวรัสของเซลล์ไมโครเกลียได้ ในแบบจำลองการติดเชื้ออีกแบบหนึ่ง Angel-Ambrocio และคณะได้แสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกว่า ไวรัสไรโนไวรัสของมนุษย์สามารถดำเนินวงจรชีวิตของไวรัสได้ครบถ้วนในเซลล์ HMC3 ซึ่งยืนยันว่าไมโครเกลียเป็นแหล่งกักเก็บเซลล์ที่มีศักยภาพสำหรับภาวะแทรกซ้อนในระบบประสาทส่วนกลางที่เกี่ยวข้องกับไวรัสไรโนไวรัส [14] สายเซลล์นี้ยังสนับสนุนการจำลองตัวของไวรัสชิคุนกุนยาโดยไม่มีการสูญเสียความสามารถในการอยู่รอดอย่างมีนัยสำคัญ จนถึง 72 ชั่วโมงหลังการติดเชื้อ [19]

Sharma และเพื่อนร่วมงานได้ระบุโปรทีบิน 1/2 เป็นตัวรับการเข้าสู่เซลล์ที่คาดการณ์ไว้สำหรับไวรัสเด็งกี ซีโรไทป์ 3 ในเซลล์ไมโครเกลีย CHME-3 — ซึ่งเป็นชื่อเรียกอีกอย่างของ HMC3 — โดยใช้การทดสอบการจับโปรตีนแบบไวรัสโอเวอร์เลย์ โปรตีโอมิกส์ LC-MS/MS การลดการแสดงออกด้วย siRNA และการโค-อิมมูโนพรีซิพิเทชัน [15] ที่น่าสังเกตคือ ความพึ่งพาเดียวกันนี้ถูกพบในเซลล์ประสาท SH-SY5Y แต่ไม่พบในเซลล์แอสโตรกลิอา U-87 MG ซึ่งบ่งชี้ว่าเส้นทางการเข้าสู่เซลล์นั้นขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์ โดยรวมแล้ว การศึกษาด้านไวรัสวิทยาเหล่านี้เน้นย้ำว่าเซลล์ HMC3 เป็นแบบจำลองเซลล์ไมโครเกลียของมนุษย์ที่มีการใช้งานอย่างกว้างขวาง สำหรับการศึกษาพยาธิกำเนิดและกลยุทธ์การหลบเลี่ยงระบบภูมิคุ้มกันของไวรัสที่มีแนวโน้มเข้าสู่ระบบประสาท

สภาพแวดล้อมจุลภาคของเนื้องอกกลิโอบลาสโตมา

เซลล์ HMC3 ได้ถูกนำมาใช้เป็นแบบจำลองของไมโครเกลียที่เกี่ยวข้องกับกลิโอมา เพื่อศึกษาว่าเซลล์มะเร็งกลิโอบลาสโตมาใช้ประโยชน์จากลักษณะการอักเสบของไมโครเกลียอย่างไร Li และคณะได้แสดงให้เห็นว่า การเพาะเลี้ยงร่วมระหว่างเซลล์กลิโอบลาสโตมาที่ต้านทานเทโมโซโลไมด์กับเซลล์ HMC3 ส่งเสริมการแบ่งขั้วแบบ M2 ของเซลล์ HMC3 และเพิ่มการหลั่งไซโตไคน์ที่ส่งเสริมการเกิดเนื้องอกอย่าง TGF-β และ IL-6 [16] การโพลาไรเซชันนี้มีความเกี่ยวข้องกับวงจร lncRNA SNHG15/miR-627-5p/CDK6 และ palbociclib ซึ่งเป็นสารยับยั้ง CDK4/6 ได้ลดตัวบ่งชี้ M2 พร้อมทั้งเอาชนะความต้านทานต่อเทโมโซโลไมด์ในแบบจำลองการปลูกถ่ายเนื้อเยื่อจากผู้ป่วย

ผลการวิจัยเหล่านี้ทำให้เซลล์ HMC3 กลายเป็นแบบจำลองมนุษย์ที่มีความสำคัญสำหรับการศึกษาบทบาทของไมโครเกลียต่อสภาพแวดล้อมจุลภาคของเนื้องอกกลิโอบลาสโตมาที่มีฤทธิ์กดภูมิคุ้มกัน ความสามารถในการสร้างแบบจำลองการสื่อสารระหว่างไมโครเกลียและกลิโอบลาสโตมาในหลอดทดลองโดยใช้เซลล์ HMC3 ให้ระบบที่จัดการได้ง่ายสำหรับการระบุเป้าหมายการรักษาที่แก้ไขทั้งความต้านทานของเซลล์มะเร็งและการหลบเลี่ยงระบบภูมิคุ้มกันพร้อมกัน [16]

