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乔默生物技术（上海）有限公司品牌商
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品牌：Chamot Biotech/乔默生物
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细胞因子之集落刺激因子简述
2716 人阅读发布时间：2023-01-03 17:02
GM-CSF 是什么？
粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）是一种单体的糖脂类细胞因子，也是一种必不可少的造血生长因子和调节者。
GM-CSF 由多种细胞分泌，包括单核-巨噬细胞、T 细胞、B 细胞、肥大细胞、成纤维细胞和上皮细胞。它在稳定状态下以低水平产生，在炎症情况下，如在感染和肿瘤免疫期间显著改善。此外，许多细胞的增殖、存活、成熟和分化，如中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞和骨髓来源的树突状细胞，都受到 GM-CSF 的显著影响。[1, 2]
剂量依赖性的 GM-CSF 如何分化多能祖细胞？
GM-CSF 以最低浓度水平刺激巨噬细胞祖细胞的增殖，其次是粒细胞、红细胞、嗜酸性粒细胞、巨核细胞和多能祖细胞，这取决于浓度。在某些情况下，它还调节嗜酸性粒细胞的功能，并促进髓系白血病细胞分化。[3]
GM-CSF 在临床和研究应用中的重要性是什么？
先天免疫细胞有两类，树突状细胞（DC）和巨噬细胞（Mφ），在炎症环境中发挥着重要的作用，两者作为先天免疫反应和适应性免疫反应之间的桥梁。[4] 巧合的是，GM-CSF 在两种细胞能够对抗感染物质或肿瘤细胞之前就参与了这两种细胞的发育。
♦树突状细胞的发育和分化
DC 是免疫系统中最有效的专业抗原递呈细胞。由于局部环境中缺乏炎症和 GM-CSF 浓度较高，未成熟的 DC 在稳态条件下很少进入外周组织分化为成熟的 DC。它们以一种不成熟的形式作为免疫系统的哨兵，不断地监测周围环境中的抗原。[5] 在抗原摄取后，外源性和内源性抗原在细胞表面的 MHC-II 类复合物和 MHC-I 类复合物中呈现。因此，例如，CD8+T 细胞可以被递呈肿瘤抗原的 DC 激活。DC 在成熟时转移到淋巴器官，在那里它们向初始 T 细胞提供抗原。在那之后，活化的 T 细胞增殖并从淋巴器官转移，以抗原依赖的方式寻找和杀死细胞。
DC 疫苗接种最初是在 20 世纪 90 年代的一项临床实验中进行研究的，目的是诱导或增强癌症患者对肿瘤抗原的有效抗肿瘤免疫反应。1994 年，研究发现未成熟的 DC 可能是由单核细胞或其他一些祖细胞产生的，通过在 IL-4 和 GM-CSF 的存在下培养这些 DC。这一发现使大量获得树突状细胞以加快临床试验成为可能。[6,7,8]
♦M1/M2 巨噬细胞极化
GM-CSF 刺激单核/巨噬细胞的激活，以及诱导其分化为参与免疫反应的其他状态。
巨噬细胞是一种异质细胞，它可以根据周围微环境的信号迅速改变其功能。IFN-γ、GM-CSF 等细胞因子经典用于激活 M1/ Mφ，活化的 M1 Mφ 在抗肿瘤免疫中起着至关重要的作用，保护机体免受多种感染分子的影响。
而另外，活化的 M2 Mφ 则通过 IL-4、M-CSF 和其他细胞因子进行分化。它们主要控制伤口愈合，具有抗炎特性。[9,10]
参考文献
粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）是一种单体的糖脂类细胞因子，也是一种必不可少的造血生长因子和调节者。
GM-CSF 由多种细胞分泌，包括单核-巨噬细胞、T 细胞、B 细胞、肥大细胞、成纤维细胞和上皮细胞。它在稳定状态下以低水平产生，在炎症情况下，如在感染和肿瘤免疫期间显著改善。此外，许多细胞的增殖、存活、成熟和分化，如中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞和骨髓来源的树突状细胞，都受到 GM-CSF 的显著影响。[1, 2]
剂量依赖性的 GM-CSF 如何分化多能祖细胞？
GM-CSF 以最低浓度水平刺激巨噬细胞祖细胞的增殖，其次是粒细胞、红细胞、嗜酸性粒细胞、巨核细胞和多能祖细胞，这取决于浓度。在某些情况下，它还调节嗜酸性粒细胞的功能，并促进髓系白血病细胞分化。[3]
GM-CSF 在临床和研究应用中的重要性是什么？
先天免疫细胞有两类，树突状细胞（DC）和巨噬细胞（Mφ），在炎症环境中发挥着重要的作用，两者作为先天免疫反应和适应性免疫反应之间的桥梁。[4] 巧合的是，GM-CSF 在两种细胞能够对抗感染物质或肿瘤细胞之前就参与了这两种细胞的发育。
♦树突状细胞的发育和分化
DC 是免疫系统中最有效的专业抗原递呈细胞。由于局部环境中缺乏炎症和 GM-CSF 浓度较高，未成熟的 DC 在稳态条件下很少进入外周组织分化为成熟的 DC。它们以一种不成熟的形式作为免疫系统的哨兵，不断地监测周围环境中的抗原。[5] 在抗原摄取后，外源性和内源性抗原在细胞表面的 MHC-II 类复合物和 MHC-I 类复合物中呈现。因此，例如，CD8+T 细胞可以被递呈肿瘤抗原的 DC 激活。DC 在成熟时转移到淋巴器官，在那里它们向初始 T 细胞提供抗原。在那之后，活化的 T 细胞增殖并从淋巴器官转移，以抗原依赖的方式寻找和杀死细胞。
DC 疫苗接种最初是在 20 世纪 90 年代的一项临床实验中进行研究的，目的是诱导或增强癌症患者对肿瘤抗原的有效抗肿瘤免疫反应。1994 年，研究发现未成熟的 DC 可能是由单核细胞或其他一些祖细胞产生的，通过在 IL-4 和 GM-CSF 的存在下培养这些 DC。这一发现使大量获得树突状细胞以加快临床试验成为可能。[6,7,8]
