Клетъчна линия Calu-3

Клетките Calu-3 представляват клетъчна линия от епител на дихателните пътища с човешки произход, която представлява недребноклетъчен белодробен карцином. Те се използват широко в биомедицинските изследвания, включващи изучаване на биологията на рака на белия дроб, респираторните заболявания, взаимодействията между гостоприемника и патогена, както и транспорта на лекарства в дихателните пътища. Освен това те се използват за разработване на лечения за редица респираторни заболявания.

Произход и общи характеристики на клетките Calu-3

Основната информация, от която се нуждаете за дадена клетъчна линия, е нейният произход и общите й характеристики. Тя ще ви помогне да решите как да я използвате в изследователската си работа. Този раздел ще ви помогне да научите тази важна информация за клетъчната линия Calu-3. Той ще включва: Какво представлява клетъчната линия CALU-3? Каква е морфологията на клетките Calu-3? Какъв е произходът на клетките Calu-3?

• Клетките Calu-3 са получени от плеврален излив (метастатично огнище) на мъж от кавказката раса (на 25 години) с аденокарцином на белия дроб. Клетъчната линия е създадена през 1975 г. от Йорген Фог и Жермен Тремпе от Мемориалния център за рак „Слоан-Кетъринг“.
• Клетките Calu-3 притежават епителиоподобна морфология.
• Размерът на клетките Calu-3 варира от 8–9 до 20 микрона в диаметър.
• Те притежават мутации в гените K-RAS (G13D), TP53 и CDKN2A и експресират EGFR от див тип.

A549 срещу Calu-3

Клетките A549 и Calu-3 са клетъчни линии на човешки белодробен аденокарцином, но имат различни характеристики. Основната разлика между клетъчните модели Calu-3 и A549 е дебелината на слузния слой. Клетките Calu-3 образуват по-тънък слой слуз, като по този начин моделират епитела на проксималните дихателни пътища. От друга страна, клетките A549 нямат тази характеристика и са по-подходящи за представяне на физиологичната структура на дисталните дихателни пътища [1].

Клетъчна линия Calu-3: Информация за култивиране

Този раздел ще ви помогне да се запознаете с основните аспекти на култивирането на клетъчната линия Calu-3. Тук ще обсъдим: Какво е времето за удвояване на клетките Calu-3? Каква е средата за култивиране на клетките Calu-3? Какъв е протоколът за култивиране на клетките Calu-3? Как се култивират клетките Calu-3?

Ключови моменти при култивирането на клетки Calu-3

Време за удвояване:

Времето за удвояване на клетките Calu-3 е приблизително 35 часа.

Адхезивни или в суспензия:

Calu-3 е адхезивна клетъчна линия от белодробен аденокарцином.

Съотношение на размножаване:

Съотношението на субкултивиране за клетъчната линия Calu-3 е 1:2 до 1:4. За субкултивиране клетките се изплакват с 1 x фосфатен буферен разтвор (PBS) и се инкубират с Accutase (разтвор за пасажиране) при стайна температура в продължение на почти 10 минути. След това се добавя свежа клетъчна среда, а отлепените клетки се центрофугират. Клетъчният пелетен остатък се ресуспендира внимателно и клетките се разпределят в колба, съдържаща свежа културална среда за растеж.

Среда за растеж:

За култивиране на клетки Calu-3 се използва среда EMEM, съдържаща 10% FBS, 2 mM L-глутамин, 1,5 g/L NaHCO3, EBSS, 1 mM натриев пируват и NEAA. Средата за Calu-3 клетки трябва да се сменя 2 до 3 пъти седмично.

Условия за отглеждане:

Клетките Calu-3 се отглеждат във влажен инкубатор при температура 37°C и 5% CO₂.

Съхранение:

Замразените клетки трябва да се съхраняват във фазата на пари на течен азот или при температура под -150 °C, за да се запази жизнеспособността на клетките в дългосрочен план.

