重組TGF-β1的作用機(jī)理及在細(xì)胞分化、免疫及腫瘤研究中的應(yīng)用

轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1（TGF-β1）是TGF-β家族中最重要的成員之一，具有廣泛的生物學(xué)功能，包括調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、分化、遷移、凋亡以及免疫反應(yīng)。重組轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1（Recombinant TGF-β1，AbMole，M9391）是通過(guò)基因工程技術(shù)生產(chǎn)的多功能細(xì)胞因子，可在細(xì)胞和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中模擬天然的TGF-β1并觸發(fā)相應(yīng)的信號(hào)通路，發(fā)揮特定的生物學(xué)效應(yīng)。AbMole為全球科研客戶提供高純度、高生物活性的抑制劑、細(xì)胞因子、人源單抗、天然產(chǎn)物、熒光染料、多肽、靶點(diǎn)蛋白、化合物庫(kù)、抗生素等科研試劑，全球大量文獻(xiàn)專利引用。

一、TGF-β1（重組TGF-β1）的作用機(jī)理
TGF-β1（重組TGF-beta 1 Protein，AbMole，M10922）通過(guò)結(jié)合細(xì)胞膜上的特異性II型受體（TβRII）啟動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。TβRII隨后招募并磷酸化I型受體（TβRI/ALK5），形成復(fù)合物。該復(fù)合物隨后再磷酸化下游信號(hào)分子SMAD2和SMAD3。磷酸化的SMAD2/3與SMAD4形成異源復(fù)合物，被轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞核，并作為轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控靶基因（如纖連蛋白、PAI-1、α-SMA）的表達(dá)，上述通路稱為經(jīng)典SMAD依賴通路。此外，TGF-β1還能激活多種非SMAD信號(hào)通路，包括MAPK（ERK, JNK, p38）、PI3K/AKT和Rho GTPase通路，這些通路與SMAD信號(hào)協(xié)同介導(dǎo)TGF-β1多樣化的生物學(xué)效應(yīng)。

1. TGF-β1（重組TGF-β1）用于細(xì)胞增殖與凋亡研究
重組TGF-β1（Recombinant TGF-β1，AbMole，M9391）在細(xì)胞凋亡和增殖研究中展現(xiàn)出復(fù)雜且細(xì)胞類型依賴性的調(diào)控作用。在上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞中，低濃度重組TGF-β1即可通過(guò)抑制c-Myc、Cyclin D1等增殖相關(guān)基因的表達(dá)，誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯，例如TGF-β (10 ng/mL) 可誘導(dǎo)角膜內(nèi)皮細(xì)胞活力降低和細(xì)胞衰老^[1]； TGF-β1在成纖維細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞中，則可促進(jìn)細(xì)胞增殖。例如，TGF-β1在卵巢癌細(xì)胞中促進(jìn)細(xì)胞增殖和侵襲^[2]。TGF-β1的這種雙向調(diào)控機(jī)制可能與細(xì)胞外基質(zhì)和胞內(nèi)信號(hào)通路的不同有關(guān)。TGF-β1還能引起細(xì)胞凋亡： TGF-β1處理后的肺上皮細(xì)胞（MLE-12），出現(xiàn)細(xì)胞活力降低、而凋亡及纖維化標(biāo)志物（α-SMA、Col1）表達(dá)升高等現(xiàn)象。而TGF-β1對(duì)細(xì)胞凋亡的作用也是有兩面的：如利用含有TGF-β1（1 ng/ml）的培養(yǎng)基培養(yǎng)肺上皮細(xì)胞時(shí)，可降低cleaved caspase 3并抑制細(xì)胞的凋亡^[3]。而用TGF-β1（1 ng/mL）和VEGF（30 ng/mL）同時(shí)處理內(nèi)皮細(xì)胞，則可引起內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡^[4]。
2. TGF-β1（Recombinant TGF-β1）誘導(dǎo)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）
