Veröffentlicht: 2023 | Zuletzt überprüft: Mai 2026
U937-Zellen – ein Modell für die Erforschung der monozytären Leukämie und aktuelle Fortschritte
Die U937-Zelllinie, ein in der biomedizinischen Forschung weit verbreitetes In-vitro-Modell, stammt aus einer promonozytären Zelllinie und liefert wertvolle Einblicke in die zelluläre Dynamik myeloischer Zellen. Dieser Artikel befasst sich eingehend mit dem Ursprung, den allgemeinen Eigenschaften und den vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten der U937-Zelllinie, die für das Verständnis der molekularen Mechanismen und Signalwege in Immunzellen, insbesondere im Zusammenhang mit der akuten myeloischen Leukämie (AML), von entscheidender Bedeutung ist.
- Wachstumsmedium
Die U937-Zellkultur wird in RPMI 1640-Medium gehalten. Dieses Medium wird mit 2,0 mM L-Glutamin, 2,0 g/l NaHCO₃, 2,0 g/l L-Glukose und 10 % FBS ergänzt, um ein optimales Zellwachstum zu gewährleisten. Das Medium wird 1 bis 2 Mal pro Woche gewechselt. - Verdopplungszeit
Die durchschnittliche Verdopplungszeit der U937-Zellen beträgt 36 Stunden. Sie kann jedoch zwischen 48 und 72 Stunden schwanken. - Wachstumsform
U937-Makrophagen sind rund und wachsen in Suspensionskulturen. - Sicherheitsstufe
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- Herkunft und allgemeine Eigenschaften der U937-Zellen
- U937-Zelllinie: Informationen zur Kultivierung
- Vor- und Nachteile der U937-Zellen
- Die monozytäre Zelllinie U937 für die immunologische und hämatologische Forschung
- Anwendungen der U937-Zelllinie in der Forschung
- U937-Zellen: Forschungsveröffentlichungen
- Ressourcen zur U937-Zelllinie: Protokolle, Videos und mehr
- Häufig gestellte Fragen zu Forschungsanwendungen der U937-Zelllinie
- Referenzen
- Häufig gestellte Fragen
Herkunft und allgemeine Eigenschaften der U937-Zellen
In diesem Abschnitt werden die Entstehung und die grundlegenden Eigenschaften der U937-Zelllinie beleuchtet. Sie erfahren hier alles Wesentliche über die U937-Leukämiezelllinie, ihre zelluläre Identität, ihre Herkunft sowie die wichtigsten Merkmale, die sie zu einem zentralen Modell in der Forschung machen.
U937-Zellen, die 1976 von Sundström und Nilsson aus dem Pleuraerguss eines 37-jährigen kaukasischen Mannes mit generalisiertem histiozytischem Lymphom isoliert wurden, weisen einen einzigartigen promonozytären Phänotyp auf [1]. Diese Zellen weisen die für Monozyten-Makrophagen-Zelltypen typische Morphologie auf, mit runden Strukturen und einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 14 μm. Sie verfügen über Oberflächenmarker wie das humane DC-SIGN-Protein, das für ihre Rolle in immunologischen Studien von entscheidender Bedeutung ist. Die Differenzierungsfähigkeit der U937-Zelllinie in verschiedene Immunzellen – darunter Monozyten, Makrophagen und sogar dendritische Zellen – bei Exposition gegenüber bestimmten Stimuli ist von großem Interesse und bietet ein dynamisches System zur Erforschung von Zelldifferenzierungsprozessen.
Zum zellulären Repertoire von U937 gehört auch die Fähigkeit, Amelogenin zu exprimieren – einen Marker, der häufig im Zusammenhang mit zirkulierenden Vorläuferzellen und der Untersuchung chromosomaler Anomalien, insbesondere von Teilen des Chromosoms 16, untersucht wird –, was ihren Status als wertvolle Ressource innerhalb der Cancer Cell Line Encyclopedia untermauert. Durch Techniken wie 3D-Zellkultur und moderne Bildgebung bieten U937-Zellen eine nahezu in-vivo-ähnliche Situation, die es Forschern ermöglicht, das Verhalten und die Interaktionen der Zellen in einer physiologisch relevanteren Umgebung zu beobachten.
U937-Zelllinie: Informationen zur Kultivierung
Die Kenntnis der folgenden wichtigen Punkte zur Kultivierung von U937-Zellen kann Ihnen die Arbeit mit diesen Zellen erleichtern und effizienter gestalten. Sie erfahren: Wie lang ist die Verdopplungszeit von U937-Zellen? Handelt es sich bei der U937-Zelllinie um eine adhärente oder eine Suspensionszelle? Was ist U937-Medium? Wie kultiviert man U937-Zellen?
