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Basic Scientific Research
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巨噬细胞趋化到底应该如何研究?
探索生命空间,助力基础研究

PREFACE 00

前言

做巨噬细胞相关课题时,“趋化”是一个特别容易被做得过于简单的实验。

最常见的方案大概是这样:

先发现疾病组织里CCL2升高,再发现CD68或者F4/80阳性细胞增多。接着把条件培养液放到Transwell下室,把RAW264.7或者骨髓来源巨噬细胞放到上室,几个小时以后发现穿膜细胞增加。

于是得到结论:

“某细胞通过分泌CCL2促进巨噬细胞趋化。”

这套结果不能说没有价值,但如果要把“巨噬细胞趋化”真正做成一条机制,通常还差不少东西。

首先,穿膜细胞变多,到底是定向趋化增强,还是细胞本身运动能力变强?

其次,组织里增加的“巨噬细胞”,到底是原有组织驻留巨噬细胞在局部移动和扩增,还是血液中的单核细胞被招募进来以后进一步分化成巨噬细胞?

再往后还有几个问题:

是谁产生了趋化信号?

这个信号在组织里有没有形成真正的浓度梯度?

响应细胞表达哪个受体?

阻断配体或者受体以后,趋化能不能消失?

恢复这条信号以后,能不能重新把表型救回来?

动物组织里巨噬细胞数量下降,到底是因为招募减少,还是因为单核细胞没有从骨髓出来、细胞生存下降,甚至局部增殖减少?

这些问题不拆开,“趋化”很容易最后变成一条:

CCL2升高+Transwell增加+组织CD68增加

的常规证据链。

而真正深入的趋化研究,应该逐渐回答的是:

谁在发出“过来”的信号,谁真正接收这个信号,细胞为什么会朝这个方向运动,它从哪里来,又为什么最后停在这个组织位置。

更进一步,还要回答:

这批被招募来的细胞进入组织以后,到底改变了什么疾病过程。

导读

一、研究巨噬细胞趋化之前,为什么第一步要先问“移动的到底是谁”

二、趋化和普通迁移有什么区别

三、Transwell能证明什么,又不能证明什么

四、为什么一定要区分趋化和趋动

五、条件培养液让巨噬细胞迁移增加以后,下一步应该怎么找趋化因子

六、为什么CCL2/CCR2不能成为所有项目的默认答案

七、怎样证明趋化因子真正来自你提出的那种细胞

八、怎样证明受体真的在响应细胞上发挥作用

九、为什么“配体阻断+受体阻断+救援”比单纯相关性强很多

十、如果研究做到受体以后,还可以怎样继续追细胞极性和运动机制

十一、RAW264.7、骨髓来源巨噬细胞、THP-1和原代单核细胞到底怎么选

十二、为什么趋化因子浓度不是越高越好

十三、什么时候应该从Transwell升级到实时细胞追踪和微流控

十四、肿瘤、纤维化和炎症组织中为什么还要考虑细胞外基质

十五、动物组织里巨噬细胞增加,为什么不能直接叫“巨噬细胞趋化增强”

十六、怎样区分组织驻留巨噬细胞和新招募的单核细胞来源巨噬细胞

十七、CCR2阻断以后组织巨噬细胞减少,为什么仍然不能马上证明局部趋化被阻断

十八、趋化研究最后为什么必须回到疾病功能

十九、巨噬细胞趋化实验最容易出现哪些设计问题

二十、一套更完整的“趋化因子—受体—定向迁移—体内招募—疾病功能”实验路线怎么设计

二十一、博恩生物可以为巨噬细胞趋化研究提供哪些实验支持

SECTION 01

01

研究巨噬细胞趋化之前,为什么第一步要先问“移动的到底是谁”

1、很多文章写“巨噬细胞募集”,实际募集进来的首先是单核细胞

这是巨噬细胞趋化研究中最容易被混淆的一件事。

在很多炎症、肿瘤和组织损伤模型中,血液中的单核细胞首先受到趋化信号吸引,从循环进入组织,随后才进一步分化成单核细胞来源巨噬细胞。

例如经典乳腺癌肺转移研究发现,CCL2依赖性招募的首先是CCR2阳性的炎性单核细胞,这些细胞进入转移部位后进一步参与形成转移相关巨噬细胞群。

在肠道炎症、心脏损伤等体系中,同样存在明显的单核细胞募集和后续巨噬细胞分化。

所以如果动物实验里观察到:

CD68阳性细胞增加。

F4/80阳性细胞增加。

不能直接写成“组织中的巨噬细胞发生趋化”。

更准确的问题通常应该先拆成:

是不是循环单核细胞被招募进来了?

