引言

HMC3 细胞，也被称为“人类小胶质细胞克隆3”、“CHME-3”或“CHME3”，是神经科学研究中应用最广泛的人类小胶质细胞系之一。 该细胞系由 Janabi、Peudenier、Héron 及其同事于 1995 年建立，通过 SV40 大 T 抗原依赖性方法将人类胚胎脑源性巨噬细胞永生化而获得。[1] HMC3细胞保留了小胶质细胞的核心特征，包括离子化钙结合适配子分子Iba-1的持续表达，以及由干扰素-γ诱导的MHC II类抗原的表达。[2] [3] 作为中枢神经系统的驻留先天免疫细胞，小胶质细胞是神经炎症性疾病、阿尔茨海默病及其他神经退行性疾病的关键介质。 因此，HMC3细胞可作为一种易于操作的人源体外平台，用于研究小胶质细胞活化、神经保护剂、病毒性神经感染以及胶质母细胞瘤的肿瘤微环境。

要点总结

• HMC3细胞是通过SV40大T抗原转染获得的永生化人胎脑小胶质细胞。
• 该细胞系持续表达Iba-1，并在干扰素-γ刺激下上调MHC II类分子；关于CD14、CD11b和CD68表达的报道因实验室而异，应针对每个具体批次进行验证。
• HMC3细胞是一种广泛用于研究神经炎症性疾病、阿尔茨海默病和神经退行性疾病的体外模型。
• 该细胞系易受多种神经嗜性病毒的感染，包括寨卡病毒、博尔纳病病毒1型、基孔肯雅病毒和鼻病毒。
• HMC3细胞持续表达NOX4并产生活性氧，因此对氧化应激研究具有重要意义。
• 该细胞系已应用于胶质母细胞瘤肿瘤微环境研究、药物药理学以及生物材料支架研究。
• 白细胞介素-1β——无论是单独使用还是与干扰素-γ联合使用——都是该细胞系中最有效的炎症刺激因子；而对脂多糖（LPS）的反应相对较弱，且肿瘤坏死因子-α和一氧化氮几乎均未检测到。

什么是 HMC3？

HMC3（Cellosaurus 登录号 CVCL_II76）是一种转基因人小胶质细胞系，源自妊娠8–10周胚胎的胎儿脑组织。供体性别不详。 供体未患任何疾病。该细胞系由 Janabi 及其同事于 1995 年建立，方法是将编码 SV40 大 T 抗原的质粒转染至原代胚胎脑巨噬细胞培养物中，由此获得了四株连续的小胶质细胞系，其中第 3 号克隆被最广泛地采用。[1] 转化的细胞保留了巨噬细胞的特征，例如粘附性和非特异性酯酶活性，并且能够吞噬酵母多糖颗粒，尽管其吞噬活性仍然较低。这些细胞会自发产生白细胞介素-6，在白细胞介素-1α刺激后，其产生量进一步增加。[1] Dello Russo 及其同事于 2018 年进行的一项全面系统文献综述，汇总了该克隆的现有表征数据，并澄清了一个重要的混淆点：同一细胞系曾以 CHME3、C13-NJ 和 CHME-5 这三个名称流传。[3] 该综述得出结论：无论采用何种命名，这些细胞在抗原性和功能特征上均具有可比性，应被视为一种实验模型——同时提醒注意，发现市面上流通的若干份CHME-5样本存在与大鼠胶质瘤细胞的交叉污染。 经 ATCC 认证的 HMC3（ATCC CRL-3304）母液不存在此类歧义。

HMC3 细胞培养信息

HMC3细胞对基础培养基的选择具有较强适应性：已在EMEM、MEM和DMEM:Ham's F12培养基中成功维持培养，这些培养基均添加了10%的血清。[3] 然而，这种选择在表型上并非中立。Dello Russo 及其同事报告称，在 MEM 或 DMEM:F12 培养基中培养的细胞，其基础活性氧生成量明显低于在 EMEM 培养基中培养的细胞，这表明其静息表型激活程度较低。[3] 因此，在比较不同实验室数据时，研究人员应将所用培养基与传代次数一并记录下来。