สารป้องกันระบบประสาทและเภสัชวิทยาของยา

เซลล์ HMC3 ได้ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในการคัดกรองสารป้องกันระบบประสาทและวิเคราะห์กลไกการทำงานของสารเหล่านั้นในไมโครเกลียของมนุษย์ Martínez Leo และ Segura Campos ได้ประเมินส่วนเปปไทด์จากเมล็ด Salvia hispanica เพื่อหาฤทธิ์ปกป้องระบบประสาทในเซลล์ HMC3 และพบว่าส่วนที่มีน้ำหนักโมเลกุล 1–3 kDa ลดการผลิตอนุมูลออกซิเจนปฏิกิริยา (ROS) ลง 51.3% และลดการปล่อยออกซิเจนไนตริก (NO), TNF-alpha และ IL-6 โดยให้ผลป้องกันโดยรวม 79.0% [17] การศึกษาประเภทนี้แสดงให้เห็นว่าเซลล์ HMC3 ช่วยให้สามารถคัดกรองสารชีวภาพที่สกัดจากอาหารได้อย่างรวดเร็วและมีความเกี่ยวข้องกับมนุษย์

Ma'arif และเพื่อนร่วมงานได้ดำเนินการศึกษาสองเรื่องที่เกี่ยวข้องกันโดยใช้เซลล์ HMC3 เพื่อประเมินไฟโตเอสโตรเจนที่สกัดจากใบ Marsilea crenata ส่วนแยกด้วย n-butanol ลดการแสดงออกของ MHC class II ในเซลล์ที่ถูกกระตุ้นด้วย interferon-gamma ซึ่งสอดคล้องกับการยับยั้งการกระตุ้นแบบ M1 แบบคลาสสิก แม้ว่าความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณกับผลที่รายงานจะไม่ใช่แบบโมโนโทนิก [10] สารสกัดด้วยเอทานอล 96% เพิ่มการแสดงออกของตัวบ่งชี้ M2 คือ Arginase-1; การศึกษาเดียวกันนี้รายงานว่ามีการลดลงของการแสดงออกของตัวรับเอสโตรเจนเบต้าที่ถูกกระตุ้นที่ระดับ 125 และ 250 ppm ซึ่งเป็นผลลัพธ์ที่ขัดแย้งกับชื่อบทความเอง และควรถือว่ายังไม่ได้รับการแก้ไข [11] ทั้งสองการศึกษาได้ใช้โปรโตคอลการแบ่งขั้วอินเตอร์เฟอรอน-แกมมาที่ได้รับการกำหนดลักษณะไว้อย่างดีในเซลล์ HMC3 เพื่อศึกษาศักยภาพการปกป้องระบบประสาทจากไฟโตเอสโตรเจนในภาวะการอักเสบของระบบประสาทหลังวัยหมดประจำเดือน

ในสาขาวัสดุชีวภาพและวิศวกรรมเนื้อเยื่อ Venkateswarlu และคณะได้ใช้เซลล์ HMC3 ที่ยังมีชีวิตและถูกเพาะเลี้ยงบนเมทริกซ์โครงร่างที่ผลิตด้วยวิธีอิเล็กโทรสปิน เพื่อพัฒนากระบวนการสร้างภาพปริมาตรแบบเรียลไทม์สำหรับการสั่นของแคลเซียมในไซโทซอล โดยใช้กล้องจุลทรรศน์คอนโฟคัลแบบสแกนด้วยเลเซอร์ [18] งานวิจัยนี้ได้ขยายการประยุกต์ใช้เซลล์ HMC3 จากเภสัชวิทยาแบบดั้งเดิมไปสู่การทดสอบวัสดุชีวภาพรุ่นใหม่ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความหลากหลายในการใช้งานของสายเซลล์นี้ในบริบททางเทคโนโลยีที่หลากหลายในการวิจัยด้านประสาทวิทยาศาสตร์