Процес на замразяване и среда:

За замразяването на белодробната клетъчна линия Calu-3 се използват предимно средите за замразяване CM-1 или CM-ACF. За да се запази жизнеспособността на клетките и да се предотврати шок, те се подлагат на бавен процес на замразяване, при който температурата спада само с 1 °C на минута.

Процес на размразяване:

Клетките се размразяват, като флаконът се поставя във водна баня, предварително настроена на 37 °C, за около 1 минута или докато остане малък леден буцик. Добавя се свежа културална среда и клетките се центрофугират, за да се отстранят компонентите на замразяващата среда. След това клетъчният пелетен остатък се ресуспендира и клетките се прехвърлят в нова колба, съдържаща среда за растеж.

Ниво на биологична безопасност:

За работа с клетъчната линия Calu-3 са необходими лабораторни условия, отговарящи на ниво 1 на биологична безопасност.

Предимства и недостатъци на клетките Calu-3

Подобно на други човешки клетъчни линии, клетките Calu-3 имат свои предимства и недостатъци. Тук ще обсъдим няколко важни от тях.

Предимства

• In vitro модел на епитела на дихателните пътища:

  В изследванията в областта на дихателната система клетките Calu-3 служат като ефективен in vitro модел на епитела на дихателните пътища. Те отразяват характеристиките на лигавицата на човешките дихателни пътища, което позволява провеждането на изследвания върху транспорта на лекарства, взаимодействието между гостоприемника и патогена, както и производството на муцин.

• Поляризация:

  Клетките Calu-3 образуват поляризирани монослоеве, което ги прави широко използвани за изследване на транспорта на лекарства и взаимодействията между гостоприемник и патоген в по-реалистичен контекст.

Недостатъци

• Клетъчна линия от рак:

  Клетките Calu-3 са получени от белодробен аденокарцином, затова е важно да се отбележи, че те може да не отразяват напълно здравата белодробна тъкан. Изследователите трябва да имат това предвид, когато ги използват като модел в проучванията си.

Приложения на клетъчната линия Calu-3 в научните изследвания

Calu-3 предлага няколко приложения в биомедицинските изследвания. Тази част от статията ще хвърли светлина върху някои от най-обещаващите от тях.

• Изследвания на респираторни заболявания: Белодробните клетки Calu-3 се използват за изследване на различни респираторни заболявания или нарушения, например кистозна фиброза, астма и хронична обструктивна белодробна болест (ХОББ). В проучване, проведено от Киара Папи и колеги, бе изследвано въздействието на пептидно-нуклеиновата киселина (PNA) срещу miR-101-3p при насочването към miRNA-101-3p, като се използва in vitro моделът на Calu-3 за кистозна фиброза. Проучването установи, че лечението с PNA има тенденция да увеличава експресията на гена на трансмембранния регулатор на проводимостта при кистозна фиброза (CFTR), което предполага потенциална терапевтична стратегия за кистозна фиброза и свързани с нея нарушения [2].
• Разработване на лекарства: Клетките Calu-3 служат като модел за тестване и разработване на лекарства за редица респираторни заболявания. Освен това тези клетки се използват и при изследването на транспорта на лекарства през епитела на дихателните пътища. Например, проучване, проведено през 2021 г., изследва антивирусната активност на растителния екстракт от Andrographis paniculata и неговия биоактивен компонент андрографолид при инфекция с SARS-CoV-2 на клетки Calu-3 [3].
• Взаимодействия между гостоприемник и патоген: Клетките Calu-3 са идеални за изучаване на взаимодействието на патогените с епитела на дихателните пътища, което спомага за разбирането на респираторни инфекции като SARS-CoV-2. Например, Byoung Kwon Park и колегите му изследваха реакциите на клетките Calu-3 и Vero, както и продукцията на вируса в отговор на инфекция с SARS-CoV-2 [4].