2、组织驻留巨噬细胞又是另一套问题

很多组织本身就存在稳定的驻留巨噬细胞。

例如脑内小胶质细胞、部分心脏巨噬细胞、肺泡巨噬细胞等,都可以在组织中长期存在,并不需要每天依赖大量外周单核细胞补充。

心脏研究已经显示,部分TIMD4阳性、LYVE1阳性、CCR2阴性的心脏驻留巨噬细胞能够自我维持,而损伤以后新进入的CCR2阳性单核细胞来源巨噬细胞则属于另一类来源。

所以如果研究的是:

肿瘤怎样从血液中招募TAM前体,

更应该研究单核细胞迁移。

如果研究的是:

组织中的驻留巨噬细胞怎样从血管周围移动到损伤中心,

那么研究的才更接近成熟巨噬细胞在局部组织中的定向迁移。

先把细胞来源定义清楚,后面所有实验才不会混在一起。

SECTION 02

02

趋化和普通迁移有什么区别

1、细胞动了,不等于发生趋化

趋化真正强调的是:

细胞根据某种化学物质的空间浓度差异,产生具有方向性的迁移。

也就是说,关键不只是移动距离增加,而是细胞更倾向于朝高浓度或者特定信号来源方向运动。

如果一个处理只是让细胞爬得更快,但向各个方向运动的概率没有变化,它更接近细胞运动能力增强,而不能直接证明趋化增强。

2、所以划痕实验基本不能承担“趋化证明”

划痕实验很好用,但它回答的主要是细胞填补空缺区域的能力。

这里同时混合了随机迁移、定向迁移、增殖、黏附和细胞状态等因素。

划痕区域本身也没有建立一个定义清楚的可溶性趋化因子浓度梯度。

因此如果研究主题明确写的是“巨噬细胞趋化”,划痕实验最多作为普通迁移能力的支持结果。

它不应该成为核心趋化证据。

3、真正的趋化实验必须有“方向”

这也是为什么Transwell、Boyden chamber和微流控趋化系统被大量使用。

它们的共同目的都是让细胞面对一个空间不均匀的趋化信号。

真正需要分析的是:

细胞有没有朝信号来源发生偏向性移动。

SECTION 03

03

Transwell能证明什么,又不能证明什么

1、Transwell非常适合做趋化的第一轮筛查

经典设计是:

上室加入待迁移细胞。

下室加入候选趋化因子、条件培养液或者另一类细胞产生的信号。

如果下室存在趋化刺激以后,穿膜细胞数量明显增加,说明这个刺激具有促进细胞跨膜迁移的能力。

因此Transwell作为第一轮筛选完全合理。

2、它最大的优势是简单和高通量

如果要同时比较:

不同条件培养液。

不同趋化因子浓度。

不同基因敲低组。

不同受体抑制剂。

Transwell非常高效。

很多“某细胞分泌某因子招募巨噬细胞”的课题,都可以先从这一层开始。

3、但Transwell把很多信息压缩成了一个终点数字

最后通常得到的是:

每个视野穿过去多少个细胞。

或者膜下面总共有多少细胞。

问题在于,你看不到这些细胞迁移过程中的方向变化、速度、停顿、极性建立以及对梯度变化的实时响应。

所以Transwell很适合回答:

有没有促迁移效应?

但如果要严格回答:

它是不是依赖浓度梯度的定向趋化?

还需要继续往下做。

SECTION 04

04

为什么一定要区分趋化和趋动

1、趋动强调的是“运动增加”,不一定有方向

假设CCL2加入以后,巨噬细胞运动速度从原来每小时20微米增加到40微米。

如果它依然四处随机移动,那么它的运动能力变强了,但未必真正朝CCL2高浓度方向偏移。

这类效应更接近趋动,也就是化学刺激改变运动活性。

2、最简单的思路是把“有无梯度”拆开

假设原实验是:

上室没有CCL2。

下室有CCL2。

此时存在上下室浓度差。

下一步可以增加:

上室和下室都加入相同浓度CCL2。

这样细胞仍然暴露于CCL2,但上下方向上的浓度差被明显削弱。

如果只有“下室高、上室低”时迁移明显增强,而上下室浓度接近以后效应显著减弱,更支持梯度依赖的趋化。

如果两个条件下细胞移动都大量增加,则说明CCL2可能同时提高了细胞整体运动能力。

3、这一步往往比再多做一个Western blot更有价值

很多趋化文章已经证明:

