INS-1-Zelllinie

INS-1 ist eine gut charakterisierte Ratten-Insulinom-Zelllinie, die in der Diabetesforschung weit verbreitet ist. INS-1-Zellen scheiden bei Glukosestimulation Insulin aus; daher werden sie zur Untersuchung des Glukosestoffwechsels, der Physiologie der Betazellen und der Regulation der Insulinsekretion eingesetzt. Darüber hinaus werden diese Zellen auch beim Screening, bei Tests und bei der Entwicklung potenzieller Therapeutika gegen Diabetes mellitus verwendet.

Allgemeine Merkmale und Herkunft der INS-1-Zellen

Die Kenntnis der allgemeinen Merkmale und der Herkunft einer Zelllinie kann Ihnen dabei helfen, diese effizient und effektiv in Ihrer Forschung einzusetzen. In diesem Abschnitt des Artikels erfahren Sie mehr über die Herkunft und die allgemeinen Merkmale von INS-1. Sie erfahren: Was ist die Ratten-Insulinom-Zelllinie INS-1? Was sind die allgemeinen Merkmale von INS-1? Was ist die Zelllinie INS-1 832/3? Was ist INS-1E?

• INS-1-Zellen wurden ursprünglich aus einer 666 Tage alten Ratte mit einem durch Röntgenstrahlung induzierten, transplantierbaren Insulinom isoliert.
• INS-1-Zellen sind bi-hormonell. Sie exprimieren gleichzeitig Insulin- und Proglucagon-Proteine. Diese Zellen gelten als unreif, da sie niedrige Expressionsniveaus des Transkriptionsfaktors Nkx6.1 aufweisen und keine Alpha-Zell-Marker besitzen [1].
• Es gibt zwei Subklone von INS-1-Zellen, nämlich INS-1E und INS-1 832/3.
• INS-1E unterscheidet sich von der Elternzelllinie INS-1 hinsichtlich der Sekretionsreaktionen auf Glukose und des Insulingehalts.
• INS-1 832/3 oder INS-1 832/13 ist ebenfalls ein Subklon der INS-1-Zelllinie. Sie ist ein unschätzbares Modell zur Untersuchung der Funktion von Beta-Zellen der Pankreasinseln und der Regulation der Insulinsekretion. Sie unterscheidet sich zudem von den Elternzellen INS-1 im Hinblick auf die glukosestimulierte Insulinsekretion (GSIS).

INS-1-Zelllinie: Informationen zur Kultivierung

Um eine Zelllinie effizient zu handhaben und zu pflegen, müssen Sie die folgenden Informationen zur Kultivierung kennen. In diesem Abschnitt des Artikels werden alle wichtigen Punkte zur Kultivierung von INS-1-Zellen behandelt. Sie erfahren: Wie kultiviert man INS-1-Beta-Zellen? Wie lautet das Protokoll zur Kultivierung von INS-1-Zellen? Wie lang ist die Verdopplungszeit von INS-1-Zellen? Welches Medium wird für die INS-1-Ratteninsulinom-Zellkultur verwendet?

Wichtige Punkte zur Kultivierung von INS-1-Zellen

Verdopplungszeit:

Die Verdopplungszeit der INS-1-Zellen beträgt etwa 44 Stunden.

Adhärent oder in Suspension:

INS-1-Zellen wachsen sowohl in Suspension als auch in adhärenter Form.

Subkultivierungsverhältnis:

INS-1-Zellen werden mit einem Subkultivierungsverhältnis von 1:3 subkultiviert. Kurz gesagt werden die Zellen in Suspension gesammelt. Adhärente Zellen werden mit PBS gespült und mit der Accutase-Lösung inkubiert. Nach der Ablösung werden die Zellen in frisches Medium überführt. Anschließend werden sowohl die Suspensions- als auch die adhärenten Zellen zentrifugiert und gesammelt. Die Zellen werden vorsichtig resuspendiert und zur Weiterkultur in neue Fläschchen dispensiert.

Wachstumsmedium:

Zur Kultivierung der INS-1-Ratten-Insulinom-Zelllinie wird RPM1 1640 verwendet. Das Medium wird mit 10 % hitzeinaktiviertem fötalem Rinderserum, 2,1 mM stabilem Glutamin, 10 mM HEPES, 2,0 g/L NaHCO₃ und 1 mM Natriumpyruvat ergänzt.

Wachstumsbedingungen:

INS-1-Zellen werden in einem befeuchteten Inkubator bei einer Temperatur von 37 °C und einer kontinuierlichen CO₂-Zufuhr von 5 % gehalten.

Lagerung:

INS-1-Beta-Zellen können langfristig in der Dampfphase von flüssigem Stickstoff oder bei einer Temperatur unter -150 °C in einem elektrischen Gefrierschrank gelagert werden.

