N家干货 | 聊聊TGF-β及其细胞株

1.靶点介绍

转化生长因子β（transforming growth factor-β，TGF-β）是一种多效性细胞因子，是由33个基因编码的分泌蛋白，属于调节细胞生长和分化的TGF-β超家族，控制多细胞生物胚胎发育、组织稳态和损伤修复。

大量研究表明，TGF-β在不同细胞类型中具有不同的功能，并且这种功能是依赖于具体环境的。通常情况下，细胞存活、代谢、生长、增殖、分化、粘附、迁移和死亡都受到TGF-β的调节。正常的TGF-β信号对于健康身体的正常功能和稳态至关重要，而异常的TGF-β信号可能导致各种疾病。

图1. 转化生长因子-β分子结构示意图

2.发展历程

对TGF-β 的研究早在20世纪80年代就开始了，此后发展迅速。自发现以来，TGF-β的研究取得了显著的进展，增加了我们对其在疾病中复杂机制的理解。

1978年：De Larco和Todaro首次在转化的小鼠成纤维细胞中发现TGF-β。

1981年：Roberts以及Moses等人，分别从非肿瘤性小鼠组织中纯化和表征了TGF-β。

1983年：研究表明TGF-β是由两个通过二硫键连接的亚单位组成的二聚体。

1985年：确定了第一个已知的TGF-β亚型TGF-β1的氨基酸序列，揭示了它作为更大前体多肽的一部分合成。

1987-1988年：哺乳动物中的另外两种TGF-β亚型TGF-β2和TGF-β3分别被确定。

1996年：通过研究线虫和果蝇，发现了SMAD蛋白作为TGF-β信号传递的经典信号转导因子，极大地加速了对TGF-β信号通路的理解。

图2. TGF-β研究史

3.信号通路

TGF-β信号通过TβRI（也称为活化素受体样激酶5，ALK5）和TβRII传递到细胞内，这两者都是具有丝氨酸/苏氨酸激酶和酪氨酸激酶双重特性的酶联受体。

由于更高的亲和力，TGF-β1和TGF-β3在TβRI之前与TβRII结合，而TGF-β2与这两种受体的结合能力较差。虽然TβRIII缺乏直接介导TGF-β信号传导的基序，但TβRIII能够以高亲和力结合TGF-β，特别是TGF-β2，因此作为共受体，将配体呈递给受体并进一步增强其结合。配体-受体的相互作用随后通过经典路径和几条非经典路径激活TGF-β的细胞内信号传导。

图2. TGF-β的信号转导途径

✦经典的TGF-β信号转导：

经典的TGF-β信号转导由转录因子SMAD介导，因此也称为SMAD信号转导。

R-SMADs由受体激活锚点(SarA)与T-βRI结合，通过磷酸化被激活，并与共同伴侣SMAD(co-SMAD)发生寡聚反应。然后，SMAD寡聚体移位到细胞核中，在那里它们作为转录因子(TF)发挥作用，通过与称为SMAD结合元件(SBEs)的特定DNA序列结合来介导靶基因的转录激活或抑制，通常与其他转录因子以及转录辅助因子协同作用。

通过这种方式，TGF-β信号可以激活抑制性SMADs(I-SMADs)的表达，从而通过多种机制减弱TGF-β信号介导的转录调控。

✦非典型TGF-β信号传导：

TGF-β可以通过非经典途径发出信号，激活细胞外信号调节激酶(ERK)信号、大鼠肉瘤(RAS) 同源物(Rho)-鸟苷三磷酸酶(GTPase)信号、p38丝裂原激活蛋白激酶(MAPK)信号、c-Jun N 末端激酶(JNK)信号传导、NF-κB信号传导、PI3K/AKT信号传导以及JAK/STAT信号传导。这些非经典TGF-β信号通路积极参与广泛的细胞事件。

4.相关药物

鉴于TGF-β在肿瘤微环境（Tumor microenvironment，TME）有助于肿瘤进展、免疫逃避和免疫治疗耐药性，目前已经开发出多种TGF-β阻断策略来探索靶向TGF-β对肿瘤免疫治疗价值，TGF-β阻断策略具体包括中和抗体、工程融合蛋白、配体陷阱、小分子激酶抑制剂、疫苗和核酸药物等。

截至2025年5月，全球范围内涉及阻断TGF-β药物总计162个，批准上市品种4个，临床及临床前在研品种共计103个。其中，临床III期品种4个、临床II期品种20个、临床I期品种19个、临床前品种60个。

除了单抗药物，靶向TGF-β的双抗药物也是一个重要研发方向，其中以PD-L1/TGF-β双抗居多，它可通过同时阻断PD-L1和TGF-β这两个免疫抑制信号通路，从而恢复和增强机体的抗肿瘤反应。

表1. 处于临床阶段的TGF-β双抗药物

5.NovoBio相关活性检测细胞株

✦案例展示

传统检测TGF-β/TGF-βR靶点蛋白生物学活性，通过细胞增殖实验，该方法重复性差，不够稳定，导致准确性差，引起结果偏差。通过构建报告基因细胞株，构建高表达报告基因Luciferase的稳转细胞系来作为效应细胞，TGF-β和效应细胞表面的的TGF-βR结合，从而激活下游信号通路，而加入TGF-β/TGF-βR靶点蛋白，中和TGF-β的激活作用，引起报告基因Luciferase表达下调， Luciferase的信号值高低和蛋白活性成反比。

图3. TGF-β靶点原理图

✦功能活性：TGF-β刺激实验

（1）TGF-β刺激实验

研究效应细胞293-TGF-βR-luc的信号通路，加入TGF-β1刺激，发现该细胞株能被TGF-β1激活胞内信号，且与TGF-β1的浓度呈现剂量依赖效应，见图4。

图4. TGF-β1诱导效应细胞活化

（2）M7824阻断实验

研究效应细胞293-TGF-βR-luc的信号通路，加入M7824以及TGF-β1后，该细胞株胞内信号传导下调，且与M7824的浓度呈现剂量依赖效应，见图5。

图5. M7824阻断效应细胞活化

（3）专属性研究

用M7824和不相关抗体研究专属性，M7824有明显的剂量依赖效应，而无关抗体没有剂量依赖效应，见图6。

图6. 专属性研究

（4）优势特点

✅方法稳定，变动小；

✅实验窗口大，响应值高；

✅利用转基因构建的细胞可稳定传代；

✅该细胞株可以作为所有TGF-β/TGF-βR靶点蛋白活性检测的效应细胞；

✅适合放行、长期稳定检测，弥补增殖细胞实验变动大和不稳定性的影响，方便方法验证。

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