IMDM-20培养基通过1.3% DMSO分化HL-60细胞增强中性粒细胞样特征及其功能研究

为解决HL-60细胞向中性粒细胞样细胞分化过程中培养基选择缺乏共识的问题，研究人员系统分析了2020-2025年间71项研究的41种分化方案，发现IMDM-20培养基联合1.3% DMSO可显著提升细胞增殖率、CD15+CD11b+表型比例及细菌清除能力，并促进IL-6/IL-1β分泌。该研究为中性粒细胞体外研究提供了标准化方案参考。

　　

研究背景与意义

中性粒细胞作为人体血液中最丰富的白细胞，其研究常因原代细胞存活时间短、自发激活等问题受限。HL-60早幼粒细胞白血病细胞系因其可定向分化为中性粒细胞样细胞（neutrophil-like cells），成为替代研究模型。然而，文献中HL-60的培养和分化方案存在显著异质性——从培养基类型（IMDM、RPMI、DMEM）到分化剂浓度（1-1.57% DMSO），甚至分化时长（1-9天）均未达成共识。这种差异可能导致研究结果不可比，阻碍中性粒细胞生物学机制的深入探索。

技术方法概要

研究团队首先通过PubMed系统检索2020-2025年间文献，筛选出75项研究进行meta分析。实验室验证采用ATCC推荐的IMDM-20（含20% FBS的Iscove改良培养基）、文献常见的RPMI-10和DMEM-10三种培养基，结合1.3% DMSO对HL-60细胞进行5/7天分化。通过流式细胞术检测CD15⁺CD11b⁺表型和髓过氧化物酶(MPO)含量，Leishman染色观察形态，并评估吞噬功能（pHrodo标记E. coli）、ROS生成（DHR123氧化）、细菌杀伤（E. coli临床株共培养）及细胞因子分泌（CBA芯片）。

研究结果

1. 1.

   培养基选择影响细胞增殖与表型

   Meta分析显示78.3%研究使用RPMI，但ATCC推荐IMDM-20。实验证实IMDM-20分化5天后的细胞扩增倍数显著高于RPMI-10/DMEM-10（p<0.0001），且CD15⁺CD11b⁺细胞比例达90%以上，而DMEM-10组最低（p<0.0001）。MPO含量随分化下降，提示颗粒再分配现象。

2. 2.

   功能差异的关键发现

   • •

     吞噬与杀菌：所有培养基组吞噬效率无差异，但IMDM-20和RPMI-10组的细菌清除率>99%，显著优于DMEM-10。

   • •

     ROS爆发：RPMI-10培养5天的细胞ROS生成最强（p<0.05），可能与培养基含谷胱甘肽有关。

   • •

     细胞因子谱：IMDM-20组刺激后IL-6和IL-1β分泌量最高，DMEM-10组IL-8占优，反映葡萄糖浓度可能调控炎症因子表达。

结论与讨论

该研究首次系统评估了培养基对HL-60中性粒细胞样分化的影响：IMDM-20在细胞产量、成熟度（CD15⁺CD11b⁺）和多功能性（杀菌、细胞因子分泌）上表现最优，而RPMI-10适合短期（5天）ROS相关研究。值得注意的是，DMEM-10因缺乏维生素B₁₂和非必需氨基酸导致分化效率低下。这些发现为不同研究目的（如免疫应答机制或抗菌药物筛选）的培养基选择提供了实证依据，推动中性粒细胞体外研究的标准化。尽管HL-60分化细胞仍存在核分叶不足等局限性，但其高效、可重复的特点使其在感染免疫和血液疾病研究中具有不可替代的价值。