HMC3细胞的优势

在目前难以获得足量原代人小胶质细胞用于大规模研究的情况下，HMC3细胞提供了一个独特且易于获取的人小胶质细胞模型。 该细胞系为贴壁生长，且易于维持。至关重要的是，这些细胞持续表达Iba-1，在干扰素-γ作用下上调MHC II类分子，并且——在经ATCC认证的母株中——还能转录近期定义的小胶质细胞标志基因CX3CR1、CSF1R、 P2RY12 和 TMEM119，从而为原代人小胶质细胞提供了经生物学验证的替代模型。[2] [3] 这些特性使HMC3细胞成为神经炎症疾病机制研究中广泛采用的研究平台，这类研究需要可重复、可扩展且完全来自人类的细胞材料。

HMC3细胞的另一项优势在于其对特定炎症刺激组合的响应能力。 白细胞介素-6的最有效诱导剂是白细胞介素-1β，它可使基础释放量增加高达50倍，并与干扰素-γ产生协同作用；而脂多糖（LPS）和β-淀粉样肽则会引起程度较轻、且与浓度相关的增加。[3] 这种分级且可重复的反应谱，使得能够进行浓度依赖性和时间进程实验，而这些实验在原代细胞制备中难以实现。 它们对促炎和抗炎刺激（包括雷帕霉素和德美沙多明等药理学制剂）的反应性，进一步拓展了其在药物药理学和神经保护剂筛选中的应用价值。[4] [5] 这些细胞还易感多种神经嗜性病毒，从而拓宽了其在神经感染学研究中的应用范围。

HMC3细胞的局限性

作为一种转基因细胞系，HMC3细胞携带SV40大T抗原，该抗原赋予其不朽性，但也改变了其与原代小胶质细胞相比的某些细胞生物学特征。 Li及其同事报告了出人意料的NOX同工型表达模式——NOX4表达丰富，但几乎检测不到NOX2 mRNA——这与原代小胶质细胞形成鲜明对比，从而限制了该细胞系作为NOX2介导的呼吸爆发模型的适用性。[2] [3] 因此，研究人员在得出广泛的机制性结论之前，应先验证所研究的特定通路在此细胞系中是否得到了忠实的再现。

还有三点限制因素值得注意。首先，炎症介质谱并不完整： HMC3细胞仅分泌微量抗炎细胞因子IL-10（浓度范围为几pg/ml），无论在自发状态还是经促炎激活后，其TNF-α的产生量均极少或完全不产生，且受NOX4依赖性活性氧驱动，IL-6水平呈持续升高状态。[2] [3] 其次，与啮齿类动物的小胶质细胞形成鲜明对比的是，静息状态的HMC3细胞不表达iNOS，且在用LPS、LPS联合干扰素-γ、IL-1β或TNF-α刺激后，既未观察到iNOS的诱导，也未观察到可测量的亚硝酸盐积累。[3] 因此，以一氧化氮轴为研究重点的研究难以通过该模型得到充分阐释。

第三，该细胞系源自胎儿脑组织，这意味着其转录和功能特征可能与与晚年神经退行性疾病相关的成人期小胶质细胞状态有所不同。 研究人员在建立成人阿尔茨海默病或帕金森病的模型时，应在可行的情况下，结合成人原代小胶质细胞或iPSC衍生的互补性小胶质细胞系统，对HMC3衍生的数据进行解读。 最后，关于表面标志物谱的报道并不完全一致：Li 及其同事描述了Iba-1和CD14的构成性表达，以及由干扰素-γ诱导的CD11b、CD68和MHC II类分子，[2] Janabi及其同事最初提出的特征描述[1] 此外，Dello Russo 及其同事针对 ATCC CRL-3304 细胞所报告的流式细胞术数据表明，静息细胞为 CD14 和 CD11b 阴性，且这两种标志物均未因干扰素-γ 而被诱导表达。[3] 抗体克隆、培养基和传代次数都会影响这些检测结果，而且一般而言，连续系在连续传代过程中会发生基因漂变；标记物的表达应通过内部验证来确认，而非直接假设。