สรุป

เซลล์ HMC3 — โคลนไมโครเกลียมนุษย์หมายเลข 3 — ได้กลายเป็นโมเดลในหลอดทดลองที่เป็นพื้นฐานสำคัญสำหรับการศึกษาโรคการอักเสบของระบบประสาท โรคอัลไซเมอร์ โรคความเสื่อมของระบบประสาท ไวรัสวิทยาของระบบประสาทส่วนกลาง การวิจัยสภาพแวดล้อมจุลภาคของเนื้องอกกลิโอบลาสโตมา และการค้นพบสารป้องกันระบบประสาท สายเซลล์นี้ถูกสกัดจากเนื้อเยื่อสมองทารกมนุษย์และถูกทำให้เป็นเซลล์อมตะด้วยการถ่ายโอน SV40 โดยแสดงตัวบ่งชี้หลักของไมโครเกลีย และตอบสนองต่อช่วงที่กำหนดของสิ่งกระตุ้นการอักเสบ ทางเภสัชวิทยา และการติดเชื้อ การศึกษาต่าง ๆ เช่น การศึกษาเกี่ยวกับกลไกการทำงานของสารยับยั้ง BET โดย Baek และคณะ ได้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของสายเซลล์นี้ในการระบุเป้าหมายที่สามารถพัฒนายาได้ในการอักเสบทางระบบประสาทของไมโครเกลียในมนุษย์ ตั้งแต่การศึกษาเชิงกลไกพื้นฐานเกี่ยวกับอนุมูลออกซิเจนปฏิกิริยา (ROS) และสัญญาณของ inflammasome NLRP3 ไปจนถึงการคัดกรองสารป้องกันระบบประสาทที่สกัดจากพืชและการทดสอบวัสดุชีวภาพบนโครงร่าง (scaffold-based biomaterial testing) เซลล์ HMC3 ให้ความหลากหลายในการใช้งานอย่างยอดเยี่ยม — โดยต้องคำนึงถึงข้อจำกัดที่ได้รับการบันทึกไว้เกี่ยวกับชีววิทยาของ TNF-alpha, ไนตริกออกไซด์ (NO) และ NOX2 เมื่อออกแบบการทดลอง นักวิจัยที่กำลังมองหาแบบจำลองไมโครเกลียของมนุษย์ที่ได้รับการตรวจสอบความถูกต้อง สามารถขยายขนาดได้ และเป็นตัวมนุษย์อย่างสมบูรณ์ จะพบว่าเซลล์ HMC3 เป็นทรัพยากรที่มีค่าสำหรับการพัฒนาความเข้าใจเกี่ยวกับระบบภูมิคุ้มกันในสมองและโรคต่าง ๆ หากต้องการสั่งซื้อเซลล์ HMC3 หรือขอข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับรายละเอียดผลิตภัณฑ์ โปรดเยี่ยมชม cytion.com

