Buňky HepG2 – zdroj pro výzkum rakoviny jater

Hep-G2 je lidská buněčná linie rakoviny jater pocházející z jaterní tkáně 15letého muže kavkazského původu s hepatocelulárním karcinomem. Tyto buňky se často využívají ve studiích metabolismu léčiv a hepatotoxicity. Ačkoli mají buňky HepG2 vysokou míru proliferace a epiteliální vzhled, nejsou tumorigenní a vykonávají různé diferencované jaterní funkce. V roce 1975 vědci odvodili buňky HepG2 z hepatocelulárního karcinomu, čímž se staly první jaterní buněčnou linií, která vykazuje klíčové charakteristiky hepatocytů. Na rozdíl od dříve zavedené buněčné linie SK-Hep1, které chybí základní markery jaterních buněk, mohou buňky HepG2 vylučovat různé plazmatické proteiny a poskytují cenný model pro studium intracelulární dynamiky domén buněčného povrchu v lidských hepatocytech. Tyto buňky vykazují epiteliální morfologii, mají modální počet chromozomů 55 a lze je stimulovat lidským růstovým hormonem.

Přehled buněk hepatocelulárního karcinomu HepG2 ve výzkumu jater

Buňky HepG2, pocházející z lidského hepatomu, se staly neocenitelným nástrojem pro výzkum funkcí a onemocnění jater, včetně hepatocelulárního karcinomu. Tyto jaterní buněčné linie poskytují vhled do buněčných reakcí lidských hepatocytů za různých experimentálních podmínek. Použití luciferázových reportérových plazmidů v buňkách HepG2 se ukázalo jako zvláště účinné pro sledování genové exprese a buněčných transfekcí, které jsou zásadní pro metabolický výzkum, jako je například studium účinků etanolu na jaterní buňky.

Studie virových infekcí a onemocnění jater s využitím buněk HepG2

Imortalizované jaterní nádorové buněčné linie, jako jsou HepG2 a Huh7, jsou nezbytné pro studium virových infekcí, protože demonstrují kompletní replikaci buněčného cyklu hepatitidy D (HDV) a expresi hepatitidy B (HBV) [5,6]. Souběžně s tím hrají buněčné linie HepaRG klíčovou roli při objasňování mechanismů vstupu HBV [7]. Buňky HepG2 se také používají k výzkumu řady lidských onemocnění jater, od genetických stavů, jako je progresivní familiární intrahepatální cholestáza (PFIC) a Dubin-Johnsonův syndrom, až po studie vlivu prostředí a stravy související s cytotoxickými a genotoxickými činidly, stejně jako ve výzkumu cíleného působení léčiv a hepatokarcinogeneze [8,9]. Jejich použití sahá až ke klinickým zkouškám s bio-umělými jaterními zařízeními.

Interakce buněk HepG2 s biomateriály v tkáňovém inženýrství

Interakce buněk HepG2 s různými biomateriály je v tkáňovém inženýrství klíčová. Techniky, jako je technika koloidní sondy, pomáhají porozumět těmto interakcím měřením adhezivních vlastností buněk, které jsou zásadní pro určení životaschopnosti buněk pro vývoj nosných struktur a přesných modelů jaterní tkáně.

Chování buněk a inovace v modelech založených na HepG2

Studium chování buněk v modelech založených na HepG2 je klíčové pro výzkum onemocnění jater. Pokroky v trojrozměrných sféroidních buněčných kulturách vedly k vytvoření sféroidů buněk HepG2, které nabízejí fyziologicky relevantnější model, který věrně odráží normální hepatocyty. Tyto 3D modely se zvýšenou metabolickou aktivitou naznačují potenciál buněk HepG2 sloužit jako model pro hepatoblastom a jsou významné pro výzkum léčby rakoviny, zejména pro simulaci jaterních nádorů a testování nových terapeutických přístupů [10-12].

Srovnání a charakteristika HepG2 mezi ostatními nádorovými buněčnými liniemi

HepG2 je jednou z nejčastěji používaných jaterních nádorových buněčných linií, vybranou pro své široké uplatnění ve vědeckém výzkumu z přibližně 40 dostupných jaterních nádorových buněčných linií [13]. Navzdory slabé nebo chybějící expresi určitých enzymů cytochromu P450 ve srovnání s normálními hepatocyty vedl metabolický profil HepG2 k úsilí o modifikaci buněčné linie pro lepší studie metabolismu léčiv [13]. Ve srovnání s nádorovými buněčnými liniemi, jako jsou MCF7, PC3, 143B a HEK293, vykazují buňky HepG2 jedinečné profily obsahu aminokyselin, které významně ovlivňují syntézu a sekreci bílkovin, což zdůrazňuje jejich jedinečné metabolické dráhy [14].

