U937 細(xì)胞在炎癥機(jī)制研究、抗炎藥物篩選及 CAR-M（嵌合抗原受體巨噬細(xì)胞）療法驗(yàn)證中具有不可替代的價(jià)值，未來(lái)結(jié)合 “微重力 + 誘導(dǎo)分化” 的雙調(diào)控策略，還可進(jìn)一步拓展其在免疫治療與空間生物學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景。

一、核心結(jié)論：U937 細(xì)胞是典型的懸浮細(xì)胞

U937 細(xì)胞來(lái)源于人類組織細(xì)胞淋巴瘤（組織細(xì)胞型），屬于單核細(xì)胞系，在體外培養(yǎng)過(guò)程中完全符合懸浮細(xì)胞的核心定義，具體表現(xiàn)為無(wú)貼壁依賴性與懸浮培養(yǎng)特有的生長(zhǎng)屬性，是實(shí)驗(yàn)室中常用的懸浮細(xì)胞模型之一。

二、U937 細(xì)胞的懸浮生長(zhǎng)核心特征

1. 無(wú)貼壁依賴的具體表現(xiàn)

U937 細(xì)胞無(wú)需附著在任何固相支持物表面即可生長(zhǎng)，既不需要培養(yǎng)瓶壁的天然表面，也不需要膠原、多聚賴氨酸等人工包被基質(zhì)。在液體培養(yǎng)基中，細(xì)胞通常以兩種形態(tài)存在：多數(shù)為分散的圓形或類圓形單細(xì)胞，少數(shù)會(huì)形成松散的細(xì)胞聚集體（聚集體直徑通常小于 150 μm），且聚集體無(wú)緊密連接，經(jīng)輕柔吹打即可分散為單細(xì)胞懸液。即使將 U937 細(xì)胞置于未做任何處理的普通培養(yǎng)瓶中靜置 48 小時(shí)，也不會(huì)有任何細(xì)胞黏附在瓶壁上，始終保持 100% 的懸浮狀態(tài)，完全沒(méi)有貼壁細(xì)胞特有的偽足、梭形或多邊形形態(tài)。

2. 懸浮培養(yǎng)的關(guān)鍵屬性

在常重力環(huán)境下，U937 細(xì)胞需要通過(guò)搖床振蕩或攪拌裝置維持懸浮狀態(tài)，目的是避免細(xì)胞因重力沉降導(dǎo)致局部缺氧或營(yíng)養(yǎng)不均。與貼壁細(xì)胞不同，U937 細(xì)胞生長(zhǎng)過(guò)程中無(wú) “接觸抑制” 現(xiàn)象 —— 當(dāng)細(xì)胞密度升高時(shí)，僅會(huì)因培養(yǎng)基中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)耗盡而停止增殖，不會(huì)因細(xì)胞間相互接觸而抑制生長(zhǎng)。此外，U937 細(xì)胞的分離純化過(guò)程也符合懸浮細(xì)胞特性，可通過(guò)密度梯度離心（如使用 Ficoll-Hypaque 分離液）輕松與其他細(xì)胞或雜質(zhì)分離，操作簡(jiǎn)便且細(xì)胞回收率高。

需要注意的是，雖然 U937 細(xì)胞與 Raji 細(xì)胞（B 淋巴細(xì)胞系）同屬懸浮細(xì)胞，但二者存在關(guān)鍵差異：U937 細(xì)胞來(lái)源于單核細(xì)胞系，核心功能表型與炎癥反應(yīng)、單核 - 巨噬細(xì)胞分化相關(guān)；而 Raji 細(xì)胞來(lái)源于 B 淋巴細(xì)胞系，功能表型更偏向免疫靶點(diǎn)表達(dá)與淋巴瘤增殖，這也導(dǎo)致兩者的培養(yǎng)參數(shù)與應(yīng)用場(chǎng)景有所區(qū)別。

三、U937 細(xì)胞常規(guī)懸浮培養(yǎng)的關(guān)鍵條件

常重力下培養(yǎng) U937 細(xì)胞，需針對(duì)其單核細(xì)胞特性調(diào)整條件，具體如下：

培養(yǎng)基選擇：基礎(chǔ)培養(yǎng)基為含 25 mM HEPES 緩沖液的 RPMI 1640，需添加 10% 經(jīng) 56℃滅活 30 分鐘的胎牛血清（FBS）以提供生長(zhǎng)因子，同時(shí)加入 1% 青霉素 - 鏈霉素混合液（含 100 U/mL 青霉素與 100 μg/mL 鏈霉素）預(yù)防污染，培養(yǎng)基 pH 需穩(wěn)定維持在 7.2-7.4 之間。

環(huán)境參數(shù)：培養(yǎng)環(huán)境需滿足 37℃恒溫、5% CO?濃度，且培養(yǎng)箱內(nèi)濕度不低于 95%，以避免培養(yǎng)基過(guò)快蒸發(fā)導(dǎo)致滲透壓改變。