Einfrierverfahren und Medium:

Zum Einfrieren von INS-1-Zellen im Langsamgefrierverfahren werden CM-1- oder CM-ACF-Medien verwendet. Dabei wird die Temperatur nur um 1 °C pro Minute gesenkt, um die Lebensfähigkeit der Zellen zu gewährleisten.

Auftauprozess:

Gefrorene INS-1-Zellen werden 40 bis 60 Sekunden lang in einem auf 37 Grad Celsius voreingestellten Wasserbad aufgetaut. Nach dem Auftauen werden die Zellen mit frischem Medium versetzt und direkt in einen neuen Kolben zur Kultivierung überführt. Nach 24 Stunden wird das Medium ausgetauscht, um Rückstände des Gefriermediums zu entfernen.

Biosicherheitsstufe:

Für die Kultivierung von INS-1-Ratteninsulinomzellen ist ein Labor der Biosicherheitsstufe 1 erforderlich.

Vor- und Nachteile der INS-1-Zelllinie

Wie andere Zelllinien weist auch die INS-1-Zelllinie einige charakteristische Merkmale auf, die mit bestimmten Vor- und Nachteilen verbunden sind. Im Folgenden haben wir einige wichtige davon aufgeführt.

Vorteile

Die wichtigsten Vorteile der INS-1-Zelllinie sind:

• Gut charakterisiert

  INS-1 ist eine etablierte und gut charakterisierte Zelllinie. Sie wurde bereits in zahlreichen Forschungsstudien eingesetzt. Sie behält ihre phänotypischen Eigenschaften und ihre Insulinsekretionskapazität über einen längeren Zeitraum bei und liefert somit zuverlässige und konsistente Versuchsergebnisse.

• Beta-Zell-Modell

  INS-1-Zellen werden zur Untersuchung der Funktion von Beta-Zellen der Pankreasinseln verwendet, da sie Insulin absondern und auf Schwankungen des Glukosespiegels reagieren.

 Nachteile

Die Nachteile von INS-1-Zellen sind:

• Nicht-menschlicher Ursprung

  INS-1-Beta-Zellen sind nicht menschlichen Ursprungs. Sie wurden aus einem Ratteninsulinom gewonnen. Dies kann zu artspezifischen Unterschieden führen und die direkte Übertragbarkeit der Versuchsergebnisse auf die menschliche Physiologie einschränken.

 4. Forschungsanwendungen von INS-1-Ratteninsulinomzellen

Die INS-1-Beta-Zellen finden in der Diabetesforschung breite Anwendung. Im Folgenden werden einige vielversprechende Anwendungsbereiche dieser Zelllinie aufgeführt.

• Untersuchungen zur Insulinsekretion: INS-1-Zellen verfügen über die Fähigkeit zur Insulinsekretion und werden daher in großem Umfang eingesetzt, um die zugrunde liegenden zellulären Mechanismen der Insulinsekretion zu untersuchen. Forscher erforschen wesentliche Faktoren, die an der Insulinfreisetzung beteiligt sind, darunter den Glukosestoffwechsel, Signalwege, Hormone und pharmakologische Wirkstoffe. Eine Studie ergab, dass ein K+-ATP-Ionenkanal-abhängiger Signalweg die Insulinsekretion in INS-1-Beta-Zellen reguliert [2]. Darüber hinaus haben Studien gezeigt, dass auch der GLP-1R- und der AKT/PDX1-Signalweg an der Insulinsekretion in INS-1-Ratteninsulinomzellen beteiligt sind [3].
• Untersuchungen zur Betazellfunktion: INS-1-Zellen weisen Eigenschaften auf, die denen von Betazellen der Pankreasinseln ähneln, wie beispielsweise die Reaktionsfähigkeit auf den Glukosestoffwechsel und die Insulinsekretion. Daher werden sie zur Untersuchung der physiologischen Prozesse und Funktionen von Beta-Zellen verwendet. In einer im Jahr 2022 durchgeführten Studie wurden INS-1-Zellen verwendet und mittels H_₂O_₂ ein Modell für eine Beta-Zell-Dysfunktion entwickelt. Die Forscher untersuchten die Zellviabilität, die Insulinsekretion und Marker für oxidativen Stress in diesen Zellen als Reaktion auf die Behandlung mit Naturstoffen [4].
• Arzneimittelforschung und -entwicklung: Die Ratten-Insulinomzellen INS-1 werden häufig zum Screening und zur Prüfung von antidiabetischen Verbindungen oder Arzneimitteln eingesetzt. Sie können genutzt werden, um die potenziellen Auswirkungen von Therapeutika auf die Insulinsekretion und andere relevante Parameter zu untersuchen. Eine Studie ergab, dass Loganin, ein Bestandteil einer chinesischen Kräuterrezeptur, die Insulinsekretionsfunktion von INS-1-Zellen schützte und potenzielle antidiabetische Wirkungen entfaltete. Der Wirkstoff vermittelte diese positiven Effekte durch Hemmung der nukleären Translokation des FOXO1-Gens über den PI3K/AKT-Signalweg [5]. 