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HMC3细胞的应用

神经炎症与小胶质细胞活化

神经炎症性疾病的研究是 HMC3 细胞应用最为广泛的研究领域。Li 及其同事证明，HMC3 细胞持续表达 NOX4，这会驱动活性氧的持续产生和 IL-6 的持续表达——这一发现使这些细胞成为慢性、低度神经炎症的模型。 [2] 这种持续存在的炎症基线反映了神经退行性疾病中观察到的小胶质细胞预激活现象，为干预研究提供了相关的基线参考。

Baek及其同事的一项有影响力的研究利用RNA测序技术，考察了HMC3细胞中BET溴结构域的抑制作用。[6] 作者表明，BET抑制剂JQ1减弱了LPS激活的HMC3细胞的炎症和迁移反应，并阐明了其机制： LPS可诱导转录因子IRF1，后者直接调控趋化因子、细胞因子、干扰素刺激相关基因以及与迁移相关的基因；而JQ1能显著下调IRF1及其靶基因的表达。IRF1的敲低同样重现了该效应，并抑制了小胶质细胞的迁移。 [6] 该研究确立了BET–IRF1轴作为人类小胶质细胞神经炎症中可成药靶点，并证明HMC3细胞适用于机制层面的药理干预研究。

该细胞系中还检测了线粒体损伤相关分子模式。 Nasi及其同事发现，线粒体DNA和心磷脂的刺激会增加HMC3细胞内的氧化应激，但显著未能触发经典的促炎反应：HLA-DR表达未上调，TNF-α和IL-6的分泌均未增加。 [7] 作者将此解释为一种可能限制小胶质细胞活化的内源性调节机制。 此外，Cappoli及其同事还表明，在用干扰素-γ/IL-1β混合物激活的HMC3细胞中，mTOR抑制剂雷帕霉素悖论性地增强了IL-6的表达和释放，同时却减少了活性氧的产生——这挑战了关于雷帕霉素在人类脑驻留免疫细胞中具有抗炎作用的假设。 [4] 这些研究共同表明，HMC3细胞是一个敏感且与人类相关的研究体系，可用于解析神经炎症疾病背后的分子通路。

阿尔茨海默病与神经退行性疾病的建模

HMC3细胞已成为研究小胶质细胞在阿尔茨海默病中作用的重要模型工具。 Lindberg及其同事早先针对该克隆（当时命名为CHME3）进行的一项特性分析研究证实，新鲜溶解的β-淀粉样蛋白(1–40)会导致IL-6释放呈剂量依赖性增加，同时细胞存活率也呈剂量依赖性下降。 [8] α-黑素细胞刺激激素并未改变β-淀粉样蛋白诱导的IL-6反应，但以剂量依赖性方式提高了基础IL-6释放量，这一效应被归因于黑素皮质素受体亚型MCR3或MCR5。 [8] 该研究证实，HMC3细胞可作为研究β-淀粉样肽与小胶质细胞炎症反应之间关系的实用平台，而这种炎症反应是阿尔茨海默病发病机制的核心。

González-Prieto 及其同事研究了 CX3CR1（神经元趋化因子 CX3CL1 的唯一受体）在阿尔茨海默病中的作用。 [9] 在5xFAD小鼠的大脑皮层及人类阿尔茨海默病脑组织样本中，CX3CR1的表达水平均有所升高，而给药去甲肾上腺素再摄取抑制剂雷博西汀（reboxetine）可在体内进一步增加其表达。 相比之下，将去甲肾上腺素直接作用于HMC3细胞和原代大鼠小胶质细胞，则会抑制CX3CR1的产生。 [9] 作者得出结论：在缺乏产生CX3CL1的神经元或其他非小胶质细胞因子的情况下，小胶质细胞对去甲肾上腺素的反应可能会发生改变——这生动地说明了HMC3细胞如何能够分离出一种细胞自主性反应，从而揭示更广泛组织环境所起的作用。