Wichtige Punkte zur Kultivierung von U937-Zellen
Verdopplungszeit der Zellpopulation:
Die durchschnittliche Verdopplungszeit der U937-Zellen beträgt 36 Stunden. Sie kann jedoch zwischen 48 und 72 Stunden schwanken.
Adhärent oder in Suspension:
U937-Makrophagen sind rund und wachsen in Suspensionskulturen.
Aussaatdichte:
Für U937-Zellen wird eine Aussaatdichte von 1 × 10⁵ Zellen/ml empfohlen. Für Zellen in Suspension ist keine Passagierungslösung erforderlich. Sie werden mit frischem Medium verdünnt und gezählt. Die Zellen werden in der gewünschten Zelldichte in einen neuen Kolben ausgesät.
Wachstumsmedium:
Die U937-Zellkultur wird in RPMI 1640-Medium gehalten. Dieses Medium wird mit 2,0 mM L-Glutamin, 2,0 g/l NaHCO₃, 2,0 g/l L-Glukose und 10 % FBS ergänzt, um ein optimales Zellwachstum zu gewährleisten. Das Medium wird 1 bis 2 Mal pro Woche gewechselt.
Wachstumsbedingungen (Temperatur, CO₂):
U937-Zellkulturen benötigen für ein ideales Wachstum einen befeuchteten Inkubator bei 37 °C mit einer CO₂-Zufuhr von 5 %.
Lagerung:
U937-Zellen werden in der Dampfphase von flüssigem Stickstoff oder bei Temperaturen unter -150 °C aufbewahrt, um die Lebensfähigkeit der Zellen langfristig zu erhalten.
Einfrierverfahren und Medium:
Zum Einfrieren der humanen Makrophagen-Zelllinie U937 werden die Einfriermedien CM-1 oder CM-ACF verwendet. Um die Lebensfähigkeit der Zellen bestmöglich zu erhalten, wird ein langsames Einfrieren (schrittweise Temperaturabsenkung um 1 °C) empfohlen.
Auftauprozess:
Die gefrorenen Röhrchen werden in einem 37 °C warmen Wasserbad gehalten, bis nur noch ein kleiner Eisklumpen übrig ist. Die Zellen werden mit frischem Medium versetzt und zentrifugiert. Das Medium wird verworfen, das Zellpellet resuspendiert und in einen neuen Kolben überführt. U937-Zellen zeigen eine vergleichsweise schnelle Erholung nach dem Einfrieren.
Biosicherheitsstufe:
Für die Kultivierung von U937-Zellen werden Laborbedingungen der Biosicherheitsstufe 1 empfohlen.
Vor- und Nachteile von U937-Zellen
U937-Zellen weisen eine einzigartige Kombination aus Vor- und Nachteilen auf, die sie zu einem idealen Forschungswerkzeug machen. Die wichtigsten Vor- und Nachteile der U937-Zellkultur werden im Folgenden erläutert.
Vorteile
Zu den wichtigsten Vorteilen der U937-Zelllinie gehören:
- Höhere Stabilität: Die U937-Zelllinie weist aufgrund ihres histiozytären Ursprungs im Vergleich zu primären Blutleukämiezellen eine hohe Stabilität auf. Darüber hinaus lassen sich diese Zellen unbegrenzt kultivieren und sind genetisch homogen, sodass sie als praktisches Modell für Forschungsstudien dienen.
- Differenzierung: U937-Zellen sind in der Lage, sich bei Stimulation in andere Immunzellen wie Monozyten, Makrophagen oder dendritische Zellen zu differenzieren. Dies trägt zum Verständnis der zellulären Mechanismen bei, die an der Auslösung von Immunantworten beteiligt sind.
- Einfache Pflege: U937-Zellen lassen sich in Forschungslabors leicht kultivieren und pflegen. Für die Kultivierung von U937-Zellen müssen keine komplizierten Verfahren oder Protokolle befolgt werden.
Nachteile
Hier sind einige Nachteile im Zusammenhang mit der U937-Zelllinie aufgeführt.
- Chromosomale Anomalien: Die U937-Zellen weisen chromosomale Aberrationen auf, darunter Translokationen. Dies kann die Versuchsergebnisse und die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse beeinträchtigen.