5. Forschungsarbeiten zur INS-1-Beta-Zelllinie

Hier finden Sie einige wichtige Forschungsarbeiten zur INS-1-Insulinom-Zelllinie der Ratte.

Alpha-Mangostin verbessert die Insulinsekretion und schützt INS-1-Zellen vor durch Streptozotocin verursachten Schäden

Diese Studie wurde 2018 im „International Journal of Molecular Sciences“ veröffentlicht. Die Studie legte nahe, dass eine gelbe, kristalline Naturverbindung, Alpha-Mangostin, die Insulinsekretion in INS-1-Beta-Zellen fördert und diese vor Schäden schützt, die durch das Beta-Zell-Toxin Streptozotocin hervorgerufen werden.

Die Potenzierung der glukosestimulierten Insulinsekretion in INS-1-Zellen durch Epicatechin ist nicht von dessen antioxidativer Wirkung abhängig

Diese Forschungsarbeit wurde 2018 in der „Acta Pharmacologica Sinica“ veröffentlicht. Die Ergebnisse der Studie zeigten, dass die Verbindung Epicatechin die glukosestimulierte Insulinsekretion in durch gesättigte Fettsäuren beeinträchtigten INS-1-Beta-Zellen über die Aktivierung des CaMKII-Signalwegs fördert.

Ein neu entdecktes Phenylethanoid-Glykosid aus Stevia rebaudiana Bertoni beeinflusst die Insulinsekretion in INS-1-β-Zellen von Ratten

Dieser Artikel in der Fachzeitschrift „Molecules“ (2019) legt nahe, dass eine neuartige natürliche Verbindung, das Phenylethanoid-Glykosid, die Insulinsekretion in INS-1-Insulinomzellen der Ratte beeinflusst und somit ein antidiabetisches Potenzial besitzt.

Loureirin B fördert die Insulinsekretion über die GLP-1R- und AKT/PDX1-Signalwege

Diese Forschungsarbeit wurde im „European Journal of Pharmacology“ (2022) veröffentlicht. Die Studie legt nahe, dass Loureirin B, ein Naturstoff, die Insulinsekretion in INS-1-β-Zellen der Pankreasinseln durch Modulation der AKT/PDX1- und GLP-1R-Signalwege verstärkt.

In-vitro-Antikrebsaktivitäten von Withania coagulans gegen HeLa-, MCF-7-, RD-, RG2- und INS-1-Krebszellen sowie phytochemische Analyse

Dieser Artikel aus „Integrative Medicine Research“ (2018) bewertete das krebshemmende Potenzial eines Extrakts aus Withania coagulans anhand von INS-1-Krebszellen.

Ressourcen zur INS-1-Zelllinie: Protokolle, Videos und mehr

Hier finden Sie einige Online-Ressourcen zu den INS-1-Zellen:

• Subkultivierung von Suspensionszellen: Dieses Video ist eine umfassende Anleitung zur Subkultivierung von Zellen, die in Suspensionskulturen wachsen.
• Subkultivierung von adhärenten Zellen: Dieses Video vermittelt Ihnen das allgemeine Protokoll für die Passagierung adhärenter Zellen.

Der folgende Link enthält das Protokoll zur INS-1-Zellkultur:

• INS-1-Zelllinie: Diese Website enthält alle Informationen zur INS-1-Zellkultur. Dazu gehören Informationen zu INS-1-Zellkultur- und Einfriermedien, Protokolle zur Passagierung sowie zum Umgang mit kryokonservierten und proliferativen INS-1-Kulturen.

Literaturhinweise

1. Acosta-Montalvo, A. et al., Expression und Sekretion von aus Proglucagon abgeleiteten Peptiden in INS-1-Zellen des Ratteninsulinoms. Front Cell Dev Biol, 2020. 8: S. 590763.
2. Park, J.E. und J.S. Han, Ein Extrakt aus Portulaca oleracea L. fördert die Insulinsekretion über einen K+-ATP-Kanal-abhängigen Signalweg in INS-1-β-Zellen der Bauchspeicheldrüse. Nutrition Research and Practice, 2018. 12(3): S. 183.
3. Fang, H. et al., Loureirin B fördert die Insulinsekretion über die GLP-1R- und AKT/PDX1-Signalwege. European Journal of Pharmacology, 2022. 936: S. 175377.
4. Duan, J. et al., Swietenin und Swietenolid aus Swietenia macrophylla King verbessern die Insulinsekretion und dämpfen die Apoptose in H₂O₂-induzierten INS-1-Zellen. Environmental Toxicology, 2022. 37(11): S. 2780–2792.
5. Mo, F.-F. et al., Antidiabetische Wirkung von Loganin durch Hemmung der FOXO1-Translokation in den Zellkern über den PI3K/Akt-Signalweg in INS-1-Zellen. Iranian Journal of Basic Medical Sciences, 2019. 22(3): S. 262.