上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）是一種細(xì)胞生物學(xué)變化過(guò)程，在EMT過(guò)程中，上皮細(xì)胞失去極性和細(xì)胞間連接，獲得間充質(zhì)細(xì)胞的特征，如增強(qiáng)的遷移和侵襲能力。TGF-β1（重組TGF-beta 1 Protein，AbMole，M10922）誘導(dǎo)的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）在多種細(xì)胞類型中得到了驗(yàn)證，包括癌細(xì)胞、上皮細(xì)胞和干細(xì)胞。如膠質(zhì)瘤細(xì)胞（U87和U251）、膽管癌細(xì)胞（REB）和視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞（hRPE）^[5]。經(jīng)TGF-β1處理的細(xì)胞形態(tài)能從上皮型（星形）轉(zhuǎn)變?yōu)殚g充質(zhì)型（紡錘狀）^[5]。在分子機(jī)制上，TGF-β1可通過(guò)調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子（如Slug和Snail）的表達(dá)，從而在細(xì)胞的EMT過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。此外，不同的細(xì)胞類型對(duì)TGF-β1的敏感性有所不同，例如有文獻(xiàn)利用5 ng/mL的TGF-β1處理U87細(xì)胞，在72小時(shí)后，上皮標(biāo)志物（如ZO-1）的表達(dá)顯著下調(diào)，而間充質(zhì)標(biāo)志物（如N-cadherin和Vimentin）的表達(dá)顯著上調(diào)。也有文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)用10 ng/mL的TGF-β1處理胰腺癌細(xì)胞（PANC-1）24小時(shí)后，細(xì)胞出現(xiàn)E-cadherin的表達(dá)下調(diào)，而N-cadherin、α-SMA和Vimentin等間充質(zhì)標(biāo)志物的表達(dá)上調(diào)等現(xiàn)象^[6]。 3. TGF-β1（重組TGF-β1蛋白）誘導(dǎo)細(xì)胞分化
重組TGF-β1（Recombinant TGF-β1，AbMole，M9391）在多種細(xì)胞譜系的分化中發(fā)揮重要作用，例如TGF-β1促進(jìn)人滋養(yǎng)層細(xì)胞分化，并上調(diào)鈣黏蛋白-11（cadherin-11）的表達(dá)^[8]。此外，TGF-β1（2 ng/ml）與RANKL（重組RANKL蛋白） 聯(lián)合處理可誘導(dǎo)成骨細(xì)胞（OC）分化；如果使用SB431542（TGF-β1信號(hào)通路的抑制劑）則會(huì)顯著抑制OC分化^[9]。TGF-β1還可以在骨髓來(lái)源的間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）中調(diào)控成脂和成骨分化^[9]。

4. TGF-β1（重組TGF-β1蛋白）用于免疫細(xì)胞研究
TGF-β1（重組TGF-beta 1 Protein，AbMole，M10922）在免疫系統(tǒng)中的作用復(fù)雜且多樣，涉及多種免疫細(xì)胞類型和信號(hào)通路。首先，TGF-β1在調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Tregs）的發(fā)育和功能中起關(guān)鍵作用：研究表明，TGF-β1能夠誘導(dǎo)幼稚CD4⁺ T細(xì)胞分化為Tregs，并維持其功能^[10]。TGF-β1還在Th17細(xì)胞的分化中具有雙重作用。單獨(dú)存在時(shí)，TGF-β1促進(jìn)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Tregs）的生成；而與IL-6（白介素6）或IL-21（白介素21）共同存在時(shí)，TGF-β1則促進(jìn)Th17細(xì)胞的分化^[11]。TGF-β1還能夠調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞的極化。研究表明，TGF-β1處理的巨噬細(xì)胞表現(xiàn)出抗炎表型，分泌較少的促炎細(xì)胞因子（如TNF-α和IL-1β），并增加抗炎細(xì)胞因子（如IL-10）的產(chǎn)生^[12]。

