Клетки HepG2 – ресурс за изследвания на рака на черния дроб

Hep-G2 е клетъчна линия на човешки рак на черния дроб, произхождаща от чернодробната тъкан на 15-годишен мъж от кавказката раса с хепатоцелуларен карцином. Тези клетки често се използват в проучвания на метаболизма на лекарствата и хепатотоксичността. Въпреки че HepG2 клетките имат висока степен на пролиферация и епителиален вид, те не са туморогенни и изпълняват различни диференцирани чернодробни функции. През 1975 г. изследователи изолират HepG2 клетки от хепатоцелуларен карцином, което ги превръща в първата чернодробна клетъчна линия, проявяваща критичните характеристики на хепатоцитите. За разлика от по-рано създадената клетъчна линия SK-Hep1, която няма основни маркери на чернодробните клетки, HepG2 клетките могат да секретират различни плазмени протеини и представляват ценен модел за изучаване на вътреклетъчната динамика на домейните на клетъчната повърхност в човешките хепатоцити. Тези клетки проявяват епителиоподобна морфология, имат модален брой хромозоми 55 и могат да бъдат стимулирани с човешки растежен хормон.

Общ преглед на клетките на хепатоцелуларен карцином HepG2 в изследванията на черния дроб

HepG2 клетките, произхождащи от човешки хепатома, са се превърнали в безценен инструмент за изследване на чернодробните функции и заболявания, включително хепатоцелуларния карцином. Тези чернодробни клетъчни линии предоставят информация за клетъчните реакции на човешките хепатоцити при различни експериментални условия. Използването на репортерни плазмиди с луцифераз в HepG2 клетките се е оказало особено ефективно за проследяване на генната експресия и клетъчните трансфекции, които са от основно значение в метаболитните изследвания, като например проучването на ефектите на етанола върху чернодробните клетки.

Изследвания на вирусни инфекции и чернодробни заболявания с използване на HepG2 клетки

Имунизираните чернодробни туморни клетъчни линии като HepG2 и Huh7 са от съществено значение за изследването на вирусни инфекции, като демонстрират пълна репликация на клетъчния цикъл на хепатит D (HDV) и експресия на хепатит B (HBV) [5,6]. Успоредно с това клетъчните линии HepaRG играят решаваща роля в разкриването на механизмите на проникване на HBV [7]. Клетките HepG2 се използват също за изследване на различни човешки чернодробни заболявания, от генетични състояния като прогресивен фамилен интрахепатален холестаз (PFIC) и синдром на Дубин-Джонсън до проучвания на околната среда и храненето, свързани с цитотоксични и генотоксични агенти, както и в изследвания за насочване на лекарства и хепатокарциногенеза [8,9]. Тяхното използване се разширява до клинични изпитвания с био-изкуствени чернодробни устройства.

Взаимодействия на HepG2 клетките с биоматериали в тъканното инженерство

Взаимодействието на HepG2 клетките с различни биоматериали е от ключово значение в тъканното инженерство. Техники като техниката с колоидна сонда помагат за разбирането на тези взаимодействия чрез измерване на свойствата на клетъчната адхезия, които са жизненоважни за определяне на жизнеспособността на клетките за разработването на скафолди и точни модели на чернодробна тъкан.

Клетъчно поведение и иновации в моделите на базата на HepG2

Изследването на клетъчното поведение в модели на базата на HepG2 е от решаващо значение за изследванията на чернодробните заболявания. Напредъкът в триизмерните сфероидни клетъчни култури доведе до създаването на сфероиди от HepG2 клетки, предлагащи по-физиологично релевантен модел, който отразява точно нормалните хепатоцити. Тези 3D модели, с повишена метаболитна активност, показват потенциала на HepG2 клетките да служат като модел за хепатобластома и са от значение за изследванията в областта на лечението на рака, особено за симулиране на чернодробни тумори и тестване на нови терапевтични подходи [10-12].

Сравнение и характеристики на HepG2 сред други туморни клетъчни линии

HepG2 е една от най-широко използваните клетъчни линии на чернодробни тумори, избрана заради широките си приложения в научните изследвания сред около 40 налични клетъчни линии на чернодробни тумори [13]. Въпреки слабата или липсваща експресия на определени цитохром P450 ензими в сравнение с нормалните хепатоцити, метаболитният профил на HepG2 е стимулирал усилията за модифициране на клетъчната линия с цел по-добри проучвания на лекарствения метаболизъм [13]. В сравнение с туморни клетъчни линии като MCF7, PC3, 143B и HEK293, HepG2 клетките показват уникални профили на аминокиселинното съдържание, които оказват значително влияние върху синтеза и секрецията на протеини, подчертавайки техните уникални метаболитни пътища [14].

Изследване на чернодробните заболявания с помощта на HepG2

Пресаждане на HepG2 клетки

Ето пет стъпки за отстраняване на адхезивни клетки от колби за клетъчна култура с помощта на Accutase:

1. Отстранете средата от колбата за клетъчна култура и изплакнете адхезивните клетки с PBS без калций и магнезий. Използвайте 3-5 мл PBS за колби T25 и 5-10 мл за колби T75.
2. Добавете Accutase в колбата за клетъчна култура, като използвате 1-2 мл за T25 и 2,5 мл за T75 колба. Уверете се, че Accutase покрива целия клетъчен слой.
3. Инкубирайте колбата при стайна температура в продължение на 8-10 минути.
4. Внимателно ресуспендирайте клетките с среда, като използвате 10 мл свежа среда.
5. Центрофугирайте ресуспендираните клетки за 5 минути при 300xg, ресуспендирайте ги в свежа среда и ги прехвърлете в нови колби, съдържащи свежа среда.