某个因子升高。

某个受体升高。

某条信号通路也升高。

但并没有真正证明:

细胞为什么知道应该往哪边走。

趋化研究的核心恰恰就在这里。

SECTION 05

05

条件培养液让巨噬细胞迁移增加以后,下一步应该怎么找趋化因子

1、条件培养液只能说明“这里面有东西”

假设肿瘤细胞条件培养液能够显著促进巨噬细胞穿膜。

这时候只能得到:

肿瘤细胞释放的某些可溶性因素具有促迁移作用。

还不能直接跳到CCL2。

2、下一步应该结合疾病背景提出候选趋化轴

如果前期研究提示CCL2明显增加,可以优先验证CCL2/CCR2。

如果疾病背景更支持CCL3、CCL5、CX3CL1或者补体C5a,也应该按照实际机制选择。

2026年的研究甚至进一步发现,骨髓来源巨噬细胞不仅会被C5a梯度吸引,还能够通过摄取和降解C5a主动重塑周围的C5a分布,从而强化自己的方向判断。

这说明真实的趋化环境远比“下室放一个趋化因子”复杂。

3、真正有价值的是检测分泌蛋白

如果要证明:

A细胞分泌CCL2招募巨噬细胞。

单纯做A细胞CCL2信使RNA升高还不够。

因为趋化真正依赖的是细胞外可用的趋化因子。

所以至少应该进一步检测培养上清或者组织局部的CCL2蛋白。

这样才能从:

基因表达改变

推进到:

真正建立胞外趋化信号。

SECTION 06

06

为什么CCL2/CCR2不能成为所有项目的默认答案

1、CCL2/CCR2确实非常经典

CCL2可以通过CCR2参与单核细胞招募。

乳腺癌肺转移、肠道炎症、肝脏炎症以及很多组织损伤中,都存在这一轴参与单核细胞募集的证据。

所以它成为很多巨噬细胞趋化课题的第一候选完全可以理解。

2、但巨噬细胞和单核细胞能够感知的趋化信号远不止这一条

不同疾病阶段和组织环境可能依赖不同受体。

例如补体激活以后产生的C5a本身就是强效巨噬细胞趋化信号。2026年的研究进一步证明,鼠和人巨噬细胞都能够主动改变C5a环境,只是处理C5a的方式和最适浓度存在明显差异。

另外,同一个CCR2也并非只对应CCL2一个配体。

因此如果实验只是看到:

CCL2升高。

CCR2升高。

就直接宣布找到了完整趋化机制,仍然偏快。

3、真正应该根据疾病模型反推趋化轴

研究肿瘤、肾损伤、肝纤维化、神经炎症和感染时,最主要的趋化来源并不一定一样。

更专业的做法应该是:

先确定主要信号来源细胞,再确定其真正释放的候选趋化因子,随后寻找响应细胞上的受体。

而不是所有项目从CCL2/CCR2开始,也从CCL2/CCR2结束。

SECTION 07

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怎样证明趋化因子真正来自你提出的那种细胞

1、组织总蛋白升高不能确定来源

假设肿瘤组织CCL2明显增加。

这个CCL2可能来自肿瘤细胞,也可能来自成纤维细胞、内皮细胞、巨噬细胞甚至其他免疫细胞。

所以“组织CCL2升高+巨噬细胞增加”还不能建立细胞间机制。

2、体外应该先建立来源细胞证据

例如提出:

肿瘤细胞分泌CCL2。

就应该在肿瘤细胞培养上清中直接检测CCL2。

随后改变肿瘤细胞中的候选上游机制,观察CCL2分泌是否同步变化。

再把不同组条件培养液用于单核细胞或者巨噬细胞趋化。

这样才能形成:

肿瘤细胞机制变化 → CCL2分泌变化 → 趋化变化。

3、组织中还应该增加空间来源证据

如果研究深度继续提高,可以通过组织共定位、原位检测或者细胞分选后验证,判断疾病组织中主要是哪一类细胞产生该趋化因子。

最终最好形成:

体外能够分泌,组织里确实是它在分泌。

两层证据结合起来,来源才真正扎实。

SECTION 08

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怎样证明受体真的在响应细胞上发挥作用

1、先确认受体是否存在

如果提出CCL2/CCR2趋化,就应该确认实验所用的响应细胞确实表达CCR2。

而且要注意:

不同细胞模型、不同分化状态以及不同刺激条件下,趋化受体表达可以发生明显变化。

因此不能因为文献说“巨噬细胞表达CCR2”,就默认当前细胞一定具有相同水平的CCR2。

2、受体表达升高仍然只是相关证据

真正关键的是功能阻断。

可以使用受体拮抗剂、阻断抗体、基因敲低或者敲除等方式。

如果趋化因子仍然存在,但受体被阻断以后定向迁移明显下降,才能真正支持:

这个受体是当前趋化反应所必需的。

3、经典CCR2趋化本身就包含细胞极性过程

早期Nature Immunology研究已经显示,CCR2受到CCL2激活以后,可以通过FROUNT连接PI3K、Rac和前缘片状伪足形成,从而把受体信号转换成有方向的细胞运动。

所以一个成熟的趋化机制,最终不应该只停留在:

配体结合受体。

还可以继续往细胞运动机器本身推进。

SECTION 09

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为什么“配体阻断+受体阻断+救援”比单纯相关性强很多

1、第一步从来源端切断配体

如果怀疑肿瘤细胞CCL2招募巨噬细胞,可以敲低肿瘤细胞CCL2,或者使用CCL2中和策略。

随后观察条件培养液的趋化能力是否下降。

这一步证明:

来源细胞产生的这个配体是必要的。

2、第二步从响应端切断受体

再阻断单核细胞或者巨噬细胞上的CCR2。

如果同样能够显著抑制趋化,就说明这条配体—受体关系具有功能性。

3、第三步加入重组蛋白救援

假设:

肿瘤细胞CCL2敲低以后,条件培养液趋化作用明显下降。

这时再加入适量重组CCL2。

如果趋化部分或明显恢复,因果链会强很多。

逻辑就从:

“CCL2和趋化同时下降”

升级成:

CCL2减少导致趋化下降,而重新补充CCL2能够把趋化拉回来。

这才是比较完整的机制验证。

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如果研究做到受体以后,还可以怎样继续追细胞极性和运动机制

1、趋化最终一定要落实到细胞前后极性

一个细胞之所以能够朝某个方向走,不只是因为某条信号通路“整体升高”。

它必须建立前端和后端。

前端形成膜突起和肌动蛋白重排。

细胞黏附动态变化。

后端收缩,细胞整体向前推进。

2、所以可以进一步看方向性信号是否发生空间重排

如果课题需要继续深入,可以研究:

受体有没有在前缘富集。

PI3K/Rac等运动相关信号有没有产生空间偏向。

F-actin有没有在朝向趋化源的一侧重排。

细胞前缘形成是不是被目标机制阻断。

这样研究就从“某通路促进迁移”升级到了:

某通路怎样把外界浓度差转换成细胞内部的空间极性。

3、这一层非常适合解释“为什么细胞会朝一个方向走”

也是趋化机制真正区别于普通细胞迁移机制的地方。

SECTION 11

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RAW264.7、骨髓来源巨噬细胞、THP-1和原代单核细胞到底怎么选

1、RAW264.7适合早期机制筛查

RAW264.7培养方便、重复性较好,也很适合做基因干预和大量条件筛选。

如果只是早期验证:

某趋化因子有没有作用,

某条信号能不能改变迁移,

RAW264.7可以提供很高实验效率。

但它毕竟属于长期培养的鼠源巨噬样细胞系。

如果最终要讨论真实炎症组织中的单核细胞募集,仅靠RAW264.7通常不够。

2、骨髓来源巨噬细胞更适合验证成熟巨噬细胞迁移机制

骨髓来源巨噬细胞(BMDM)能够提供更接近原代细胞的背景。

2026年的C5a研究就是使用BMDM直接观察趋化动态,并发现巨噬细胞甚至能够主动塑造自己的趋化梯度。

如果研究问题明确是:

成熟巨噬细胞怎样在局部环境中定向移动,

BMDM通常比单纯细胞系更加合适。

3、如果研究的是从血液进入病变组织,原代单核细胞更加贴近问题

很多所谓“巨噬细胞浸润”,真正的第一步其实是:

血液中的单核细胞被招募。

因此如果最终机制是:

肿瘤或者损伤组织分泌趋化因子,招募循环单核细胞,后者进入组织再成为巨噬细胞,

那么直接使用外周血单核细胞进行趋化实验,在逻辑上更匹配。

4、THP-1需要先分清“未分化”和“分化后”

THP-1本身是人单核细胞样细胞系。

经过PMA等处理以后可以形成巨噬样状态。

但分化过程会明显改变细胞黏附、形态和受体表达。

所以实验设计时要先决定:

研究的是单核细胞募集,还是成熟巨噬细胞局部迁移。

不要同一篇文章前面用THP-1单核细胞,后面用PMA分化巨噬细胞,却把两种结果统一称为“巨噬细胞趋化”。

SECTION 12

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为什么趋化因子浓度不是越高越好

1、趋化依赖的是空间信息,不只是绝对浓度

如果整个环境里到处都是极高浓度趋化因子,细胞反而可能难以判断:

到底哪边更高。

所以研究趋化时真正重要的是:

浓度和梯度共同作用。

2、受体本身还会发生内吞和适应

CCR2等趋化受体在持续受到配体刺激以后可以发生内吞和信号调节。原代人单核细胞研究显示,CCR2不仅介导CCL2响应,还参与CCL2摄取和清除,从而影响局部配体可用性。

因此一个非常高的CCL2浓度并不一定产生最强方向性迁移。

3、最新C5a研究把这个问题展示得更加明显

2026年的研究发现,小鼠BMDM对C5a的最佳趋化并不是出现在最高测试浓度,而且鼠和人巨噬细胞由于处理C5a的机制不同,最佳响应浓度也不同。

这说明趋化实验必须做浓度梯度。

不能简单选择一个“越高越保险”的浓度。

SECTION 13

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什么时候应该从Transwell升级到实时细胞追踪和微流控

1、当文章核心结论已经变成“定向趋化”时

如果Transwell只是一个辅助结果,做到穿膜数量可能已经够用。

但如果文章核心就是:

某机制改变巨噬细胞对趋化梯度的感知,

那么最好进一步真正看到细胞怎么走。

2、实时成像可以把一个数字拆成多个运动参数

通过活细胞追踪,可以进一步分析:

细胞迁移速度有没有改变。

总路径长度有没有改变。

净位移有没有改变。

朝向趋化源的方向性有没有改变。

轨迹持久性有没有改变。

这样就能区分:

细胞跑得更快,

和

细胞跑得更准。

这两个完全不同的生物学结果。

3、微流控真正的优势是能够控制梯度

相比传统Transwell,微流控系统更容易建立空间和时间上可控制的化学梯度。

2026年的巨噬细胞C5a研究利用直接观察型趋化系统,甚至发现巨噬细胞会主动消耗趋化因子,并重新塑造原本人为建立的梯度。

这类实验特别适合研究:

梯度方向变化以后细胞能不能重新转向。

不同梯度陡峭度怎样影响细胞。

两个趋化源同时存在时细胞选择哪一个。

这些问题是单纯Transwell很难回答的。

SECTION 14

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肿瘤、纤维化和炎症组织中为什么还要考虑细胞外基质

1、真实组织不是一张光滑的培养皿

巨噬细胞从血管进入肿瘤或者纤维化组织以后,还要穿过不同密度的细胞外基质。

胶原纤维方向、孔隙大小和组织硬度都会影响实际迁移。

所以趋化因子告诉细胞:

“往哪里走。”

细胞外基质则进一步决定:

“这条路到底能不能走过去。”

2、如果研究重点涉及致密组织,可以增加基质环境

例如肿瘤、肺纤维化、肝纤维化等方向,可以进一步使用胶原基质或者其他更接近组织环境的迁移体系。

这样可以区分:

候选机制真正影响的是趋化感知,

还是影响巨噬细胞穿过细胞外基质的能力。

3、Transwell膜上加基质以后,研究问题已经发生变化

如果膜上覆盖Matrigel或者较厚的胶原层,细胞不仅需要迁移,还需要穿越额外的基质屏障。

这时候结果同时包含:

趋化、黏附、形变和基质穿越能力。

因此最好不要再把它简单称为“趋化实验”。

实验名称应该和真正测到的生物过程对应。

SECTION 15

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动物组织里巨噬细胞增加,为什么不能直接叫“巨噬细胞趋化增强”

1、细胞积累至少可能来自几个完全不同的过程

组织中巨噬细胞变多,可以来自:

外周单核细胞招募增加,也可以来自组织驻留巨噬细胞局部增殖增加,还可能来自巨噬细胞死亡减少或者停留时间延长。

因此一张CD68免疫组化,只能说明:

该区域巨噬细胞样细胞数量发生变化。

它不能说明这些细胞为什么变多。

2、如果文章要明确写“募集”,就应该增加来源证据

流式可以进一步区分单核细胞和不同巨噬细胞群。

如果研究条件允许,还可以采用单核细胞示踪、CCR2相关遗传示踪、骨髓嵌合、细胞转移或者其他来源追踪方法。

近年的创伤性脑损伤研究就利用CCR2-CreERT2和Ms4a3-Cre等遗传示踪体系,长期区分外周单核细胞来源巨噬细胞和组织本身的髓系细胞。

3、“巨噬细胞更多”和“招募更多”是两个不同层级的结论

前者主要是数量描述。

后者已经包含细胞来源和动态过程。

证据要求自然不一样。

SECTION 16

16

怎样区分组织驻留巨噬细胞和新招募的单核细胞来源巨噬细胞

1、不要依赖单一CD68或F4/80

这些经典巨噬细胞标志很适合判断组织中巨噬细胞总体变化。

但它们很难单独告诉你细胞来源。

尤其单核细胞进入组织以后逐渐获得成熟巨噬细胞表型,很多标志会发生连续变化。

2、CCR2可以提供重要信息,但也不能单独包办来源鉴定

炎性单核细胞通常具有较高CCR2相关募集能力。

但进入组织并进一步分化以后,部分单核细胞来源巨噬细胞的CCR2表达会发生变化。

视网膜命运追踪研究已经特别指出,完全分化后的单核细胞来源巨噬细胞可以把CCR2下调到很低水平,因此终点只按CCR2阳性来数,会漏掉一部分真正的外周来源细胞。

3、真正严格的来源问题需要命运追踪

如果课题核心创新点就是:

某机制招募外周单核细胞,并使其成为疾病相关巨噬细胞,

那么命运追踪或者来源示踪的价值非常高。

这能够直接把:

“组织里有一群巨噬细胞”

推进到:

“这群细胞确实是新从外周来的。”

SECTION 17

17

CCR2阻断以后组织巨噬细胞减少,为什么仍然不能马上证明局部趋化被阻断

1、CCR2并不只负责最后一步组织趋化

CCL2/CCR2轴除了参与向炎症组织募集,还参与炎性单核细胞从骨髓进入外周循环。

研究已经证明,CCR2相关信号与单核细胞的动员和组织招募都密切相关。

所以如果使用CCR2抑制剂以后组织中巨噬细胞明显减少,至少存在两种可能。

第一种是:

血液中的单核细胞已经很多,只是进不去组织。

第二种是:

单核细胞连骨髓都没有充分离开,血液里本身就少了。

2、所以体内实验最好同时看骨髓、血液和组织

一个更加清楚的设计可以连续判断:

骨髓中的目标单核细胞有没有变化。

外周血中有没有变化。

病变组织中有没有变化。

这样才能判断阻断发生在哪一个步骤。

3、这是体内趋化研究和体外Transwell最大的区别之一

体外Transwell已经把细胞放到了“起跑线”上。

而体内一只单核细胞真正到达病灶,至少要经历:

骨髓动员、进入血液、血管黏附、穿越内皮、进入组织,再继续沿局部信号迁移。

所以体内“募集”远比一个单纯趋化过程复杂。

SECTION 18

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趋化研究最后为什么必须回到疾病功能

1、证明某个趋化因子能够招募巨噬细胞,还只是中间机制

最终真正有意义的问题是:

这些被招募来的细胞对疾病有什么影响?

如果只是看到:

CCL2增加。

巨噬细胞增加。

并不能说明这批巨噬细胞就是推动疾病的关键细胞。

2、需要进一步判断招募细胞进入组织以后变成什么状态

在肿瘤里,可以继续看它们是否抑制T细胞、促进血管生成或者帮助肿瘤侵袭。

在纤维化里,可以继续看它们是否刺激成纤维细胞和细胞外基质沉积。

在组织损伤修复里,也可能出现完全相反的结果:

新招募的单核细胞来源巨噬细胞参与清除损伤、血管生成和后续修复。

Nature研究已经利用CCR2命运追踪证明,感染后的单核细胞募集可以进一步参与组织修复和血管生成。

所以“招募更多巨噬细胞”本身没有固定的好坏。

3、最终要建立“募集是疾病表型所必需的”这一层

理想的逻辑应该是:

阻断趋化轴以后,目标单核细胞/巨噬细胞募集下降。

随后疾病表型改善。

如果再重新补回相应细胞或者恢复趋化信号,疾病表型能够部分恢复。

到这里才能真正说明:

这条趋化机制不仅存在,而且参与了疾病。

SECTION 19

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巨噬细胞趋化实验最容易出现哪些设计问题

1、看到CD68增加,就直接写“巨噬细胞趋化增加”