三、范例詳解
1. Cell Biol Toxicol. 2025 Jul 1;41(1):110.
中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院的科研人員在上述論文中研究了轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1（TGF-β1）激活的肝星狀細(xì)胞（HSCs）中溶血磷脂酸受體3（LPAR3）和TEA結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)錄因子4（TEAD4）的功能，以及它們?cè)陂T靜脈高壓（PHT）進(jìn)展中的作用。研究發(fā)現(xiàn)，LPAR3在TGF-β1激活的HSCs中表達(dá)增加。并且在四氯化碳誘導(dǎo)的小鼠肝損傷模型中，LPAR3在肝臟中的表達(dá)也升高。敲低LPAR3可以減輕HSCs的激活和收縮活性，改善PHT小鼠的肝損傷和纖維化，這主要是通過(guò)抑制p38 MAPK和PI3K/AKT信號(hào)通路實(shí)現(xiàn)的。TEAD4在激活的HSCs和PHT小鼠肝臟中表達(dá)增強(qiáng)，且能結(jié)合到LPAR3啟動(dòng)子上促進(jìn)其轉(zhuǎn)錄。沉默TEAD4同樣可以抑制p38 MAPK和PI3K/AKT通路，減輕HSCs激活和PHT小鼠的肝纖維化，但這種效果可以通過(guò)過(guò)表達(dá)LPAR3來(lái)抵消。由AbMole提供的重組TGF-β1（Recombinant TGF-β1，AbMole，M9391）在該文章被用于誘導(dǎo)LX-2細(xì)胞（一種HSCs細(xì)胞系）的激活，其結(jié)果表現(xiàn)為α-平滑肌肌動(dòng)蛋白（α-SMA）的表達(dá)增加，這表明細(xì)胞從靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榧せ顮顟B(tài)。激活后的HSCs表現(xiàn)出LPAR3表達(dá)的顯著增加，以及p38 MAPK、PI3K和AKT的磷酸化水平升高。2014年，AbMole的兩款抑制劑分別被西班牙國(guó)家心血管研究中心和美國(guó)哥倫比亞大學(xué)用于動(dòng)物體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，相關(guān)科研成果發(fā)表于頂刊 Nature 和 Nature Medicine。
2. Toxicol Appl Pharmacol. 2024 Aug;489:117012.
山東第一醫(yī)科大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)在該文章中探討了血清剝奪蛋白反應(yīng)（SDPR）在瘢痕疙瘩形成中的作用及機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，與正常成纖維細(xì)胞（NFs）相比，瘢痕疙瘩成纖維細(xì)胞（KFs）中 的SDPR 的表達(dá)顯著下調(diào)。SDPR 過(guò)表達(dá)可抑制 KFs 的增殖、遷移、侵襲及細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）的產(chǎn)生；而敲低 SDPR 會(huì)增強(qiáng)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1（TGF -β1）對(duì) NFs 上述功能的促進(jìn)作用。機(jī)制研究表明，SDPR 通過(guò)抑制 ERK1/2 的激活，進(jìn)而阻斷 TGF - β1/SMAD 信號(hào)級(jí)聯(lián)的放大，從而調(diào)控 KFs 的異常功能，提示 SDPR 可能是抗瘢痕疙瘩的潛在靶點(diǎn)。來(lái)自AbMole的重組TGF-β1（Recombinant TGF-β1，AbMole，M9391）在上述論文中被用于多個(gè)實(shí)驗(yàn)。1. 促進(jìn)細(xì)胞功能異常：重組TGF-β1 可刺激 NFs 的增殖、遷移、侵襲及 ECM（如膠原蛋白 Ⅰ、Ⅲ，纖連蛋白，α-平滑肌肌動(dòng)蛋白等）的產(chǎn)生，模擬瘢痕疙瘩中細(xì)胞的異常狀態(tài)；2. 驗(yàn)證信號(hào)通路激活：重組TGF -β1可激活 TG -β1/SMAD 信號(hào)通路，使 SMAD2/3 磷酸化水平升高，促進(jìn) SMAD2、SMAD3、SMAD4 進(jìn)入細(xì)胞核，增強(qiáng)該通路的轉(zhuǎn)錄活性；3. 驗(yàn)證SDPR的作用：敲低 SDPR 會(huì)增強(qiáng)重組TGF -β1誘導(dǎo)的NFs遷移和侵襲能力，通過(guò)劃痕愈合實(shí)驗(yàn)和Transwell實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)^[14]。