Li及其同事关于德美沙多明的研究，利用LPS和ATP刺激的HMC3细胞作为与阿尔茨海默病相关的NLRP3炎性小体驱动的神经炎症模型。 [5] 德美沙多明通过c-Fos/NLRP3/caspase-1级联反应抑制了IL-1β和IL-18的释放，从而在人类小胶质细胞中鉴定出一种机制上全新的抗炎轴。 HMC3细胞还被用作研究小胶质细胞对含植物雌激素的植物提取物产生极化反应的模型，进一步拓展了其在神经退行性疾病药物发现中的应用价值。[10] [11]

病毒学与中枢神经系统感染

鉴于HMC3细胞源于人类，且作为中枢神经系统小胶质细胞第一道防线的模型，已被证明在研究病毒性神经感染方面具有极高的多功能性。 Martinez Viedma 和 Pickett 利用一套包含 84 个先天和适应性免疫基因的基因表达谱，比较了 HMC3 小胶质细胞和 JEG-3 胎盘细胞在感染寨卡病毒后 24 小时和 72 小时的宿主反应。 [12] 这两种细胞类型表现出截然不同的差异表达基因集，通路分析表明，TLR7/8信号传导在小胶质细胞中受到抑制，而在胎盘细胞中则被激活——这一差异随后通过siRNA实验得到了验证。 该研究确立了HMC3细胞作为中枢神经系统病毒学中宿主-病原体转录组学研究的合适平台。

张及其同事利用感染了BoDV-1的HMC3细胞证明，miR-146a通过抑制IRAK1/TRAF6/NF-κB先天免疫信号轴来促进病毒复制。 [13] 这一发现从机制层面阐明了高度神经嗜性RNA病毒如何逃避免疫细胞的抗病毒反应。 在另一项感染模型中，Angel-Ambrocio及其同事首次证明，人类鼻病毒可在HMC3细胞中完成其整个病毒生命周期，从而确立了小胶质细胞作为鼻病毒相关中枢神经系统并发症潜在细胞储存库的地位。 [14] 该细胞系还能支持基孔肯雅病毒的复制，且在感染后72小时内病毒活力未出现显著下降。[19]

Sharma及其同事通过病毒覆盖蛋白结合实验、LC-MS/MS蛋白质组学分析、siRNA敲低及共免疫沉淀等方法，在微胶质细胞CHME-3（HMC3的同义词）中鉴定出prohibitin 1/2是登革热病毒3型的一种假定进入受体。 [15] 值得注意的是，在神经元SH-SY5Y细胞中观察到了相同的依赖性，但在星形胶质细胞U-87 MG细胞中则未见此现象，这表明该入侵途径具有细胞类型特异性。 综上所述，这些病毒学研究强调了HMC3细胞作为一种广泛适用的成人微胶质细胞模型，可用于研究神经嗜性病毒的发病机制及其免疫逃逸策略。

胶质母细胞瘤肿瘤微环境

HMC3细胞已被用作胶质瘤相关小胶质细胞模型，以研究胶质母细胞瘤肿瘤细胞如何利用小胶质细胞的炎性表型。 Li及其同事证明，将替莫唑胺耐药性胶质母细胞瘤细胞与HMC3细胞共培养，可促进HMC3细胞向M2型极化，并增加促肿瘤性细胞因子TGF-β和IL-6的分泌。 [16] 这种极化与 lncRNA SNHG15/miR-627-5p/CDK6 调控网络相关，而在源自患者的异种移植模型中，CDK4/6 抑制剂帕博西利不仅降低了 M2 标志物的表达，还克服了替莫唑胺耐药性。

