NB4人急性早幼粒白血病细胞
NB4人急性早幼粒白血病细胞是由法国科学家建立的经典人急性早幼粒白血病(APL)细胞系,源自一名初诊急性早幼粒白血病患者的外周血白血病细胞。其核心特征是携带染色体 t(15;17)易位形成的PML-RARα 融合基因,且对wei A 酸(全反式wei A 酸,ATRA)、三氧hua二砷(ATO)等临床治疗药物高度敏感,生物学特性与临床急性早幼粒白血病高度契合,成为全球该类型白血病发病机制研究、靶向药物研发及治疗方案优化的核心实验模型,为急性早幼粒白血病从 “高危难治" 到 “可治愈" 的突破提供了关键支撑。
一、核心生物学特性
作为典型的急性早幼粒白血病细胞系,NB4 具备急性早幼粒白血病的标志性病理表型,可稳定表达早幼粒细胞特异性标志物,如 CD33、CD13(髓系分化标志物),不表达成熟粒细胞标志物 CD15、CD11b,与临床急性早幼粒白血病患者骨髓中早幼粒细胞的免疫表型wan全一致。在倒置显微镜下观察,细胞呈圆形或类圆形,体积中等,细胞质丰富且含大量粗大的嗜天青颗粒(经瑞氏染色后呈紫红色),细胞核呈肾形或不规则形,核仁不明显;生长方式为半贴壁半悬浮生长—— 部分细胞松散附着于培养皿表面,部分细胞悬浮于培养基中,传代时无需剧烈消化,轻微吹打即可使细胞分散成单细胞悬液,维持良好的生长状态。
NB4 最关键的分子特征是携带PML-RARα 融合基因:该基因由染色体 15 号上的早幼粒细胞白血病基因(PML)与 17 号上的wei A 酸受体 α 基因(RARα)融合形成,是急性早幼粒白血病的特异性分子标志物,也是疾病发生的核心驱动因素。PML-RARα 融合蛋白可异常结合 DNA,抑制早幼粒细胞分化相关基因的表达,导致细胞阻滞于早幼粒阶段,同时促进细胞异常增殖;此外,该融合蛋白还会干扰 PML 蛋白正常功能,破坏细胞凋亡通路,进一步加剧白血病细胞的恶性程度。值得注意的是,NB4 细胞无其他白血病常见的额外染色体异常(如 FLT3-ITD 突变),分子背景单一,确保了其作为急性早幼粒白血病特异性模型的可靠性,避免实验结果受其他分子异常干扰。
NB4 细胞对临床治疗急性早幼粒白血病的关键药物具有独特敏感性:在全反式wei A 酸(ATRA)作用下,细胞可启动分化程序 —— 细胞质中的嗜天青颗粒逐渐减少,细胞核形态趋于规则,表达成熟粒细胞标志物 CD11b、CD15,最终向成熟粒细胞方向分化;在三氧hua二砷(ATO)作用下,细胞则主要通过激活凋亡通路实现死亡,表现为细胞皱缩、染色质凝聚、凋亡小体形成。这种 “wei A 酸诱导分化、砷剂诱导凋亡" 的特性,与临床急性早幼粒白血病患者的治疗反应wan全一致,是研究药物作用机制的理想模型。此外,NB4 细胞的增殖速率适中,种群倍增时间约为 48-60 小时,常规培养时细胞活率可达 85%-90%,生物学特性稳定,适合长期实验研究。
二、主要研究应用场景
依托 PML-RARα 融合基因这一核心特征,NB4 成为解析急性早幼粒白血病发病机制的 “黄金模型"。例如,通过 RNA 干扰技术或 CRISPR/Cas9 技术下调 NB4 细胞中 PML-RARα 融合基因的表达,可观察到细胞分化阻滞解除、凋亡率升高,进而明确该融合基因在早幼粒细胞分化停滞、恶性增殖中的驱动作用;此外,利用 NB4 细胞研究 PML-RARα 融合蛋白对下游基因的调控机制,发现其可通过招募组蛋白去乙?;福℉DAC)形成抑制复合物,抑制wei A 酸靶基因(如 RARβ)的表达,为 “wei A 酸 + HDAC 抑制剂" 联合治疗方案的研发提供了理论依据。同时,NB4 也常用于急性早幼粒白血病出血机制研究 —— 通过检测细胞释放的组织因子(TF)水平,可揭示白血病细胞导致弥散性血管内凝血(DIC)的分子路径,为临床出血并发症的防治提供参考。
NB4 是急性早幼粒白血病靶向药物研发与机制验证的核心工具。在药物筛选实验中,可通过 CCK-8 法检测候选药物对 NB4 细胞增殖的抑制效果,结合细胞分化实验(如 CD11b 表达检测)、凋亡实验(如 Annexin V 染色),评估药物诱导分化或凋亡的活性;对于已进入临床的药物,NB4 则用于解析其作用机制 —— 例如,通过 Western blot 检测全反式wei A 酸(ATRA)处理后 NB4 细胞中 PML-RARα 融合蛋白的降解情况,发现 ATRA 可促进融合蛋白泛素化降解,解除其对细胞分化的抑制,这一机制的阐明为临床 ATRA 治疗方案的优化提供了关键数据。此外,NB4 也常用于药物联合治疗研究,如验证 “ATRA+ATO"“ATRA + hua疗药物" 的协同作用,为临床制定高效低毒的治疗方案提供实验支持。
