BV2細胞 - BV2ミクログリア細胞による中枢神経系研究の解説
BV2は神経科学研究に広く用いられているマウス由来のミクログリア細胞株である。この不死化細胞株は、神経変性疾患および関連する細胞の状態やプロセス、すなわち神経炎症を研究するためのin vitroモデルとして機能する。その上、BV2細胞は初代ミクログリアの代替モデル系と考えられている。
本稿では、マウスミクログリア細胞株BV2の起源、細胞培養情報、および研究応用について述べる。特に、以下の点について説明する：
1.BV2細胞の起源と一般的特徴
このセクションでは、BV2細胞株の起源と、他のミクログリア細胞株と異なる一般的特徴について説明する。ここでは以下のことを学びます：BV2細胞とは何か？BV2細胞はどこ由来か？BV2細胞の大きさは？
- BV2ミクログリア細胞株は、新生児（新生児）のC57/BL6のミクログリアから得られた。この細胞株は、v-raf/v-myc癌遺伝子を持つJ2レトロウイルスで細胞を感染させることにより不死化された[1]。
- 刺激されていないBV2細胞はアメーバ様の肥大した形態を持っている。この形態は、初代ミクログリアと比較して、BV2細胞の高度に活性化された炎症状態を示している [2]。
- BV-2細胞株について報告されている直径は10～15μmである。
BV2 対 ECO 2細胞株
どちらもマウスミクログリア細胞株であるが、互いに異なる。大きな違いは、BV2が遺伝子操作によって不死化されたのに対し、ECO 2は自然発生的に不死化されたことである。さらに、ECO 2はBV2と同じ一般的特徴を持つが、培養にはコロニー刺激因子-1（CSF-1）の補充が必要である。
2.BV2細胞株培養情報
細胞株の培養を扱い、維持する前に、細胞培養に関する情報は非常に重要です。このセクションでは、BV2細胞株を培養するための重要なポイントをすべて知ることができます。特に、以下の点についてお話します：BV2の倍加時間とは？BV2細胞の培養に使用する培地は？BV2細胞株は接着性か懸濁性か？BV2細胞の解凍方法は？
BV2細胞培養のポイント
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倍加時間： |
BV2ミクログリア細胞の増殖は非常に速く、BV2細胞の平均倍加時間は34.5時間です。 |
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接着か懸濁か： |
BV2は接着性の細胞株です。 |
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分割比率： |
この接着性ミクログリア細胞株は、1:2～1:4の分割比で亜培養される。細胞をPBSで洗浄し、Accutase（解離液）とともにインキュベートする。10分後、遠心分離して細胞を回収する。これらの細胞を、推奨される分割比に従って、新しい増殖培地フラスコに加える。 |
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増殖培地： |
BV2細胞株の培養にはRPMI1640培地を用いる。BV2 RPMIは、理想的な細胞増殖のために、10％FBS、2.0mM安定グルタミン、2.0g/L NaHCO3を添加する。培地は週に2～3回更新する。 |
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増殖条件： |
BV2培養液は、37℃の加湿インキュベーター内で、5%CO2を連続的に供給しながら維持される。 |
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保存 |
凍結したBV2細胞バイアルは、液体窒素の気相または電気冷凍庫で-150℃以下に保存する。 |
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凍結プロセスと培地 |
BV2細胞株にはCM-1またはCM-ACF凍結培地を推奨する。細胞の生存率を維持するために、1分間に1℃の温度降下しか許さない緩慢凍結プロセスを用いて細胞を凍結する。 |
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解凍プロセス： |
凍結したBV2細胞バイアルをウォーターバス（37℃）で40～60秒間、小さな氷の塊が残るまで急速に撹拌する。解凍した細胞に新鮮培地を加え、遠心分離して凍結培地成分を除去する。回収した細胞を再度懸濁し、培養フラスコに流し込んで増殖させる。 |
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バイオセーフティ・レベル |
BV2細胞株の培養にはバイオセーフティーレベル1が推奨される。 |
3.BV2細胞の利点と限界
他の細胞株と同様、BV2細胞にもいくつかの利点と限界がある。ここではそのいくつかを紹介する。
利点
BV2細胞株の利点は以下の通り：
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一次ミクログリア様特徴 |
BV2細胞は一次ミクログリア様特徴を有しており、ミクログリアの機能と反応を研究するための代替モデルとして用いられる。初代ミクログリアの必須バイオマーカーであるF4/80、CD11b、Iba1を発現している。 |
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不死化 |
BV2細胞は不死化されており、継続的な増殖が可能である。この特性は、長期間の細胞培養実験に理想的である。 |
限界
BV2細胞に関連する限界は以下の通りである：
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マウス由来細胞株 |
BV2細胞株はマウスのミクログリア由来である。BV2細胞を用いた研究結果は、ヒト特有の疾患や研究への応用には限界があるかもしれない。 |
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In vitroモデル |
BV2細胞はミクログリアの機能を研究するためのin vitroモデルとして機能する。しかし、in vivoにおける脳内のミクログリア細胞の特徴や複雑さを完全に再現しているわけではないことに注意することが重要である。 |
4.研究におけるBV2細胞株の応用