这些发现表明，HMC3细胞可作为研究小胶质细胞对胶质母细胞瘤免疫抑制性肿瘤微环境贡献的重要人体模型。 利用 HMC3 细胞在体外模拟小胶质细胞与胶质母细胞瘤之间的相互作用，为识别能够同时应对肿瘤细胞耐药性和免疫逃逸的治疗靶点提供了一个可操作的系统。[16]

神经保护剂与药物药理学

HMC3细胞已被广泛用于筛选神经保护剂，并阐明其在人类小胶质细胞中的作用机制。 Martínez Leo和Segura Campos评估了西班牙鼠尾草（Salvia hispanica）种子中肽分馏物在HMC3细胞中的神经保护活性，发现1–3 kDa分馏物可将活性氧的产生减少51.3%，并降低一氧化氮、 TNF-α和IL-6的释放，总体保护作用达79.0%。[17] 此类研究说明了HMC3细胞如何能够对源自食物的生物活性化合物进行快速且与人类相关的筛选。

Ma'arif及其同事利用HMC3细胞开展了两项相关研究，以评估源自Marsilea crenata叶片的植物雌激素。 正丁醇馏分降低了干扰素-γ激活细胞中MHC II类分子的表达，这与经典M1活化的抑制一致，尽管所报告的剂量-反应关系并非单调。 [10] 96%乙醇提取物增加了M2标志物精氨酸酶-1的表达；该研究还报告称，在125和250 ppm浓度下，激活的雌激素受体β表达有所下降，这一结果与论文标题存在矛盾，应视为尚未解决的问题。 [11] 这两项研究均利用了在HMC3细胞中已充分表征的干扰素-γ极化方案，以探究植物雌激素在绝经后神经炎症中的潜在神经保护作用。

在生物材料与组织工程领域，Venkateswarlu及其同事利用电纺支架基质上培养的活HMC3细胞，开发了一种基于激光扫描共聚焦显微镜的细胞质钙振荡实时体积成像工作流程。 [18] 该研究将 HMC3 细胞的应用范围从经典药理学扩展到了新一代生物材料测试，彰显了该细胞系在神经科学研究中各种技术背景下的多功能性。

结论

HMC3细胞（人小胶质细胞克隆3）已成为神经炎症性疾病、阿尔茨海默病、神经退行性疾病、中枢神经系统病毒学、胶质母细胞瘤肿瘤微环境研究以及神经保护剂发现领域的体外模型基石。 该细胞系源自人类胎儿脑组织，并通过 SV40 转染实现永生化，可表达关键的小胶质细胞标志物，并对特定范围的炎症、药理和感染性刺激作出反应。 Baek 及其同事关于 BET 抑制剂的研究等，已经证明了该细胞系在识别人类小胶质细胞神经炎症中可成药靶点方面的强大能力。 从活性氧和NLRP3炎性小体信号传导的基础机制研究，到植物来源神经保护剂的应用筛选以及基于支架的生物材料测试，HMC3细胞展现出非凡的多功能性——前提是在设计实验时需充分考虑其关于TNF-α、一氧化氮和NOX2生物学特性的已知局限性。 对于寻求经过验证、可扩展且完全来自人类的小胶质细胞模型的研究人员而言，HMC3细胞将是深化对大脑免疫和疾病理解的宝贵资源。如需订购HMC3细胞或查询产品规格的更多信息，请访问cytion.com。

