خلايا HaCaT - استكشاف بيولوجيا الجلد وأمراضه

2.الخصائص الوراثية وأصل خلايا HaCaT

خلايا HaCaT هي سلالة خلايا كيراتينية بشرية خالدة تلقائيًا تنشأ من جلد البالغين وتمثل مسارًا تطوريًا فريدًا. تمتلك هذه الخلايا طفرات في كلا أليلَي الجين p53، وهو أمر نموذجي للطفرات التي تحدثها الأشعة فوق البنفسجية [3،4]. بالإضافة إلى ذلك، يُفترض أن خلايا HaCaT قد تولدت عن طريق طفرات الجين الكابت للورم p53، يليها فقدان جينات الشيخوخة [5].

يحفز الجين الكابح للورم p53، المعروف بدوره في إصلاح الحمض النووي وباعتباره حارسًا للجينوم، استجابة الجلد البشري لتلف الحمض النووي [4]. وقد لوحظ أن خلايا HaCaT قد فقدت جزئيًا آلية الحماية ضد تلف الحمض النووي بسبب الطفرة التي طرأت على الجين p53 في الجسم الحي، مما يجعلها عرضة لتراكم التغيرات الوراثية الخلوية استجابةً لدرجات حرارة المزرعة المرتفعة. وتتضمن آلية أخرى لتخليد خلايا HaCaT زيادة نشاط إنزيم التيلوميراز [7]. في الخلايا الطبيعية، تقصر التيلوميرات باستمرار مع كل انقسام خلوي حتى الوصول إلى الشيخوخة الخلوية. التيلوميراز هو مركب إنزيم خلوي متخصص مع نشاط إنزيم النسخ العكسي الذي يحافظ على طول التيلومير المستقر. في المقابل، تُظهر خلايا HaCaT زيادة كبيرة في نشاط التيلوميراز، مما يؤدي إلى الحفاظ على طول التيلومير بشكل جيد. تؤكد هذه الملاحظات دور التيلوميراز في عملية تخليد خلايا HaCaT.

وقد تم تحديد ثلاث عمليات انتقال كروموسومية محددة تؤدي إلى فقدان نسخة واحدة من أذرع الكروموسومات 3p و4p و9p، واكتساب 9q، وتكوين الصبغي المتساوي الصبغيات. قد يؤدي فقدان الذراع القصير للكروموسوم 3p إلى فقدان جينات الشيخوخة وخلود خلايا HaCaT [8]. تتميز خلايا HaCaT بأنها ناقصة الصبغيات الصبغية وتمتلك كروموسومات مميزة وثابتة تمثل أصلها الأحادي الصبغي. وقد تم تأكيد خصائص ورأس خط خلايا HaCaT باستخدام بصمة الحمض النووي باستخدام علامات الأقمار الصناعية الصغيرة المتغيرة للغاية [3-6].

3.كيفية حصاد خلايا HaCaT في 5 خطوات بسيطة

4. إزالة وسط المزرعة وشطف الخلايا الملتصقة باستخدام 3-5 مل من PBS بدون الكالسيوم والمغنيسيوم لقوارير T25 أو 5-10 مل لقوارير T75.
5. أضف 1-2 ملل من محلول EDTA المحضر حديثاً بنسبة 0.05% EDTA لكل قارورة T25 أو 2.5 مل لكل قارورة T75، مع التأكد من تغطية صفيحة الخلية بالكامل، واحتضانها عند درجة حرارة 37 درجة مئوية لمدة 10 دقائق.
6. يُضاف 1 مل من محلول التربسين/إدتا (0.05%/0.025%) المحضر حديثًا لكل دورق T25، أو 2.5 مل لكل دورق T75، مع ضمان تغطية كاملة لصفائح الخلايا مرة أخرى. يجب أن تنفصل الخلايا خلال 1-2 دقيقة.
7. إيقاف نشاط التربسين بإضافة وسط مزرعة خلايا يحتوي على FBS.
8. وزع الخلايا في قوارير جديدة تحتوي على وسط مزرعة خلايا جديد.

4. تطبيقات خلايا HaCaT

تُعد خلايا HaCaT أداة قيّمة لدراسة الخلايا الكيراتينية [9]. تعمل هذه الخلايا الخالدة كخلايا ما قبل الورم ويمكن أن توفر نظرة ثاقبة للتغيرات التي تنطوي عليها عملية التحول الخبيثة والأورام [10]. تُعد مزارع خلايا HaCaT أحادية الطبقة ضرورية لتطبيقات تحليل السمية الخلوية وتحليل التئام الجروح في المختبر. يمكن أيضًا استخدام خلايا HaCaT لتقييم سمية الجلد التي تسببها العوامل المختلفة والعمليات الورمية أو الالتهابية. ويمكن استخدامها لتحليل الآليات المختلفة لردود الفعل التحسسية الجلدية وتأثيرات أنواع الأكسجين التفاعلية والإشعاع بالأشعة فوق البنفسجية. عند التحفيز، يمكن لخلايا HaCaT أن تتمايز وتعبر عن علامات تمايز محددة، مثل إنكوكرين و K14 و K10. تُستخدم خلايا HaCaT أيضًا بشكل شائع كنموذج لدراسة الفيزيولوجيا المرضية لتوازن البشرة [6].