Бъдещи перспективи за HepG2 клетки

Стремежът да се разкрие пълният потенциал на клетъчната линия HepG2 продължава с революционен напредък в увеличаването на експресията на цитохромите. Изследователите проучват също така възможността за триизмерни сфероидни клетъчни култури, които предлагат по-физиологично релевантна система. Метаболитната активност, включително цитохромите, е значително по-висока в 3D сфероидни HepG2 модели, отколкото в 2D клетки, което ни приближава към създаването на модел, който отразява нормалните хепатоцити. Освен това, проучването на динамичните процеси, лежащи в основата на неправилното разпределение на протеините на клетъчната повърхност, може да проправи пътя към по-добро разбиране на чернодробните заболявания.

Клетки HepG2: Ролята им и отличителните им черти в биомедицинските изследвания – често задавани въпроси

Източници

1. Vyas, R.C., Darroudi, F., Natarajan, A.T. Радиационно-индуцирано хромозомно разкъсване и съединяване в хромозоми в интерфаза-метафаза на човешки лимфоцити, Mutat Res, 1991; 249(1):29-35.
2. Woodfield, S.E., Shi, Y., Patel, R.H., Chen, Z., Shah, A.P., Srivastava, R.K., Whitlock, R.S., Ibarra, A.M., Larson, S.R., Сарабия, С.Ф., и др. Инхибиране на MDM4: нова терапевтична стратегия за реактивиране на P53 при хепатобластома. Sci. Rep. 2021, 11, 2967.
3. Hussain, S.P., Schwank, J., Staib, F., Wang, X.W., Harris, C.C. Мутации в TP53 и хепатоцелуларен карцином: прозрения в етиологията и патогенезата на рака на черния дроб. Oncogene 2004.
4. Schicht, G., Seidemann, L., Haensel, R., Seehofer, D., Damm, G. Критично проучване на приложимостта на клетъчните линии на хепатома HepG2 и Huh7 като модели за метаболитното представяне на резектируем хепатоцелуларен карцином. Cancers 2022, 14(17), 4227.
5. Verrier, E.R., Colpitts, C.C., Schuster, C., Zeisel, M.B., Baumert, T.F. Клетъчни културни модели за изследване на инфекция с вирусите на хепатит В и D. Viruses 2016, 8, 261.
6. Verrier, E.R., Colpitts, C.C., Bach, C., Heydmann, L., Weiss, A., Renaud, M., Durand, S.C., Habersetzer, F., Durantel, D., АбуДжауде, Г., и др. Целенасочен скрининг за функционална РНК интерференция разкрива глипикан 5 като фактор за проникване на вирусите на хепатит В и D. Hepatology 2016, 63, 35–48.
7. Грипон, П., Румин, С., Урбан, С., Ле Сейек, Ж., Глез, Д., Кани, И., Гийомар, С., Лукас, Ж., Трепо, С., Guguen-Guillouzo, C. Инфекция на клетъчна линия от човешки хепатома с вируса на хепатит В. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2002, 99, 15655–15660.
8. Mersch-Sundermann, V., Knasmüller, S., Wu, X.J., Darroudi, F., Kassie, F. Използване на клетъчна линия от човешки черен дроб за откриване на цитопротективни, антигенотоксични и когенотоксични агенти. Toxicology. 2004; 198(1–3): 329–340.
9. Фанели, А. HepG2 (хепатоцелуларен карцином на черния дроб): клетъчна култура. HepG2. Посетен на 3 декември 2017 г.
10. Xuan, J., Chen, S., Ning, B., Tolleson, W.H., Guo, L. Разработване на клетки, произведени от HepG2, изразяващи цитохром P450 за оценка на свързаната с метаболизма лекарствено-индуцирана чернодробна токсичност. Physiol. Behav. 2017, 176, 139–148.
11. Ooka, M., Lynch, C., Xia, M. Приложение на in vitro активиране на метаболизма при скрининг с висока производителност. Int. J. Mol. Sci. 2020, 21, 8182.
12. Хуанг, Л., Коутри, М.У.Х., Хсу, Х. Намаляване на експресията на гена на дехидроепиандростерон сулфотрансферазата при човешки хепатоцелуларен карцином. Mol. Cell. Endocrinol.
13. Zhu, Z., Hao, X., Yan, M., et al. Раковите стволови/прогениторни клетки са силно обогатени в популацията CD133 + CD44 + при хепатоцелуларен карцином. Int J Cancer. 2010; 126:2067-2078.
14. Арбус, С., Бениямина, А., Льорка, П.-М., Байле, Ф., Бромет, Н., Massiere, F., Garay, R.P., Hameg, A. Характеристика на човешките цитохром P450 ензими, участващи в метаболизма на циамемазин. Eur J Pharm Sci. 2007 дек.; 32(4-5):357-66.