Výzkum onemocnění jater s využitím buněčné linie HepG2

Subkultivace buněk HepG2

Zde je pět kroků pro odstranění adhezivních buněk z buněčných kultivačních lahví pomocí Accutase:

1. Odstraňte médium z buněčné kultivační lahve a adhezivní buňky propláchněte PBS bez vápníku a hořčíku. Pro lahve T25 použijte 3–5 ml PBS a pro lahve T75 5–10 ml.
2. Přidejte Accutase do buněčné kultivační baňky, a to 1–2 ml na baňku T25 a 2,5 ml na baňku T75. Ujistěte se, že Accutase pokrývá celou buněčnou vrstvu.
3. Baňku inkubujte při pokojové teplotě po dobu 8–10 minut.
4. Buňky opatrně resuspendujte v médiu, použijte 10 ml čerstvého média.
5. Resuspendované buňky odstřeďte po dobu 5 minut při 300 x g, resuspendujte je v čerstvém médiu a rozdělte je do nových lahví obsahujících čerstvé médium.

Budoucí vyhlídky pro buňky HepG2

Snaha o odhalení plného potenciálu buněčné linie HepG2 pokračuje průlomovým pokrokem ve zvyšování exprese cytochromů. Vědci také zkoumají možnost trojrozměrných sférických buněčných kultur, které nabízejí fyziologicky relevantnější systém. Metabolická aktivita, včetně cytochromů, je v 3D sférických modelech HepG2 výrazně vyšší než v 2D buňkách, což nás přibližuje k vytvoření modelu, který odráží normální hepatocyty. Kromě toho může zkoumání dynamických procesů, které jsou základem nesprávné distribuce proteinů na buněčném povrchu, připravit půdu pro lepší pochopení onemocnění jater.

Buňky HepG2: Porozumění jejich úloze a specifikům v biomedicínském výzkumu – Často kladené otázky

Literatura

1. Vyas, R.C., Darroudi, F., Natarajan, A.T. Radiačně indukované zlomy a spojení chromozomů v interfázových a metafázových chromozomech lidských lymfocytů, 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., Sarabia, S.F., et al. Inhibice MDM4: Nová terapeutická strategie k reaktivaci P53 u hepatoblastomu. Sci. Rep. 2021, 11, 2967.
3. Hussain, S.P., Schwank, J., Staib, F., Wang, X.W., Harris, C.C. Mutace TP53 a hepatocelulární karcinom: Pohledy na etiologii a patogenezi rakoviny jater. Oncogene 2004.
4. Schicht, G., Seidemann, L., Haensel, R., Seehofer, D., Damm, G. Kritické zkoumání použitelnosti buněčných linií hepatomu HepG2 a Huh7 jako modelů pro metabolické znázornění resekovatelného hepatocelulárního karcinomu. Cancers 2022, 14(17), 4227.
5. Verrier, E.R., Colpitts, C.C., Schuster, C., Zeisel, M.B., Baumert, T.F. Modely buněčných kultur pro výzkum infekce virem hepatitidy B a 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., AbouJaoudé, G., et al. Cílený screening funkční RNA interference odhaluje glypican 5 jako vstupní faktor pro viry hepatitidy B a D. Hepatology 2016, 63, 35–48.
7. Gripon, P., Rumin, S., Urban, S., Le Seyec, J., Glaise, D., Cannie, I., Guyomard, C., Lucas, J., Trepo, C., Guguen-Guillouzo, C. Infekce lidské hepatomové buněčné linie virem hepatitidy B. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2002, 99, 15655–15660.
8. Mersch-Sundermann, V., Knasmüller, S., Wu, X.J., Darroudi, F., Kassie, F. Využití lidské jaterní buněčné linie k detekci cytoprotektivních, antigenotoxických a kogenotoxických látek. Toxicology. 2004; 198(1–3): 329–340.
9. Fanelli, A. HepG2 (hepatocelulární karcinom jater): buněčná kultura. HepG2. Citováno 3. prosince 2017.
10. Xuan, J., Chen, S., Ning, B., Tolleson, W.H., Guo, L. Vývoj buněk odvozených z HepG2 exprimujících cytochromy P450 pro hodnocení metabolicky asociované jaterní toxicity vyvolané léky. Physiol. Behav. 2017, 176, 139–148.
11. Ooka, M., Lynch, C., Xia, M. Aplikace in vitro aktivace metabolismu ve vysoce výkonném screeningu. Int. J. Mol. Sci. 2020, 21, 8182.
12. Huang, L., Coughtrie, M.W.H., Hsu, H. Down-Regulation of Dehydroepiandrosterone Sulfotransferase Gene in Human Hepatocellular Carcinoma. Mol. Cell. Endocrinol.
13. Zhu, Z., Hao, X., Yan, M., et al. Rakovinné kmenové/progenitorové buňky jsou vysoce obohaceny v populaci CD133 + CD44 + u hepatocelulárního karcinomu. Int J Cancer. 2010; 126:2067-2078.
14. Arbus, C., Benyamina, A., Llorca, P.-M., Baylé, F., Bromet, N., Massiere, F., Garay, R.P., Hameg, A. Charakterizace lidských enzymů cytochromu P450 podílejících se na metabolismu cyamemazinu. Eur J Pharm Sci. Prosinec 2007;32(4-5):357-66.