组织中细胞数量增加不能直接证明细胞来源和迁移过程。

2、把“单核细胞募集”全部写成“巨噬细胞趋化”

很多炎症组织中真正从血液进入的首先是单核细胞,后面才形成单核细胞来源巨噬细胞。

3、只做一次Transwell,就宣布定向趋化

Transwell适合初筛,但如果趋化是文章核心机制,最好继续证明梯度依赖和方向性。

4、下室加更多血清,同时又加入候选趋化因子

血清本身就含有大量能够影响细胞运动的因素。

如果上下室基础培养条件不一致,很难判断究竟是谁在起作用。

5、细胞活力改变,却被解释成迁移改变

候选药或者基因干预如果使细胞死亡、增殖下降或者严重改变黏附,最终穿膜数量自然会变化。

所以至少需要确认对应时间窗内细胞活力没有成为主要干扰因素。

6、趋化因子只测信使RNA

趋化依赖的是细胞外可利用的分泌因子,至少需要进一步确认蛋白水平。

7、条件培养液有效,就直接把其中某个因子当成原因

条件培养液里存在很多可溶性物质。

需要中和、敲低和重组蛋白救援才能逐渐锁定真正的关键因子。

8、只阻断配体,不验证受体

一条完整的细胞间趋化轴必须同时存在信号来源和响应端。

9、受体表达升高,就直接认为趋化依赖这个受体

表达和功能是两回事。

需要受体阻断验证。

10、趋化因子浓度只选一个最高剂量

趋化反应受浓度、梯度、受体内吞和细胞自身对配体处理等多种因素影响,浓度并不是越高越好。

11、不同细胞模型混用,却不解释生物学差异

RAW264.7、BMDM、THP-1来源巨噬细胞和原代血液单核细胞回答的问题并不完全一样。

12、把Matrigel穿膜实验和普通趋化实验混为一谈

增加细胞外基质以后,已经同时包含组织穿越能力。

13、动物里只看肾、肝、肿瘤或者肺的终点组织

如果研究外周单核细胞招募,最好同时关注循环和必要时骨髓端。

14、CCR2抑制以后组织巨噬细胞减少,就直接认定局部趋化被阻断

CCR2还可能影响单核细胞从骨髓动员进入血液。

15、只证明“细胞来了”,不研究来了以后做什么

趋化机制最终应该和疾病功能连接起来。

SECTION 20

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一套更完整的“趋化因子—受体—定向迁移—体内招募—疾病功能”实验路线怎么设计

1、第一步先把研究对象定义清楚

首先问:

当前疾病里增加的是组织驻留巨噬细胞,还是外周单核细胞来源巨噬细胞?

如果目标是循环细胞募集,体外优先使用单核细胞会更加符合问题。

如果目标是组织中成熟巨噬细胞局部运动,则可以选择BMDM或相应原代巨噬细胞。

2、第二步确定是谁在释放趋化信号

明确候选来源细胞。

例如肿瘤细胞、受损上皮细胞、成纤维细胞、内皮细胞或者组织驻留巨噬细胞。

随后验证其培养上清是否具有促迁移作用。

3、第三步用Transwell建立第一层功能证据

比较不同条件培养液或者重组趋化因子。

先确认目标细胞迁移是否确实增加。

同时控制基础培养基、血清、细胞数量、时间以及细胞活力。

4、第四步确认是不是梯度依赖

增加不同空间分布条件。

比较存在浓度差和趋化因子均匀分布时的迁移。

如果课题核心就是趋化,可以进一步使用实时追踪观察方向性。

5、第五步锁定来源细胞产生的趋化因子

检测分泌蛋白。

敲低或者中和候选趋化因子。

观察条件培养液促迁移能力是否下降。

6、第六步验证响应端受体

确认目标单核细胞或者巨噬细胞表达相应受体。

随后使用受体抑制、敲低或者敲除验证其必要性。

7、第七步进行配体救援

来源细胞敲低趋化因子以后,再补充重组蛋白。

如果迁移重新恢复,就可以把因果链进一步闭合。

8、第八步进一步研究细胞为什么会“转向”

如果机制需要继续深入,可以观察受体空间分布、细胞极性、肌动蛋白重排以及PI3K/Rac等运动相关程序。

最终解释:

外界浓度梯度怎样真正被转换成细胞方向。

9、第九步进入更接近组织环境的模型

如果疾病组织基质明显改变,可以增加细胞外基质迁移体系。

如果研究血液单核细胞进入组织,还可以进一步加入内皮跨膜迁移模型。

这样逐渐把一个简单Transwell升级成真正的组织募集过程。

10、第十步进入动物以后先证明细胞来源

不能只做CD68免疫组化。

根据课题深度,可以结合流式、单核细胞标志、来源示踪或者命运追踪,判断增加的巨噬细胞究竟来自哪里。

11、第十一步同时检查骨髓、血液和病灶组织

尤其在CCR2等参与单核细胞动员的体系中,这一步能够帮助定位药物或基因干预究竟阻断了哪个阶段。

12、第十二步最终证明趋化改变了疾病

阻断趋化以后,病灶中的目标细胞减少。

随后疾病表型发生相应变化。

如果进一步恢复趋化信号或重新补回目标细胞能够部分救援疾病表型,那么这条机制才真正完成闭环。

最终理想的证据链应该变成:

疾病细胞A发生变化 → 分泌趋化因子B → 形成局部趋化信号 → 单核细胞/巨噬细胞上的受体C感知信号 → 细胞产生方向性迁移 → 外周细胞进入病灶 → 分化或获得特定功能状态 → 改变疾病结局。

这和一句“CCL2促进巨噬细胞趋化”,已经完全不是同一个机制深度。

SECTION 21

21

博恩生物可以为巨噬细胞趋化研究提供哪些实验支持

1、可以先帮助判断课题真正应该研究单核细胞还是成熟巨噬细胞

很多项目已经发现疾病组织里CD68或F4/80阳性细胞明显增加,但下一步不知道究竟应该用RAW264.7、BMDM还是单核细胞做趋化。

这一步最好先回到疾病本身。

如果核心是循环单核细胞进入病灶以后形成巨噬细胞,就应该围绕“单核细胞募集”设计。

如果研究的是组织巨噬细胞在局部环境中的重新定位,则需要围绕成熟巨噬细胞迁移设计。

2、可以建立来源细胞—条件培养液—响应细胞趋化体系

根据具体课题,可以建立肿瘤细胞、上皮细胞、成纤维细胞、内皮细胞等与单核/巨噬细胞之间的趋化体系。

先判断条件培养液是否具有趋化能力,再逐步锁定关键趋化因子。

3、可以进一步把普通Transwell升级成因果性趋化验证

包括趋化因子浓度预实验、梯度对照、配体中和、受体阻断以及重组蛋白救援。

这样避免最后只有:

一张Transwell图和一张CCL2的Western blot。

4、可以把迁移和方向性进一步拆开

如果文章核心需要真正证明“趋化”,可以进一步增加活细胞成像和细胞轨迹分析,评价迁移速度、方向性、净位移和趋化指数。

研究重点也就从:

穿过去多少细胞,

推进到:

这些细胞到底是跑得更快,还是朝目标方向跑得更准。

5、可以进一步进入体内单核细胞/巨噬细胞募集验证

动物组织可以根据项目采用组织染色、流式以及必要的来源追踪策略,区分组织驻留巨噬细胞和新募集的单核细胞来源细胞。

如果候选机制涉及CCR2等单核细胞动员轴,还可以结合外周血和病灶组织变化,避免把骨髓动员障碍误认为局部趋化阻断。

6、最终可以把趋化和疾病功能连接起来

肿瘤项目可以继续研究募集细胞对T细胞和肿瘤生长的影响。

纤维化项目可以继续观察它们是否改变成纤维细胞活化和组织基质。

损伤修复项目则需要进一步判断这批细胞究竟促进炎症,还是参与后续修复。

真正成熟的巨噬细胞趋化课题,最后研究的其实已经不只是“细胞为什么会走”。

它应该回答一整套问题:

是谁在叫它过去?

它从哪里出发?

通过哪个受体听到这个信号?

为什么知道应该往这个方向走?

进入组织以后又变成了什么?

如果不让它过去,疾病会不会改变?

这也是巨噬细胞趋化研究最容易从常规实验升级成机制文章的地方。

Transwell当然可以做。

CCL2当然也可以测。

但它们更适合作为整条机制的入口。

如果最后只停在:

“CCL2升高,所以巨噬细胞趋化增加。”

真正有价值的部分其实还没有开始。

更值得继续往下做的是:

来源细胞→趋化因子→浓度梯度→受体感知→细胞极性→定向迁移→体内来源→病灶积累→疾病功能。

当这条链逐渐被拆开以后,“巨噬细胞趋化”才从一张Transwell图片,真正变成一个可以解释疾病中免疫细胞为什么会出现在特定位置、又为什么改变疾病结局的完整机制。

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