บทความสำคัญ

1. Janabi N, Peudenier S, Héron B (1995) การสร้างสายเซลล์ไมโครเกลียของมนุษย์หลังการทรานส์เฟคชันของวัฒนธรรมเซลล์ไมโครเกลียจากตัวอ่อนด้วยแอนติเจน T ขนาดใหญ่ของ SV40. Neuroscience letters. PMID: 7478261
2. Li B, Bedard K, Sorce S (2009) การแสดงออกของ NOX4 ในไมโครเกลียของมนุษย์นำไปสู่การสร้างชนิดออกซิเจนที่มีปฏิกิริยาอย่างต่อเนื่อง และการแสดงออกของ IL-6 อย่างต่อเนื่อง Journal of innate immunity. PMID: 20375612
3. Dello Russo C, Cappoli N, Coletta I (2018) สายเซลล์ไมโครเกลีย HMC3 ของมนุษย์: เราอยู่จุดไหนแล้ว? การทบทวนวรรณกรรมอย่างเป็นระบบ. Journal of neuroinflammation. PMID: 30200996
4. Cappoli N, Mezzogori D, Tabolacci E (2019) สารยับยั้ง kinase mTOR อย่าง rapamycin ช่วยเพิ่มการแสดงออกและการปล่อยไซโตไคน์ก่อการอักเสบอย่าง interleukin 6 ซึ่งปรับการกระตุ้นเซลล์ไมโครเกลียของมนุษย์ EXCLI journal. PMID: 31645839
5. Li H, Zhang X, Chen M (2018) เดกซ์เมเดโทมิดีน ยับยั้งการอักเสบในเซลล์ไมโครเกลียภายใต้การกระตุ้นของ LPS และ ATP ผ่านทางกระบวนการ c-Fos/NLRP3/caspase-1. EXCLI journal. PMID: 29743866
6. Baek M, Yoo E, Choi HI (2021) สารยับยั้ง BET ลดการตอบสนองการอักเสบและการเคลื่อนที่ของเซลล์ในสายเซลล์ไมโครเกลีย HMC3 ของมนุษย์. Scientific reports. PMID: 33893325
7. Nasi M, De Gaetano A, Bianchini E (2020) รูปแบบโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับความเสียหายของไมโทคอนเดรีย กระตุ้นการผลิตอนุมูลออกซิเจนในไมโครเกลียของมนุษย์. Molecular and cellular neurosciences. PMID: 32828963
8. Lindberg C, Hjorth E, Post C (2005) การผลิตไซโตไคน์โดยสายเซลล์ไมโครเกลียของมนุษย์: ผลกระทบของเบต้า-อะไมลอยด์และฮอร์โมนกระตุ้นเมลาโนไซต์อัลฟา. Neurotoxicity research. PMID: 16371321
9. González-Prieto M, Gutiérrez IL, García-Bueno B (2021) การผลิต CX3CR1 ของไมโครเกลียเพิ่มขึ้นในโรคอัลไซเมอร์ และถูกควบคุมโดยนอร์อะดรีนาลีน. Glia. PMID: 32662924
10. Ma'arif B, Mirza DM, Hasanah M (2020) กิจกรรมต้านการอักเสบของระบบประสาทจากส่วน n-butanol ของ Marsilea crenata Presl. ในสายเซลล์ไมโครเกลีย HMC3. Journal of basic and clinical physiology and pharmacology. PMID: 31967965
11. Ma'arif B, Agil M, Laswati H (2020) การเพิ่มการแสดงออกของ Arg1 และ ERβ ที่ถูกกระตุ้นในเซลล์ไมโครเกลีย HMC3 โดยการเหนี่ยวนำด้วยสารสกัดเอทานอล 96% จากใบ Marsilea crenata Presl. วารสารสรีรวิทยาและเภสัชวิทยาพื้นฐานและคลินิก. PMID: 31981453
12. Martinez Viedma MDP, Pickett BE (2018) การวิเคราะห์ลักษณะของผลกระทบที่แตกต่างกันจากการติดเชื้อไวรัสซิกาในเซลล์รกและเซลล์ไมโครเกลีย. Viruses. PMID: 30453684
13. Zhang X, Guo Y, Xu X (2019) miR-146a ส่งเสริมการจำลองตัวของไวรัสโรค Borna ชนิดที่ 1 ผ่านทางสัญญาณ IRAK1/TRAF6/NF-κB. Virus research. PMID: 31330207
14. Angel-Ambrocio AH, Bautista-Carbajal P, García-León ML (2020) เซลล์ไมโครเกลีย HMC3 มีความไวต่อการติดเชื้อไรโนไวรัสสูงมาก. Virus research. PMID: 32768491
15. Sharma A, Vasanthapuram R, M Venkataswamy M (2020) Prohibitin 1/2 เป็นตัวกลางในการเข้าสู่เซลล์เนื้องอกประสาทในมนุษย์ (SH-SY5Y) และเซลล์ไมโครเกลีย (CHME-3) ของไวรัสเด็งกี่-3. Journal of biomedical science. PMID: 32306962
16. Li Z, Zhang J, Zheng H (2019) การปรับวงจร lncRNA SNHG15/CDK6/miR-627 ด้วย palbociclib ช่วยเอาชนะความต้านทานต่อ temozolomide และลดการโพลาไรเซชัน M2 ของไมโครเกลียที่เกี่ยวข้องกับกลิโอมาในกลิโอบลาสโตมา มัลติฟอร์ม Journal of experimental & clinical cancer research : CR. PMID: 31462285
17. Martínez Leo EE, Segura Campos MR (2020) ผลป้องกันระบบประสาทจากส่วนเปปไทด์ของ Salvia hispanica ต่อการปรับเปลี่ยนการอักเสบของเซลล์ไมโครเกลีย HMC3. Journal of food biochemistry. PMID: 32207175
18. Venkateswarlu K, Suman G, Dhyani V (2020) การสร้างภาพสามมิติและการวัดปริมาณการสั่นสะเทือนของแคลเซียมในไซโตซอลแบบเรียลไทม์ในเซลล์ไมโครเกลียที่เพาะเลี้ยงบนเมทริกซ์ที่ผลิตด้วยวิธีอิเล็กโทรสปิน โดยใช้กล้องจุลทรรศน์คอนโฟคอลแบบสแกนด้วยเลเซอร์. Biotechnology and bioengineering. PMID: 32557561
19. Qadri SW, Kumar N, Santhoshkumar R (2022) การติดเชื้อในสายเซลล์ไมโครเกลียของมนุษย์ CHME-3 เพื่อศึกษาการเกิดโรคทางระบบประสาทของไวรัสชิคุนกุนยา. Journal of neurovirology. PMID: 35352315