尽管急性早幼粒白血病治疗效果xian著,但仍有部分患者出现耐药复发,NB4 是建立耐药细胞株、研究耐药机制的重要载体。通过逐步提高药物浓度(如 ATRA、ATO)诱导 NB4 细胞建立耐药细胞株(如 NB4/ATRA-R、NB4/ATO-R),对比敏感株与耐药株的分子差异,发现耐药机制主要包括:PML-RARα 融合蛋白突变(如 RARα 基因突变导致 ATRA 结合能力下降)、药物转运蛋白(如 ABCG2)高表达(将细胞内药物泵出体外)、细胞凋亡通路异常(如 Bcl-2 家族抗凋亡蛋白高表达)。针对这些机制,可在 NB4 模型中筛选逆转耐药的药物 —— 如 ABCG2 抑制剂可恢复耐药细胞对 ATRA 的敏感性,为临床耐药患者的治疗提供新策略。
三、细胞培养关键要点
NB4 常规使用 RPMI-1640 培养基进行培养,需添加 10%-15% 胎牛血清(FBS,经 56℃热灭活 30 分钟,去除补体成分对细胞的潜在损伤),为细胞提供生长所需的营养物质与细胞因子(如 IL-3、GM-CSF);为维持细胞的药物敏感性与分化潜能,建议添加 1% 青mei素 - 链mei素双抗预防污染(浓度不宜过高,避免影响细胞活性)。培养基的 pH 值需严格控制在 7.2-7.4 之间,使用前需在 37℃水浴锅中预热至室温,避免低温刺激导致细胞应激损伤,影响 PML-RARα 融合蛋白的稳定性。
细胞需置于 37℃、5% CO?、湿度 95% 以上的恒温培养箱中培养:37℃为细胞代谢与酶活性的最适温度,可维持 PML-RARα 融合蛋白的正常功能及细胞的分化潜能;5% CO?通过调节培养基中碳酸氢盐的平衡,维持 pH 值稳定,避免 pH 异常影响细胞生长;95% 以上的湿度可防止培养基过度蒸发,避免渗透压改变导致细胞脱水或肿胀。培养过程中需定期摇晃培养瓶,使悬浮细胞均匀分布,避免细胞聚团影响营养吸收。
当细胞密度达到 1×10?-2×10?个 /mL 时进行传代(常规每 2-3 天传代一次):首先将培养瓶中的细胞悬液轻轻吹打均匀,按 1:3-1:5 的比例转移至新的培养瓶中,加入新鲜培养基,置于培养箱中继续培养(半贴壁细胞无需消化,直接吹打即可分散)。
冻存时需选用对数生长期且药物敏感性正常的细胞,采用 90% FBS+10% DMSO 的混合液作为冻存液(DMSO 可降低细胞内冰晶形成,减少冻存损伤);将细胞悬液与冻存液按 1:1 比例混合均匀,分装至冻存管中,标注细胞名称、冻存日期与代次;冻存过程需遵循梯度降温原则:4℃放置 30 分钟→-20℃放置 1 小时→-80℃过夜→转入液氮中长期保存(液氮温度为 - 196℃,可长期维持细胞活性与分子特征)。复苏时,将冻存管从液氮中取出,快速放入 37℃水浴锅中,轻轻摇晃至液体wan全融化(时间不超过 1 分钟,避免细胞长时间处于低温环境);随后将细胞悬液转移至离心管中,加入 5 倍体积的预热培养基,1000rpm 离心 5 分钟,去除 DMSO(DMSO 对细胞有一定毒性);弃去上清液,用新鲜培养基重悬细胞后接种到培养瓶中,复苏后 24 小时内避免换液,让细胞充分适应环境,提高存活率。
四、实验使用注意事项
NB4 属于人源白血病细胞系,操作时需严格遵守生物安全二级(BSL-2)实验室规范,佩戴无菌手套、口罩与实验服,避免细胞接触皮肤或黏膜;实验结束后需对实验器材(如移液器、培养瓶、离心管)、台面用 75% 乙醇彻di消毒,防止细胞污染与生物安全风险。
开展药物诱导分化或凋亡实验时,需使用对数生长期的细胞,确保细胞状态一致;同时需设置空白对照组(仅加入培养基)、溶剂对照组(加入药物溶解所用溶剂,如乙醇)及阳性对照组(如已知浓度的 ATRA),排除溶剂干扰并验证实验体系的有效性;检测细胞分化时,建议结合形态学观察(瑞氏染色)与流式细胞术(检测 CD11b、CD15 表达),提高结果准确性。
长期培养过程中,需每传代 8-12 代通过 STR 分型检测验证细胞身份,对比细胞系标准 STR 图谱,避免细胞交叉污染(如与其他白血病细胞系混淆);每传代 5-7 代需通过 RT-PCR 或 Western blot 检测 PML-RARα 融合基因 / 蛋白的表达,防止细胞发生遗传漂变导致融合基因丢失,影响药物敏感性与实验结果可靠性。
细胞传代次数建议不超过 25 代,超过后细胞易出现功能退化(如对 ATRA 敏感性下降、分化能力减弱),需从液氮中复苏早期冻存的细胞(如第 3-5 代),保证实验结果的稳定性与重复性;培养过程中避免频繁更换培养基或过度吹打细胞,防止细胞应激导致 PML-RARα 融合蛋白表达异常。