تحتفظ خلايا HaCaT بقدرتها على إعادة تكوين بشرة منظمة في الجسم الحي بعد الزرع، مما يؤدي إلى بنية بشرة طبقية يمكن تحويلها بين الحالة القاعدية والحالة المتمايزة عن طريق التغيرات في تركيز الكالسيوم في الوسط. كما تسمح هذه الخلايا أيضاً بتوصيف العديد من العمليات البيولوجية، مثل استخدامها كنظام نموذجي لفيتامين D والتمثيل الغذائي في الجلد. ونظراً لأن خلايا HaCaT غير مهندسة وراثياً، فإنها تقدم رؤية غير متحيزة لطيف واسع من الأحداث الوراثية الأولية في جلد الإنسان.

5. فيديوهات مميزة: استكشاف عالم خلايا HaCaT

"هجرة خلايا HaCaT": يعرض هذا الفيديو عملية هجرة الخلايا في خلايا HaCaT. هجرة الخلايا هي عملية أساسية لمختلف العمليات البيولوجية، مثل التئام الجروح وانتشار السرطان. ويوضح الفيديو حركة خلايا HaCaT تحت المجهر، مما يوفر تمثيلًا مرئيًا لكيفية هجرة هذه الخلايا. ويلاحظ نشاط الخلايا أثناء انتقالها من موقع إلى آخر، ويقدم الفيديو توضيحاً واضحاً للتغيرات التي تحدث في الخلايا أثناء هذه العملية.

"اختبار الخدش الذي تم إجراؤه على خلايا HaCaT": يعرض هذا الفيديو "فحص سكراتش" الذي تم إجراؤه على خلايا HaCaT. اختبار سكراتش أسيست هو تقنية مستخدمة على نطاق واسع لدراسة هجرة الخلايا، وفي هذه الحالة، يتم استخدامها لتحليل هجرة خلايا HaCaT. يوضح الفيديو عملية إحداث خدش على سطح طبق زراعة الخلايا، ثم يتم رصده تحت المجهر أثناء هجرة خلايا HaCaT وإغلاق الفجوة بمرور الوقت.

"نمو خلايا الخلايا الكيراتينية HaCaT لتجارب التئام الجروح": يوضح هذا الفيديو عملية نمو خلايا HaCaT الكيراتينية HaCaT لتجارب التئام الجروح. الخلايا الكيراتينية HaCaT هي خط خلوي شائع الاستخدام في دراسات التئام الجروح.

"تمايز خلايا HaCaT": يعرض هذا الفيديو الخطوات اللازمة لتمييز خلايا HaCaT. يمكن أن تتمايز خلايا HaCaT إلى أنواع مختلفة من خلايا الجلد. يوضح الفيديو التغييرات التي تطرأ على خلايا HaCaT أثناء تمايزها، ويمثل بصرياً مختلف علامات وخصائص التمايز. تعتبر عملية التمايز ضرورية لعمل الجلد الطبيعي، ويسلط الفيديو الضوء على مراحل التمايز المختلفة التي تمر بها خلايا HaCaT.

المراجع

1. Angel P وKarin M: دور Jun وFos ومركب AP-1 في تكاثر الخلايا وتحولها. Biochim Biophys Acta 1072:129-157, 1991 Argyris TS: تنظيم نمو البشرة المفرط التنسج. Crit Rev Toxicol 9:151-200، 1981
2. Baden HP, Kubilus J, Kvedar JC, Steinberg ML, Wolman SR: عزل وتوصيف خط طويل العمر ينشأ تلقائيًا من الخلايا الكيراتينية البشرية (NM-1). 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 خطوط الخلايا الظهارية البشرية الخالدة. Carcinogenesis 14:833-839, 1993
4. Ziegler A-M, Leffell DJ, Kunala S, Sharma HW, Gailani M, Simon JA, Simon JA, Halperin AJ, Baden HP, Shapiro PE, Bale AE, Brash DE: النقاط الساخنة للطفرات بسبب أشعة الشمس في جين p53 لسرطان الجلد غير الميلانيني. Proc Natl Acad Sci USA 90:4216-4220, 1993
5. Fusenig NE, Boukamp P. مراحل متعددة وتغييرات جينية في الخلود والتحول الخبيث وتطور الورم في الخلايا الكيراتينية الجلدية البشرية. Mol Carcinog. 1998؛ 23(3):144-158.
6. Harle-Bachor C, Boukamp P: نشاط التيلوميراز في الطبقة القاعدية المتجددة للبشرة في جلد الإنسان وفي الخلايا الكيراتينية الجلدية الخالدة والمشتقة من السرطان. Proc Natl Acad Sci USA 93:6476-81، 1996
7. Colombo I, Sangiovanni E, Maggio R, et al. خلايا HaCaT كنموذج تمايز موثوق في المختبر لتشريح الاستجابة الالتهابية/إصلاح الخلايا الكيراتينية البشرية. Mediators Inflamm. 2017;2017:7435621.
8. Boukamp, P. et al. التقرن الطبيعي في خط خلايا كيراتينية بشرية غير متخلدة تلقائيًا متخلخلة الصبغيات الصبغية. J. Cell Biol. 106. 1996. Cell Biol. 106, 1996, 761-771.
9. غيبس، غراهام: تحليل البيانات النوعية. مجموعة سيج للبحوث النوعية. لندن: سيج 978-0-7619-7619-4980-0.
10. Hedrick TE, Bickman L, Rog DJ. 1993. تصميم البحوث التطبيقية: دليل عملي. سيج: لندن
11. بوكامب ب. Petrussevska R. T. Breitkreutz D. Hornung J. Markham A. Fusenig N. E. E. التقرن الطبيعي في خط الخلايا الكيراتينية البشرية الخالد تلقائيًا الخلية الكيراتينية البشرية المختلطة الصبغيات. Cell Biol.(1988)؛ 106:761-771.