主要文献

1. Janabi N, Peudenier S, Héron B (1995) 通过将SV40大T抗原转染至胚胎小胶质细胞原代培养物，建立人小胶质细胞系。《神经科学快报》。PMID: 7478261
2. Li B, Bedard K, Sorce S (2009) 人类小胶质细胞中NOX4的表达导致活性氧的持续产生以及IL-6的持续表达。《先天免疫杂志》。PMID: 20375612
3. Dello Russo C、Cappoli N、Coletta I（2018）人类小胶质细胞HMC3细胞系：现状如何？一项系统性文献综述。《神经炎症杂志》。PMID：30200996
4. Cappoli N, Mezzogori D, Tabolacci E (2019) mTOR激酶抑制剂雷帕霉素通过调节人小胶质细胞的活化，增强促炎细胞因子白细胞介素6的表达和释放。《EXCLI期刊》。PMID: 31645839
5. Li H, Zhang X, Chen M (2018) 德美沙多明通过c-Fos/NLRP3/caspase-1级联反应抑制LPS和ATP刺激下小胶质细胞的炎症反应。《EXCLI杂志》。PMID: 29743866
6. Baek M、Yoo E、Choi HI（2021）BET抑制剂可减轻人小胶质细胞HMC3细胞系中的炎症反应和细胞迁移。《科学报告》。PMID: 33893325
7. Nasi M、De Gaetano A、Bianchini E（2020）线粒体损伤相关分子模式可刺激人小胶质细胞中活性氧的产生。《分子与细胞神经科学》。PMID: 32828963
8. Lindberg C, Hjorth E, Post C (2005) 人类小胶质细胞系的细胞因子产生：β-淀粉样蛋白和α-黑素细胞刺激素的影响。《神经毒性研究》。PMID: 16371321
9. González-Prieto M, Gutiérrez IL, García-Bueno B (2021) 阿尔茨海默病中微胶质细胞的CX3CR1表达增加，且受去甲肾上腺素调节。《胶质细胞》。PMID: 32662924
10. Ma'arif B, Mirza DM, Hasanah M (2020) Marsilea crenata Presl. 的正丁醇分馏物在小胶质细胞HMC3细胞系中的抗神经炎症活性。《基础与临床生理学及药理学杂志》。PMID: 31967965
11. Ma'arif B、Agil M、Laswati H（2020）Marsilea crenata Presl. 叶片96%乙醇提取物通过诱导增强小胶质细胞HMC3中Arg1和活化ERβ的表达。《基础与临床生理学及药理学杂志》。 PMID: 31981453
12. Martinez Viedma MDP、Pickett BE（2018）“寨卡病毒感染对胎盘和小胶质细胞的不同影响特征分析”。《病毒》。PMID：30453684
13. 张X、郭Y、徐X（2019）miR-146a通过IRAK1/TRAF6/NF-κB信号通路促进博尔纳病病毒1型复制。《病毒研究》。PMID: 31330207
14. Angel-Ambrocio AH、Bautista-Carbajal P、García-León ML（2020）小胶质细胞HMC3对鼻病毒感染高度易感。《病毒研究》。PMID：32768491
15. Sharma A、Vasanthapuram R、M Venkataswamy M（2020）Prohibitin 1/2介导登革热-3病毒进入人类神经母细胞瘤（SH-SY5Y）和小胶质细胞（CHME-3）。《生物医学科学杂志》。 PMID: 32306962
16. Li Z, Zhang J, Zheng H（2019）帕博西尼通过调节lncRNA SNHG15/CDK6/miR-627通路，克服替莫唑胺耐药性并减少多形性胶质母细胞瘤中胶质瘤相关小胶质细胞的M2极化。 《实验与临床癌症研究杂志：CR》。PMID：31462285
17. Martínez Leo EE, Segura Campos MR (2020) 西班牙鼠尾草肽分馏物对HMC3小胶质细胞促炎调节的神经保护作用。《食品生物化学杂志》。PMID: 32207175
18. Venkateswarlu K、Suman G、Dhyani V（2020）利用激光扫描共聚焦显微镜对电纺基质上培养的小胶质细胞进行实时胞质钙振荡的三维成像与定量分析。《生物技术与生物工程》。PMID: 32557561
19. Qadri SW、Kumar N、Santhoshkumar R（2022）利用人小胶质细胞系CHME-3感染模型研究基孔肯雅病毒的神经病理发生机制。《神经病毒学杂志》。PMID: 35352315