振蕩與攪拌參數(shù)：若采用搖瓶培養(yǎng)，搖床轉(zhuǎn)速需控制在 90-130 rpm（搖床軌道直徑為 25 mm）；若使用攪拌式生物反應(yīng)器，攪拌速率需設(shè)定為 120-160 rpm，這兩個(gè)參數(shù)的核心目的是在維持細(xì)胞懸浮的同時(shí)，避免因剪切力過(guò)大損傷細(xì)胞。

增殖與功能特性：U937 細(xì)胞增殖速度較快，倍增時(shí)間約為 20-24 小時(shí)（比 Raji 細(xì)胞的 24-30 小時(shí)更快）；對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的細(xì)胞密度可達(dá) 2×10?-4×10? cells/mL，進(jìn)入平臺(tái)期后密度穩(wěn)定在 4×10?-6×10? cells/mL。未誘導(dǎo)狀態(tài)下，細(xì)胞表面單核細(xì)胞標(biāo)志物 CD14 的陽(yáng)性率超過(guò) 85%，且可通過(guò)添加佛波酯（PMA，濃度通常為 100 nM）誘導(dǎo)分化為巨噬細(xì)胞，即使分化后，細(xì)胞仍以懸浮狀態(tài)為主，僅少數(shù)會(huì)表現(xiàn)出微弱的貼壁能力（非生長(zhǎng)必需）。

四、U937 細(xì)胞與模擬微重力培養(yǎng)裝置的適配性

模擬微重力環(huán)境（如旋轉(zhuǎn)壁式生物反應(yīng)器 RWV、隨機(jī)定位機(jī)器 RPM）可優(yōu)化 U937 細(xì)胞的培養(yǎng)效果，但需針對(duì)其 “對(duì)剪切力敏感、易活化” 的單核細(xì)胞特性調(diào)整參數(shù)，具體適配方案如下：

1. 旋轉(zhuǎn)壁式生物反應(yīng)器（RWV）的適配要點(diǎn)

RWV 通過(guò)旋轉(zhuǎn)平衡重力與離心力，構(gòu)建低剪切力環(huán)境，適配 U937 細(xì)胞時(shí)需重點(diǎn)關(guān)注以下參數(shù)：

艙體與轉(zhuǎn)速：選擇高徑比（HARV）型 RWV，有效培養(yǎng)容積通常為 50-100 mL（適配中規(guī)模培養(yǎng)需求），艙體內(nèi)壁需經(jīng)等離子體處理（表面粗糙度 Ra<0.1 μm）以減少細(xì)胞黏附。由于 U937 細(xì)胞對(duì)剪切力的耐受上限更低（約 0.3 dyne/cm2，低于 Raji 細(xì)胞的 0.4 dyne/cm2），轉(zhuǎn)速需設(shè)定為 6-12 rpm，確保艙內(nèi)剪切力穩(wěn)定在 0.15-0.25 dyne/cm2，避免細(xì)胞因剪切力過(guò)大出現(xiàn)異?；罨蚓奂w破裂。

氣體與營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)：通過(guò)艙體側(cè)壁的聚四氟乙烯透氣膜（孔徑 0.22 μm）通入 5% CO?與 95% 空氣的混合氣體，溶解氧（DO）需維持在 40%-60%（高于 Raji 細(xì)胞的 30%-60%），原因是 U937 細(xì)胞的耗氧速率更高。同時(shí)需采用 perfusion 灌流系統(tǒng)，以每天 0.8 倍艙體體積的速率補(bǔ)充新鮮培養(yǎng)基，防止乳酸積累（乳酸濃度需控制在 18 mmol/L 以下，低于 Raji 細(xì)胞的 20 mmol/L 閾值）。

在上述參數(shù)下培養(yǎng) 72 小時(shí)后，U937 細(xì)胞密度可達(dá) 6×10?-9×10? cells/mL，較常重力搖瓶培養(yǎng)提升 1.5-2 倍（提升幅度低于 Raji 細(xì)胞的 2-3 倍，因 U937 細(xì)胞本身倍增時(shí)間較短）；細(xì)胞活力通過(guò)臺(tái)盼藍(lán)染色檢測(cè)可達(dá) 92% 以上，CD14 陽(yáng)性率維持在 90% 以上，且無(wú)異?；罨–D69 陽(yáng)性率低于 5%）；加入 100 nM PMA 誘導(dǎo) 48 小時(shí)后，80% 以上的細(xì)胞可分化為表達(dá) CD68 的巨噬細(xì)胞，分化效率與常重力培養(yǎng)無(wú)顯著差異。

2. 隨機(jī)定位機(jī)器（RPM）的適配要點(diǎn)

RPM 通過(guò)三維隨機(jī)旋轉(zhuǎn)干擾重力矢量，適配 U937 細(xì)胞時(shí)需優(yōu)化旋轉(zhuǎn)模式與初始條件：

旋轉(zhuǎn)控制：采用 X/Y/Z 三軸正交旋轉(zhuǎn)框架，角速度設(shè)定為 0.8-2°/s（低于 Raji 細(xì)胞的 1-3°/s），確保時(shí)間平均重力水平降至 10?3 g 以下。由于 U937 細(xì)胞聚集體更易因碰撞產(chǎn)生機(jī)械刺激而活化，需采用 “長(zhǎng)間歇旋轉(zhuǎn)模式”—— 每旋轉(zhuǎn) 12 秒后停止 8 秒（循環(huán)周期 20 秒，停止時(shí)間長(zhǎng)于 Raji 細(xì)胞的 5 秒），減少聚集體間的碰撞頻率。