3. Int Immunopharmacol. 2024 Feb 15;128:111323.
蘭州大學(xué)的科研人員探討了 S100A11 在前列腺癌中的作用，并重點(diǎn)分析其通過(guò)調(diào)控癌相關(guān)成纖維細(xì)胞（CAFs）對(duì) T 細(xì)胞浸潤(rùn)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，前列腺癌組織中存在大量基質(zhì)，而S100A11在腫瘤組織及周圍基質(zhì)中高表達(dá)。敲低 S100A11 可抑制前列腺癌細(xì)胞（如 DU 145、22Rv1）的增殖、遷移和侵襲；在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，下調(diào)腫瘤細(xì)胞中的 S100A11 可減少 CAFs 含量并增加 CD4⁺T 細(xì)胞浸潤(rùn)，但對(duì)腫瘤體積和 CD8⁺T 細(xì)胞浸潤(rùn)無(wú)顯著影響。此外，聯(lián)合敲低腫瘤細(xì)胞和 CAFs 中的 S100A11，能增強(qiáng)Erdafitinib 對(duì) CAFs 的抑制作用，減少腫瘤體積，增加 CD4⁺和 CD8⁺T 細(xì)胞（尤其是有效 CD8⁺T 細(xì)胞）的浸潤(rùn)，且不影響調(diào)節(jié)性 T 細(xì)胞（Treg）浸潤(rùn)，但會(huì)降低 PD-L1 表達(dá)，從而改善腫瘤免疫微環(huán)境。在上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，科研人員使用了由AbMole提供的三款產(chǎn)品：CCK-8細(xì)胞活力檢測(cè)試劑盒（Cell Counting Kit-8，AbMole，M4839）、TGF-β1（重組TGF-beta 1 Protein，AbMole，M10922）和Erdafitinib（Erdafitinib，AbMole，M9715）。其中重組TGF-β1 的主要作用是預(yù)處理 NOR-10 細(xì)胞使其誘導(dǎo)為 CAFs，再與腫瘤細(xì)胞共注射，通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)明確了 TGF-β1 在 CAFs 誘導(dǎo)中的作用，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕�立提供了方法學(xué)依據(jù)^[15]。
AbMole是ChemBridge中國(guó)區(qū)官方指定合作伙伴。


參考文獻(xiàn)及鳴謝
[1] Y. Bae, J. S. Hwang, Y. J. Shin, miR-30c-1 encourages human corneal endothelial cells to regenerate through ameliorating senescence, Aging 13(7) (2021) 9348-9372.
[2] G. Song, Z. Sun, M. Chu, et al., FBXO28 promotes cell proliferation, migration and invasion via upregulation of the TGF-beta1/SMAD2/3 signaling pathway in ovarian cancer, BMC cancer 24(1) (2024) 122.
[3] H. Li, G. Wang, G. Zhao, et al., TGF-beta1 maintains the developmental potential of embryonic submandibular gland epithelia separated with mesenchyme, Heliyon 10(13) (2024) e33506.
[4] G. Ferrari, G. Pintucci, G. Seghezzi, et al., VEGF, a prosurvival factor, acts in concert with TGF-beta1 to induce endothelial cell apoptosis, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 103(46) (2006) 17260-5.
[5] Y. Su, Z. Tang, F. Wang, Role of LINC01592 in TGF-β1-induced epithelial-mesenchymal transition of retinal pigment epithelial cells, Aging 13(10) (2021) 14053-14064.
[6] S. Takano, F. Kanai, A. Jazag, et al., Smad4 is essential for down-regulation of E-cadherin induced by TGF-beta in pancreatic cancer cell line PANC-1, Journal of biochemistry 141(3) (2007) 345-51.
[7] H. Kasai, J. T. Allen, R. M. Mason, et al., TGF-beta1 induces human alveolar epithelial to mesenchymal cell transition (EMT), Respiratory research 6(1) (2005) 56.
[8] J. C. Cheng, Y. Yi, H. M. Chang, et al., TGF-β1 up-regulates cadherin-11 expression through Snail: A potential mechanism for human trophoblast cell differentiation, Cellular signalling 43 (2018) 55-61.
[9] M. Ueta, K. Takaoka, M. Yamamura, et al., Effects of TGF‑beta1 on the migration and morphology of RAW264.7 cells in vitro, Molecular medicine reports 20(5) (2019) 4331-4339.
[10] Eva N. Hadaschik, Alexander H. Enk, TGF-β1-induced regulatory T cells, Human Immunology 76(8) (2015) 561-564.
[11] H. Cheng, F. Nan, N. Ji, et al., Regulatory T cell therapy promotes TGF-β and IL-6-dependent pro-inflammatory Th17 cell generation by reducing IL-2, Nat Commun 16(1) (2025) 7644.
[12] Gillian S %J Microbes Ashcroft, infection, Bidirectional regulation of macrophage function by TGF-β, 1(15) (1999) 1275-1282.
[13] R. Qi, Z. Chang, W. Zhao, et al., TEAD4-mediated upregulation of LPAR3 augments hepatic stellate cell activation in portal hypertension, Cell biology and toxicology 41(1) (2025) 110.
[14] P. Li, M. Han, L. Wang, et al., Serum deprivation protein response intervenes in the proliferation, motility, and extracellular matrix production in keloid fibroblasts by blocking the amplification of TGF-β1/SMAD signal cascade via ERK1/2, Toxicology and applied pharmacology 489 (2024) 117012.
[15] D. Han, C. Guo, H. Cheng, et al., Downregulation of S100A11 promotes T cell infiltration by regulating cancer-associated fibroblasts in prostate cancer, International immunopharmacology 128 (2024) 111323.