背景

THP-1細(xì)胞系是從一名患有急性單核細(xì)胞白血病的1歲小男孩的外周血中分離得到的，在調(diào)控組織穩(wěn)態(tài)、炎癥反應(yīng)等方面的研究發(fā)揮著重要作用，該細(xì)胞株已被廣泛用于研究單核/巨噬細(xì)胞的功能機制、信號通路、營養(yǎng)和藥物轉(zhuǎn)運、免疫應(yīng)答等方面。相對于U937、HL-60、ML-2等白血病細(xì)胞系，THP-1更有類似人原代單核細(xì)胞的形態(tài)和功能特征（包括細(xì)胞分化標(biāo)記）。相對于人外周血單核細(xì)胞（PBMC），THP-1更易在實驗室中培養(yǎng)和擴增，且具有更穩(wěn)定的基因背景，不存在PBMC的個體差異性問題，利于實驗結(jié)果的重現(xiàn)。因此，THP-1是各大實驗室常用的急性單核細(xì)胞白血病細(xì)胞系，是研究免疫和炎癥的理想工具。

1.?使用基因編輯構(gòu)建THP-1細(xì)胞的GD模型，助力GD病理生理學(xué)研究和高通量藥物篩選

戈謝病(GD)是由酸性β-葡萄糖苷酶基因(GBA1)突變引起的一種常染色體隱性溶酶體沉積病，會導(dǎo)致酸性β-葡萄糖苷酶(GCase)活性不足，隨后在溶酶體內(nèi)逐漸積累糖基神經(jīng)酰胺(GlcCer)和糖基鞘氨醇(LysoGL1)。一直以來研究人員專注于開發(fā)有效的，可重現(xiàn)該病的基因和表型特征的GD細(xì)胞模型，以尋求更好的病理生理學(xué)研究和開發(fā)新的治療方法。Eleonora Pavan等學(xué)者利用CRISPR/Cas9技術(shù)對THP-1細(xì)胞的GBA1基因進(jìn)行了編輯，構(gòu)建了單核細(xì)胞的等基因GD模型。

研究人員應(yīng)用編輯流程后（圖1A），通過WB篩選出3個顯示出GCase低表達(dá)的THP-1克隆（圖1B），其中D2克隆幾乎沒有酶活性(野生型剩余活性為1%)。由于在GD細(xì)胞中積累的GlcCer被溶酶體酸性神經(jīng)酰胺酶轉(zhuǎn)化為其去乙酰化的溶脂酶LysoGL1，被認(rèn)為是GD的生物標(biāo)志物。因此，研究人員還檢測了這些克隆中的LysoGL1的含量（圖1D），研究GCase活性的降低是否導(dǎo)致了LysoGL1的積累。最終發(fā)現(xiàn)只有D2克隆中極低的剩余酶活性會導(dǎo)致大量底物積累，因此研究人員選擇了D2作為GD模型。THP-1 GBA1突變細(xì)胞為進(jìn)一步探討GD病理生理學(xué)提供了一個很好的模型，可以當(dāng)作一些難以獲得、在體外難增殖的細(xì)胞的替代研究對象例如GD患者的單核細(xì)胞、單核細(xì)胞分化而來的巨噬細(xì)胞或iPSC分化的巨噬細(xì)胞。

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2.構(gòu)建Nrf2基因敲除THP-1細(xì)胞助力SLE的治療研究