樣品裝載：使用 15 mL 無(wú)菌離心管作為培養(yǎng)容器，內(nèi)裝 8 mL 細(xì)胞懸液，初始細(xì)胞密度調(diào)整為 8×10? cells/mL（低于 Raji 細(xì)胞的 1×10? cells/mL），避免初始密度過(guò)高導(dǎo)致聚集體直徑超過(guò) 200 μm，影響營(yíng)養(yǎng)與氧氣的內(nèi)部傳遞。

這種適配方案的核心優(yōu)勢(shì)在于：培養(yǎng) 96 小時(shí)后，U937 細(xì)胞會(huì)形成直徑 120-180 μm 的致密聚集體（與 Raji 細(xì)胞的松散聚集體不同，細(xì)胞間間隙更?。?，其腫瘤壞死因子 -α（TNF-α）的分泌量較常重力提升 2.2 倍，更接近體內(nèi)單核細(xì)胞的炎癥應(yīng)答狀態(tài)；同時(shí)，細(xì)胞對(duì)脂多糖（LPS）的刺激響應(yīng)更顯著，LPS 處理后白細(xì)胞介素 - 6（IL-6）的表達(dá)量較常重力提升 30%，非常適合用于 “微重力環(huán)境下炎癥機(jī)制” 的相關(guān)研究。

五、U937 細(xì)胞與 Raji 細(xì)胞懸浮特性的核心差異（文字對(duì)比）

盡管 U937 細(xì)胞與 Raji 細(xì)胞均為懸浮細(xì)胞，但二者的懸浮生長(zhǎng)特性存在明顯區(qū)別：

貼壁能力：兩者均為完全懸浮細(xì)胞，但 U937 細(xì)胞經(jīng) PMA 誘導(dǎo)分化為巨噬細(xì)胞后，會(huì)表現(xiàn)出微弱的貼壁能力（非生長(zhǎng)必需），而 Raji 細(xì)胞無(wú)論是否誘導(dǎo)，均無(wú)任何貼壁傾向。

剪切力耐受：U937 細(xì)胞對(duì)剪切力更敏感，耐受上限為 0.3 dyne/cm2，而 Raji 細(xì)胞的耐受上限為 0.4 dyne/cm2，因此在微重力培養(yǎng)中，U937 細(xì)胞需要更低的轉(zhuǎn)速或更緩和的旋轉(zhuǎn)模式。

增殖速度：U937 細(xì)胞的倍增時(shí)間為 20-24 小時(shí)，比 Raji 細(xì)胞的 24-30 小時(shí)更快，因此在相同培養(yǎng)時(shí)間內(nèi)，U937 細(xì)胞的密度提升幅度雖低于 Raji 細(xì)胞，但達(dá)到高密度的時(shí)間更短。

聚集體特征：U937 細(xì)胞形成的聚集體更致密，直徑通常為 120-180 μm，細(xì)胞間間隙??；而 Raji 細(xì)胞的聚集體更松散，直徑小于 100 μm，細(xì)胞間間隙大。

功能表型：U937 細(xì)胞的核心功能與炎癥因子分泌、單核 - 巨噬細(xì)胞分化相關(guān)，而 Raji 細(xì)胞的核心功能與免疫靶點(diǎn)（如 CD20）表達(dá)、淋巴瘤細(xì)胞增殖相關(guān)，這也導(dǎo)致兩者在微重力培養(yǎng)中的適配重點(diǎn)不同 ——U937 細(xì)胞需重點(diǎn)抑制活化、控制聚集體密度，Raji 細(xì)胞則需重點(diǎn)避免聚集體破裂、提升細(xì)胞密度。

六、總結(jié)

綜合以上特性可知，U937 細(xì)胞是典型的懸浮細(xì)胞，其無(wú)貼壁依賴、需振蕩 / 攪拌維持懸浮、無(wú)接觸抑制等特征，完全符合懸浮細(xì)胞的核心定義。盡管與 Raji 細(xì)胞等其他懸浮細(xì)胞存在培養(yǎng)參數(shù)與功能表型的差異，但通過(guò)優(yōu)化旋轉(zhuǎn)壁式生物反應(yīng)器（RWV）或隨機(jī)定位機(jī)器（RPM）的關(guān)鍵參數(shù)，可實(shí)現(xiàn) U937 細(xì)胞的高效模擬微重力培養(yǎng)?；谶@些特性，U937 細(xì)胞在炎癥機(jī)制研究、抗炎藥物篩選及 CAR-M（嵌合抗原受體巨噬細(xì)胞）療法驗(yàn)證中具有不可替代的價(jià)值，未來(lái)結(jié)合 “微重力 + 誘導(dǎo)分化” 的雙調(diào)控策略，還可進(jìn)一步拓展其在免疫治療與空間生物學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景。