U937 – Monozytäre Zelllinie für die immunologische und hämatologische Forschung
Anwendungen der U937-Zelllinie in der Forschung
U937-Zellen, eine histiozytäre Lymphomzelllinie, dienen als unschätzbares Modell für verschiedene biologische Forschungsanwendungen. Sie werden insbesondere für ihre Rolle bei der Erforschung myeloider Zellen geschätzt, vor allem als Makrophagenmodelle, da sie sich unter bestimmten Bedingungen in makrophagenähnliche Zellen differenzieren können. Die U937-Zelllinie erleichtert die Untersuchung der Makrophagenfunktion, einschließlich der phagozytischen Aktivität und der Neurobiologie von Zytokinen, die für das Verständnis von Entzündungsreaktionen und der Immunregulation entscheidend sind. Diese Zelllinie weist zudem Eigenschaften auf, die denen primärer Monozyten ähneln, was es Forschern ermöglicht, die Feinheiten des Verhaltens von Immunzellen ohne die bei Primärzellen auftretende Variabilität zu untersuchen.
- Zytogenetik: Im Bereich der zytogenetischen Charakterisierung haben U937-Zellen eine zentrale Rolle bei der Untersuchung von Chromosom 11 und Teilen von Chromosom 16 gespielt, insbesondere hinsichtlich der Zentromer-Einfangreaktion und des Verhaltens homologer Chromosomen. Forscher nutzen diese Zellen zur Untersuchung von Genomreorganisation und Genominstabilität, die für das Verständnis der Grundlagen der Krebsprogression unerlässlich sind, einschließlich des histiozytären Lymphoms, aus dem die U937-Zellen stammen. Die Zelllinie liefert genaue Karyotyp-Informationen und ist damit ein hervorragendes Werkzeug zur Untersuchung von Chromosomenanomalien und Chromosomenumlagerungen, insbesondere solcher, die Umlagerungen auf Chromosom 20 betreffen.
- Biologie der Monozyten/Makrophagen: Die U937-Zelllinie dient als bedeutendes Modell zur Aufklärung der Funktionen und Regulation von Monozyten und Makrophagen. Dazu gehört die Untersuchung von Aspekten wie Phagozytose, Antigenpräsentation und Zytokinproduktion. Insbesondere nutzte eine Studie aus dem Jahr 2023 U937-Zellen, um den Einfluss von Glycomakropeptid auf die Entzündungsreaktion in menschlichen Makrophagen zu untersuchen. Diese Forschung unterstrich die entzündungshemmenden Eigenschaften von Glycomakropeptid und zeigte eine Verringerung der Zytokinspiegel in diesen Zellen [2].
- Krebsforschung: Im Bereich der Onkologie spielen U937-Zellen eine entscheidende Rolle bei der Erforschung der zellulären Mechanismen und Signalwege, die der Entstehung von Krebs zugrunde liegen. Sie sind zudem von zentraler Bedeutung für das Screening von Krebsmedikamenten und die Bewertung neuartiger Krebstherapien. Vor dem Hintergrund dieser Anwendung wurde in einer Studie die myeloische Leukämie-Zelllinie U937 eingesetzt, um die krebshemmende Wirkung von frischem und gedämpftem Grünkohlsaft zu bewerten. Die Ergebnisse dieser Studie deuteten darauf hin, dass der Saft über einen Caspase-abhängigen Signalweg proapoptotische Aktivitäten in Krebszellen fördert [3].
- Toxikologische Studien: U937-Zellen werden auch zur Untersuchung der zytotoxischen Wirkungen von Umweltschadstoffen und verschiedenen Chemikalien eingesetzt. So wurde beispielsweise in einer Studie unter anderem die U937-Zelllinie verwendet, um die potenziellen zytotoxischen Wirkungen von Polyethylen-Mikroplastik zu bewerten [4]. Diese und andere Studien unterstreichen die Bedeutung von U937-Zellen in der Toxikologie und liefern ein Modell zum Verständnis der Wechselwirkungen von Substanzen mit menschlichen Monozyten sowie ihrer potenziellen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit.
Mithilfe der konfokalen Laserscanning-Mikroskopie können Forscher die phagozytische Aktivität von U937-Zellen sichtbar machen und quantifizieren, was die Phänotypisierung ihrer Reaktionen auf verschiedene Reize, einschließlich Infektionserreger, erleichtert. Ontologien der Zelllinien und genaue Karyotyp-Informationen erhöhen die Präzision solcher Studien zusätzlich.
U937-Zellen: Forschungsveröffentlichungen
Im Folgenden werden einige interessante und bedeutende Forschungsstudien vorgestellt, in denen U937-Zellen eine Rolle spielen.
