خلايا HaCaT - استكشاف بيولوجيا الجلد وأمراضه

الخصائص الجينية وأصل خلايا HaCaT

خلايا HaCaT هي سلالة خلايا كيراتينية بشرية خالدة بشكل تلقائي، تنشأ من جلد البالغين وتمثل مسارًا تطوريًا فريدًا. تمتلك هذه الخلايا طفرات في كلا الأليلين من جين p53، وهو أمر نموذجي للطفرات التي يسببها الأشعة فوق البنفسجية [3،4]. بالإضافة إلى ذلك، يُفترض أن خلايا HaCaT قد نشأت عن طفرات في جين p53 المثبط للأورام، تلاها فقدان جينات الشيخوخة [5].

يُحفز الجين المثبط للورم p53، المعروف بدوره في إصلاح الحمض النووي وباعتباره حارس الجينوم، استجابة الجلد البشري لتلف الحمض النووي [4]. وقد لوحظ أن خلايا HaCaT فقدت جزئيًا آلية الحماية ضد تلف الحمض النووي بسبب الطفرة الحية لجين p53، مما يجعلها عرضة لتراكم التغيرات الخلوية الوراثية استجابة لارتفاع درجات حرارة المزرعة. وهناك آلية أخرى لإضفاء الخلود على خلايا HaCaT تتضمن زيادة نشاط إنزيم التيلوميراز [7]. في الخلايا الطبيعية، تتقلص التيلوميرات باستمرار مع كل انقسام خلوي حتى الوصول إلى الشيخوخة الخلوية. التيلوميراز هو مركب إنزيمي خلوي متخصص له نشاط إنزيم النسخ العكسي الذي يحافظ على طول التيلوميرات مستقرًا. في المقابل، تُظهر خلايا HaCaT زيادة كبيرة في نشاط التيلوميراز، مما يؤدي إلى الحفاظ على طول التيلوميرات بشكل جيد. تؤكد هذه الملاحظات دور التيلوميراز في عملية إضفاء الخلود على خلايا HaCaT.

تم تحديد ثلاثة انتقالات كروموسومية محددة تؤدي إلى فقدان نسخة واحدة من أذرع الكروموسومات 3p و 4p و 9p، واكتساب 9q، وتكوين كروموسومات متماثلة. قد يؤدي فقدان الذراع القصير للكروموسوم 3p إلى فقدان جينات الشيخوخة وإضفاء الخلود على خلايا HaCaT [8]. خلايا HaCaT هي خلايا ناقصة الصبغيات وتمتلك كروموسومات مميزة ومستقرة تمثل أصلها أحادي النسيلة. تم تأكيد خصائص ورأس خط خلايا HaCaT باستخدام بصمة الحمض النووي مع علامات ميني ساتلايت شديدة التباين [3-6].

كيفية حصاد خلايا HaCaT في 5 خطوات بسيطة

4. أزل وسط الاستزراع واشطف الخلايا الملتصقة باستخدام 3-5 مل من محلول PBS بدون الكالسيوم والمغنيسيوم لقوارير T25 أو 5-10 مل لقوارير T75.
5. أضف 1-2 مل من محلول EDTA 0.05٪ محضر حديثًا لكل قارورة T25، أو 2.5 مل لكل قارورة T75، مع التأكد من تغطية طبقة الخلايا بالكامل، وقم بالتحضين عند 37 درجة مئوية لمدة 10 دقائق.
6. أضف 1 مل من محلول التربسين/EDTA (0.05٪/0.025٪) الطازج لكل قارورة T25، أو 2.5 مل لكل قارورة T75، مع التأكد مرة أخرى من تغطية طبقة الخلايا بالكامل. يجب أن تنفصل الخلايا في غضون 1-2 دقيقة.
7. أوقف نشاط التريبسين بإضافة وسط استزراع خلايا يحتوي على FBS.
8. قم بتوزيع الخلايا في قوارير جديدة تحتوي على وسط استزراع خلايا طازج.

تطبيقات خلايا HaCaT

تعد خلايا HaCaT أداة قيّمة لدراسة الخلايا الكيراتينية [9]. تعمل هذه الخلايا الخالدة كخلايا ما قبل الأورام ويمكن أن توفر نظرة ثاقبة للتغيرات التي تنطوي عليها التحولات الخبيثة والأورامية [10]. تعد مزارع خلايا HaCaT أحادية الطبقة ضرورية لتطبيقات تحليل السمية الخلوية والتئام الجروح في المختبر. يمكن أيضًا استخدام خلايا HaCaT لتقييم السمية الجلدية الناتجة عن عوامل مختلفة والعمليات الورمية أو الالتهابية. يمكن استخدامها لتحليل الآليات المختلفة للتفاعلات التحسسية الجلدية، وتأثيرات أنواع الأكسجين التفاعلية، والتعرض للأشعة فوق البنفسجية. عند التحفيز، يمكن لخلايا HaCaT أن تتمايز وتعبر عن علامات تمايز محددة، مثل إنفولوكرين وK14 وK10. كما تُستخدم خلايا HaCaT بشكل شائع كنموذج لدراسة الفيزيولوجيا المرضية لتوازن البشرة [6].