5. Клетки Calu-3: Научни публикации

По-долу са представени някои интересни и често цитирани научни изследвания, в които се използват клетки Calu-3:

Молекулата, освобождаваща въглероден оксид-2 (CORM-2), потиска пролиферацията, миграцията и инвазията и стимулира апоптозата в клетките Calu-3 при недребноклетъчен белодробен рак

Това проучване беше публикувано в списанието „European Review for Medical and Pharmacological Sciences“ през 2018 г. Изследването показа, че молекулата, освобождаваща въглероден оксид-2 (CORM-2), стимулира апоптозата на клетките на недребноклетъчен белодробен рак (Calu-3) и потиска тяхната пролиферация, миграция и инвазия.

Епителните клетки Calu-3 проявяват различни имунни и епителни бариерни реакции в сравнение с прясно изолираните първични носни епителни клетки in vitro

Това проучване, публикувано в списанието „Clinical and Translational Allergy“ (2018 г.), сравнява имунните реакции и реакциите на епителната бариера на клетъчната линия Calu-3 и на прясно култивирани първични епителни клетки от носа.

Хининът инхибира инфекцията на човешки клетъчни линии с SARS-CoV-2

В тази статия, публикувана в списанието „Viruses“ (2021 г.), хининът е предложен като потенциално лечение за инфекция с SARS-CoV-2 чрез оценка на ефекта му върху различни заразени с вируса клетъчни линии, като например Calu-3.

Високите нива на D-глюкоза индуцират експресията на ACE2 чрез GLUT1 в човешката епителна клетъчна линия на дихателните пътища Calu-3

Това изследване, публикувано в списанието „BMC Molecular and Cell Biology“ (2022 г.), предлага хипотезата, че високите нива на D-глюкоза стимулират експресията на ACE2 в клетките Calu-3 чрез регулация на гена GLUT1.

Dolosigranulum pigrum модулира имунитета срещу SARS-CoV-2 в епителните клетки на дихателните пътища

Тази статия в списанието „Pathogens“ (2021 г.) проучва имуномодулиращите ефекти на Dolosigranulum pigrum 040417 в белодробните епителни клетки. Освен това тя изследва потенциала на тази имунобиотична бактерия за защита срещу инфекция с SARS-CoV-2.

Ресурси за Calu-3 клетки: протоколи, видеоклипове и др.

В интернет има много ресурси за клетките Calu-3, които съдържат информация, свързана с култивирането и трансфекцията на клетки.

• Протокол за трансфекция на Calu-3 клетки: Този ресурс ще ви предостави важни знания за трансфекцията на Calu-3 клетки.
• Трансфекция на Calu-3: Това видеоуроци е стъпка по стъпка ръководство за изучаване на протокола за трансфекция на Calu-3 in vitro.

Протоколът за култивиране на клетки Calu-3 е описан тук.

• Клетки Calu-3: Този документ съдържа информация относно средата за култивиране на клетки Calu-3 и протокола за субкултивиране или пасажиране.

Източници

1. Wiese-Rischke, C., R.S. Murkar и H. Walles, „Биологични модели на долните дихателни пътища при човека – предизвикателства и специфични изисквания към човешките 3D бариерни модели за биомедицински изследвания“. Pharmaceutics, 2021. 13(12).
2. Fabbri, E. и др., Лечението на епителни клетки Calu-3 от човешките дихателни пътища с пептидно-нуклеинова киселина (PNA), насочена към микроРНК miR-101-3p, е свързано с повишена експресия на гена на трансмембранния регулатор на проводимостта при кистозна фиброза (). European Journal of Medicinal Chemistry, 2021. 209: стр. 112876.
3. Са-Нгиамсунторн, К., и др., Анти-SARS-CoV-2 активност на екстракта от Andrographis paniculata и неговия основен компонент андрографолид в епителни клетки на човешкия бял дроб и оценка на цитотоксичността в представителни клетки на основните органи. Списание за природни продукти, 2021. 84(4): стр. 1261-1270.
4. Park, B.K., и др., Диференциално сигнализиране и вирусна продукция в клетки Calu-3 и Vero при инфекция със SARS-CoV-2. Biomol Ther (Seoul), 2021. 29(3): стр. 273–281.