♦M1/M2 巨噬细胞极化
GM-CSF 刺激单核/巨噬细胞的激活，以及诱导其分化为参与免疫反应的其他状态。
巨噬细胞是一种异质细胞，它可以根据周围微环境的信号迅速改变其功能。IFN-γ、GM-CSF 等细胞因子经典用于激活 M1/ Mφ，活化的 M1 Mφ 在抗肿瘤免疫中起着至关重要的作用，保护机体免受多种感染分子的影响。
而另外，活化的 M2 Mφ 则通过 IL-4、M-CSF 和其他细胞因子进行分化。它们主要控制伤口愈合，具有抗炎特性。[9,10]
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参考文献
- Lutz MB, Kukutsch N, Ogilvie AL, Rössner S, Koch F, Romani N, Schuler G. An advanced culture method for generating large quantities of highly pure dendritic cells from mouse bone marrow. J Immunol Methods. 1999 Feb 1;223(1):77-92.
- Palle P, Monaghan KL, Milne SM, Wan ECK. Cytokine Signaling in Multiple Sclerosis and Its Therapeutic Applications. Med Sci (Basel). 2017 Oct 13;5(4):23
- Burgess AW, Metcalf D. The nature and action of granulocyte-macrophage colony stimulating factors. Blood. 1980 Dec;56(6):947-58
- Lotfi N, Thome R, Rezaei N, Zhang GX, Rezaei A, Rostami A, Esmaeil N. Roles of GM-CSF in the Pathogenesis of Autoimmune Diseases: An Update. Front Immunol. 2019 Jun 4;10:1265.
- Jakubzick C, Gautier EL, Gibbings SL, Sojka DK, Schlitzer A, Johnson TE, Ivanov S, Duan Q, Bala S, Condon T, van Rooijen N, Grainger JR, Belkaid Y, Ma'ayan A, Riches DW, Yokoyama WM, Ginhoux F, Henson PM, Randolph GJ. Minimal differentiation of classical monocytes as they survey steady-state tissues and transport antigen to lymph nodes. Immunity. 2013 Sep 19;39(3):599-610.
- Bol KF, Schreibelt G, Gerritsen WR, de Vries IJ, Figdor CG. Dendritic Cell-Based Immunotherapy: State of the Art and Beyond. Clin Cancer Res. 2016 Apr 15;22(8):1897-906.
- Sallusto F, Lanzavecchia A. Efficient presentation of soluble antigen by cultured human dendritic cells is maintained by granulocyte/macrophage colony-stimulating factor plus interleukin 4 and downregulated by tumor necrosis factor alpha. J Exp Med 1994;179:1109–18.
- Lutz MB, Strobl H, Schuler G, Romani N. GM-CSF Monocyte-Derived Cells and Langerhans Cells As Part of the Dendritic Cell Family. Front Immunol. 2017 Oct 23;8:1388.
- Fang P, Li X, Dai J, Cole L, Camacho JA, Zhang Y, Ji Y, Wang J, Yang XF, Wang H. Immune cell subset differentiation and tissue inflammation. J Hematol Oncol. 2018 Jul 31;11(1):97. doi: 10.1186/s13045-018-0637-x. PMID: 30064449; PMCID: PMC6069866.
- Kumar A, Taghi Khani A, Sanchez Ortiz A, Swaminathan S. GM-CSF: A Double-Edged Sword in Cancer Immunotherapy. Front Immunol. 2022 Jul 5;13:901277. doi: 10.3389/fimmu.2022.901277. PMID: 35865534; PMCID: PMC9294178.