مقاطع فيديو مميزة: استكشاف عالم خلايا HaCaT

"هجرة خلايا HaCaT": يعرض هذا الفيديو عملية هجرة الخلايا في خلايا HaCaT. تعد هجرة الخلايا عملية أساسية للعديد من العمليات البيولوجية، مثل التئام الجروح وانتشار السرطان. يوضح الفيديو حركة خلايا HaCaT تحت المجهر، ويقدم تمثيلاً مرئيًا لكيفية هجرة هذه الخلايا. يتم ملاحظة نشاط الخلايا أثناء انتقالها من مكان إلى آخر، ويقدم الفيديو توضيحًا واضحًا للتغيرات التي تحدث في الخلايا خلال هذه العملية.

"اختبار الخدش الذي أجري على خلايا HaCaT": يعرض هذا الفيديو اختبار الخدش الذي أجري على خلايا HaCaT. اختبار الخدش هو تقنية مستخدمة على نطاق واسع لدراسة هجرة الخلايا، وفي هذه الحالة، يتم استخدامه لتحليل هجرة خلايا HaCaT. يوضح الفيديو عملية إحداث خدش على سطح طبق مزرعة الخلايا، والذي يتم بعد ذلك ملاحظته تحت المجهر بينما تهاجر خلايا HaCaT وتغلق الفجوة بمرور الوقت.

"نمو خلايا الكيراتينوسيت HaCaT لتجارب التئام الجروح": يوضح هذا الفيديو عملية نمو خلايا الكيراتينوسيت HaCaT لتجارب التئام الجروح. تعد خلايا الكيراتينوسيت HaCaT خط خلايا شائع الاستخدام في دراسات التئام الجروح.

"تمايز خلايا HaCaT": يعرض هذا الفيديو الخطوات اللازمة لتمييز خلايا HaCaT. يمكن لخلايا HaCaT أن تتمايز إلى أنواع مختلفة من خلايا الجلد. يوضح الفيديو التغيرات التي تطرأ على خلايا HaCaT أثناء تمايزها، مع عرض مرئي لمختلف علامات وخصائص التمايز. تعد عملية التمايز حاسمة لوظائف الجلد الطبيعية، ويبرز الفيديو المراحل المختلفة للتمايز التي تمر بها خلايا HaCaT.

المراجع

1. Angel P و Karin M: دور Jun و Fos ومركب AP-1 في تكاثر الخلايا وتحوّلها. Biochim Biophys Acta 1072:129-157, 1991 Argyris TS: تنظيم النمو المفرط للبشرة. Crit Rev Toxicol 9:151-200, 1981
2. Baden HP، Kubilus J، Kvedar JC، Steinberg ML، Wolman SR: عزل وتوصيف سلالة طويلة العمر من الخلايا الكيراتينية البشرية (NM-1) تنشأ تلقائيًا. In Vitro Cell Dev Biol 23(3):205-13، 1987
3. Lehmann TA، Modali R، Boukamp P، Stanek J، Bennett WP، Welsh JA، Metcalf RA، Stampfer MR، Fusenig NE، Rogan EM، Harriss CC: طفرات p53 في سلالات الخلايا الظهارية البشرية الخالدة. Carcinogenesis 14:833-839، 1993
4. Ziegler A-M، Leffell DJ، Kunala S، Sharma HW، Gailani M، Simon JA، Halperin AJ، Baden HP، Shapiro PE، Bale AE، Brash DE: نقاط الطفرات الساخنة الناتجة عن أشعة الشمس في جين p53 لسرطان الجلد غير الميلانيني. مجلة الأكاديمية الوطنية للعلوم بالولايات المتحدة الأمريكية 90:4216-4220، 1993
5. Fusenig NE، Boukamp P. المراحل المتعددة والتغيرات الجينية في الخلود، والتحول الخبيث، وتطور الورم في خلايا الكيراتين في جلد الإنسان. Mol Carcinog. 1998;23(3):144-158.
6. Harle-Bachor C، Boukamp P: نشاط التيلوميراز في الطبقة القاعدية المتجددة للبشرة في الجلد البشري وفي الخلايا الكيراتينية الجلدية الخالدة والمشتقة من السرطان. Proc Natl Acad Sci USA 93:6476-81، 1996
7. كولومبو إي، سانجيوفاني إي، ماجيو ر، وآخرون. خلايا HaCaT كنموذج موثوق للتمايز في المختبر لتحليل الاستجابة الالتهابية/الإصلاحية للخلايا الكيراتينية البشرية. Mediators Inflamm. 2017;2017:7435621.
8. Boukamp, P. et al. التقرن الطبيعي في خط خلايا كيراتينوسيت بشرية غير متجانسة الصبغيات تم إطالة عمرها تلقائيًا. J. Cell Biol. 106, 1996, 761–771.
9. Gibbs, Graham: تحليل البيانات النوعية. مجموعة أدوات البحث النوعي من Sage. لندن: Sage 978-0-7619-4980-0.
10. Hedrick TE، Bickman L، Rog DJ. 1993. تصميم البحث التطبيقي: دليل عملي. Sage: لندن
11. بوكامب ب. بيتروسيفسكا ر. ت. بريتكروتز د. هورنونغ ج. ماركهام أ. فوسينيج ن. إ. التقرن الطبيعي في خط خلايا الكيراتينوسيت البشرية غير الصبغية المُخلدة تلقائيًا.  Cell Biol. (1988)؛ 106:761–771.