Magnoflorin verstärkt LPS-aktivierte proinflammatorische Reaktionen über MyD88-abhängige Signalwege in U937-MakrophagenDiese in „Planta Medica“ (2018) veröffentlichte Studie legte nahe, dass ein wichtiger bioaktiver Metabolit aus der Pflanze Tinospora crispa ein hohes Potenzial zur Verstärkung von Immunreaktionen in U937-Makrophagen besitzt.
Wirkung von Peganum-harmala-Samenextrakt auf die Stickstoffmonoxidbildung in U937-Monozyten und -MakrophagenDiese Forschungsarbeit wurde 2020 im „International Journal of Medical Laboratory“ veröffentlicht. In dieser Studie untersuchten die Forscher die potenziellen Auswirkungen eines Extrakts aus Peganum-harmala-Samen auf die Stickstoffmonoxid-Produktion in U937-Monozyten und -Makrophagen.
Bewertung der potenziellen Toxizität von Polyethylen-Mikroplastik auf aus menschlichen Zellen gewonnene ZelllinienDiese in „Science of the Total Environment“ (2022) veröffentlichte Studie untersuchte die potenzielle zytotoxische Wirkung von Umweltschadstoffen, d. h. Polyethylen-Mikroplastik, auf U937, THP-1 und drei weitere menschliche Zelllinien.
Auswirkungen von Blattextrakten und Phytokonstituenten von Vitex trifolia L. auf die Zytokinproduktion in menschlichen U937-MakrophagenDiese Forschungsarbeit wurde 2020 in der Fachzeitschrift „BMC Complementary Medicine and Therapies“ veröffentlicht. Die Studie untersuchte die Auswirkungen verschiedener Extrakte aus den Blättern der Pflanze Vitex trifolia L. auf die Zytokinproduktion in U937-Makrophagen.
Eine Exposition gegenüber ionisierender Strahlung in niedriger Dosis hemmt den Zellzyklus und die Proteinsynthesewege in menschlichen primären Keratinozyten und U937-Zelllinien in vitro. Dieser in der Fachzeitschrift „PLOS One“ veröffentlichte Artikel (2018) untersuchte die potenziellen Auswirkungen niedrig dosierter ionisierender Strahlung auf die U937-Zelllinie und primäre Keratinozyten.
Ressourcen zur U937-Zelllinie: Protokolle, Videos und mehr
U937-Zellen sind weit verbreitete Forschungswerkzeuge. Hier werden einige wertvolle Ressourcen aufgeführt, die das Protokoll zur Zellkultur und Differenzierung von U937-Zellen erläutern:
- Differenzierungsprotokoll für U937: Dieses Dokument enthält ein Protokoll zur Differenzierung von U937-Zellen. Darüber hinaus enthält es auch ein Protokoll zur Kultivierung von humanen myeloischen Leukämiezellen der Linie U937
- Subkultivierung von Suspensionszellen: Dieses Video zeigt das allgemeine Protokoll zur Subkultivierung von Suspensionszelllinien wie U937.
- U937-Zelllinie: Diese Website enthält zahlreiche Informationen zu U937-Zellen. Dort werden Protokolle zur Subkultivierung, zum Einfrieren und zum Auftauen von U937-Monozyten und -Makrophagen beschrieben.
Häufig gestellte Fragen zu Forschungsanwendungen der Zelllinie U937
Literaturverzeichnis
- Chanput, W., V. Peters und H. Wichers, THP-1- und U937-Zellen. Der Einfluss bioaktiver Lebensmittelinhaltsstoffe auf die Gesundheit: In-vitro- und Ex-vivo-Modelle, 2015: S. 147–159.
- Córdova-Dávalos, L.E. et al., „Schützende Wirkung von Glycomakropeptid auf die Entzündungsreaktion von U937-Makrophagen“. Foods, 2023, 12(7): S. 1528.
- Pungpuag, S., S. Boonpangrak und Y. Suwanwong, Antileukämische Wirkungen von frischem und gedämpftem Chinakohlsaft auf eine U937-Zelllinie und deren proapoptotische Effekte über einen Caspase-abhängigen Signalweg. Foods, 2023. 12(7): S. 1471.
- Gautam, R. et al., Bewertung der potenziellen Toxizität von Polyethylen-Mikroplastik auf aus Menschen stammenden Zelllinien. Science of the Total Environment, 2022. 838: S. 156089.
- Chanput, W., J.J. Mes und H.J. Wichers, THP-1-Zelllinie: ein In-vitro-Zellmodell für Ansätze zur Immunmodulation. International Immunopharmacology, 2014. 23(1): S. 37–45.