系統(tǒng)性紅斑狼瘡(Systemic lupus erythematosus, SLE)是一種多因子自身免疫性疾病。核因子NF-E2相關(guān)因子(Nrf2)介導(dǎo)許多抗氧化和抗炎基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)。由于Nrf2缺失會導(dǎo)致老年雌性小鼠發(fā)生狼瘡樣自身免疫性腎炎，提示Nrf2對SLE的發(fā)生發(fā)展至關(guān)重要。有研究表明，衣康酸（Itaconate）是Nrf2的一種新型激活劑。Itaconate直接烷基化Keap1上的151、257、288、273和297半胱氨酸殘基，使Nrf2蛋白穩(wěn)定、積累和活化。此外，一種新的細(xì)胞滲透性衣康酸衍生物，4-辛基衣康酸(OI)，增加了具有抗氧化和抗炎能力的下游基因Nrf2的表達(dá)。為了證實OI誘導(dǎo)的抗炎作用需要激活Nrf2，研究人員利用shRNA和構(gòu)建?Nrf2基因敲除細(xì)胞系來抑制THP-1人巨噬細(xì)胞中的Nrf2和完全敲除THP-1細(xì)胞中的Nrf2。如圖所示，具有Nrf2 shRNA或Nrf2- ko構(gòu)建的穩(wěn)定THP-1細(xì)胞中Nrf2 mRNA的表達(dá)水平顯著降低(圖2A)。OI誘導(dǎo)的Nrf2蛋白穩(wěn)定(圖2A)、HO1/NQO1mRNA(圖2C)和蛋白(圖2B)的表達(dá)以及NQO1的激活(圖2D)幾乎被Nrf2沉默或KO阻斷(圖2B- d)。重要的是，OI預(yù)處理并不會抑制LPS誘導(dǎo)的NFκB活化(圖2E)和TNF-α的產(chǎn)生(圖2F)。

通過進(jìn)一步的研究表明，Nrf2的激活在OI誘導(dǎo)的抗氧化和抗炎作用中是必需的。Nrf2沉默或敲除幾乎完全消除了SLE患者來源的?PBMCs和LPS激活的THP-1細(xì)胞中OI誘導(dǎo)的作用。與其他Nrf2激活劑相比，這種新化合物的一個關(guān)鍵優(yōu)勢是它直接與Keap1相關(guān)，并導(dǎo)致Keap1乙酰化和Nrf2解離，使得Nrf2直接并持續(xù)激活。該研究證明了OI和itaconate對SLE的治療有重要的治療價值。

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3.THP-1細(xì)胞內(nèi)IL-38過表達(dá)引起抗炎作用

白細(xì)胞介素(IL)-38是屬于IL-1家族的一種細(xì)胞因子，這種細(xì)胞因子在類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(RA)滑膜組織中表達(dá)，有研究發(fā)現(xiàn)IL-38缺乏的小鼠加劇了關(guān)節(jié)炎。為了研究IL-38在THP-1單核細(xì)胞系體外過表達(dá)是否影響其細(xì)胞因子的產(chǎn)生，研究人員使用慢病毒轉(zhuǎn)染THP-1細(xì)胞法使其過表達(dá)人IL-38(圖3A, B)。結(jié)果顯示在THP-1細(xì)胞中過表達(dá)IL-38顯著降低了脂多糖(LPS)刺激后IL-6和IL-23p19 mRNA的表達(dá)。此外還顯著降低LPS誘導(dǎo)的IL-6、TNFα、IL-23和IL-10蛋白分泌2.5倍(圖3C, D)，但I(xiàn)L-1β未受影響(圖3D)。

該研究強調(diào)了IL-38在體內(nèi)過表達(dá)的抗炎作用：該細(xì)胞因子在炎癥浸潤中作用于巨噬細(xì)胞，對Th17細(xì)胞因子有間接作用，降低了促炎細(xì)胞因子的表達(dá)。但I(xiàn)L-38是否能夠被認(rèn)為是關(guān)節(jié)炎或其他炎癥性疾病的一種新的治療選擇，還有待進(jìn)一步的實驗研究。

過表達(dá)作為研究基因功能的常用手段，“順手”的過表達(dá)穩(wěn)轉(zhuǎn)株在實驗中顯得至關(guān)重要，源井穩(wěn)轉(zhuǎn)株構(gòu)建服務(wù)，為您提供“單克隆”級別的穩(wěn)轉(zhuǎn)株，歡迎復(fù)制鏈接了解詳情>>https://www.ubigene.com/service/cell/overexpression.html

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