BV2細胞株は神経科学研究においていくつかの応用が可能である。このセクションでは、BV2細胞の一般的な研究用途をいくつか挙げる。
神経変性疾患研究 マウスミクログリア細胞株BV2は、パーキンソン病、アルツハイマー病、多発性硬化症などの神経変性疾患を研究するための貴重な研究ツールである。研究者たちは、BV2細胞株を用いて神経毒性と疾患病態を研究し、治療薬を評価してきた。例えば、2020年に実施された研究では、リポ多糖で活性化したBV2細胞をパーキンソン病モデルとして用い、Rheum rhaponticum植物に含まれる天然ヒドロキシスチルベン、Rhaponticinの抗炎症作用と神経保護作用を評価した。この化合物は、一酸化窒素合成酵素を阻害し、活性酸素種と炎症性メディエーターを減少させることにより、リポ多糖（LPS）が介在するBV2の活性化を抑制する。簡単に説明すると、ラポンチシンはLPS誘発ミクログリアモデル（BV2）に対して抗炎症作用と神経保護作用を発揮する［3］。同様に、神経炎症におけるシグナル伝達経路の関与を調べた研究もある。研究者らは、リポ多糖を介したBV2活性化を通じて炎症モデルを開発した。その結果、AKT/Nrf-2/HO-1-NF-κBシグナル伝達軸が神経炎症に関与していることがわかった。さらに、このモデルを用いて、天然フラボノイドであるβ-ナフトフラボン（BNF）の抗炎症作用と神経保護作用についても評価した。この化合物は、BV2の活性化を阻害することにより、これらの治療効果を発揮した [4]。同様に、この研究ではBV2細胞を用い、ミクログリア細胞のミトコンドリア機能障害に対するゾニサミド薬の改善効果を研究した。この研究結果は、パーキンソン病治療におけるゾニサミドの臨床使用を支持するものである［5］。
5.BV2細胞研究発表
以下は、BV2細胞を取り上げた興味深い研究であり、最も引用されている研究である。
ミトコンドリア溶解物がミクログリア細胞と神経細胞において炎症とアルツハイマー病に関連した変化を引き起こす
この研究は、Journal of Alzheimer's Disease（2015年）に掲載されている。この研究では、ミトコンドリア損傷由来のDAMP（損傷関連分子パターン）mtDNA分子がミクログリア細胞（BV2）に炎症性変化を引き起こすことが提唱された。したがって、アルツハイマー病の神経炎症にも寄与している可能性がある。
BV-2ミクログリア細胞におけるaβによって誘導される貪食を制御することによるアルツハイマー病に対する黄連地黄湯煎じ薬の治療効果
FARMACIA誌（2021年）に掲載されたこの論文は、BV2細胞を用い、アルツハイマー病に対する黄連解毒湯（HLJDD）の治療効果を明らかにした。この研究では、HLJDDが、BV2ウェスタンブロット分析によって検証されたように、Trm2タンパク質の発現を上昇させることによって、BV2アミロイドベータの貪食を促進することがわかった。
αシヌクレインは凝集状態に依存してBV2ミクログリアを活性化する
Biochemical and Biophysical Research Communications（2016年）に掲載されたこの研究論文は、成人の中枢神経系に存在する可溶性タンパク質であるアルファシヌクレインが、その凝集状態に応じてBV2細胞を活性化することを提唱した。
αシヌクレインによって誘導されるBV-2細胞のエクソソーム：PDにおける神経変性の重要なメディエーター
この研究は2013年にNeuroscience Letters誌に発表された。この研究によると、α-シヌクレインによって活性化されたBV2ミクログリア細胞から分泌されるエクソソームは、パーキンソン病における神経変性の重要なメディエーターとなりうる。
イデベノンは、LPS刺激BV2細胞およびMPTP誘発パーキンソン病マウスにおいて、神経炎症を緩和し、ミクログリアの分極を調節する
この研究は、Frontiers Cellular Neuroscience（2019年）に掲載された。抗酸化物質であるイデベノンが、リポ多糖活性化BV2細胞および1-メチル-4-フェニル-1,2,3,6-テトラヒドロピリジン（MPTP）誘発パーキンソン病モデルマウスにおいてミクログリアの分極を調節し、炎症を軽減することを提唱した。
6.BV2細胞株のリソースプロトコル、ビデオ、その他
BV2に関するオンラインリソースは限られている。以下はその一部である。
- BV2細胞株のサブカルチャー：このウェブサイトのリンクは、BV2細胞株のサブカルチャーに関する簡単なプロトコールで構成されています。
- 凍結細胞の融解：このビデオは、凍結細胞の解凍と培養の基本プロトコールを学ぶのに役立ちます。
BV2細胞の細胞培養プロトコールはここに記載されている。
- BV2 cell culturing: このウェブサイトのリンクには、BV2細胞の培養プロトコールが掲載されています。また、BV2細胞株の細胞培養培地と凍結培地組成も掲載されている。
参考文献
- Wang, Y., Y. Peng, and H. Yan,Commentary：神経炎症性体外細胞培養モデルと神経疾患への応用の可能性。Front Pharmacol, 2021.12: p. 792614.
- Sarkar, S., et al.,Characterization and comparative analysis of a new mouse microglial cell model for studying neuroinflammatory mechanisms during neurotoxic insults.Neurotoxicology, 2018.67: p. 129-140.
- Zhao, F., et al.,パーキンソン病に対するラポンチシンの神経保護効果：in vitro BV-2モデルとin vivo MPTP誘発マウスモデルからの知見。Journal of Biochemical and Molecular Toxicology, 2021.35(1): p. e22631.
- Gao, X., et al.,β-ナフトフラボンはAKT/Nrf-2/HO-1-NF-κBシグナル軸を介してBV-2細胞におけるLPS誘発炎症を抑制する。Immunobiology, 2020.225(4): p. 151965.
- ゾニサミドはパーキンソン病モデルにおけるミクログリアのミトコンドリア症を改善する。Brain Sciences, 2022.12(2): p. 268.