Calu-3-Zelllinie

Calu-3-Zellen sind eine vom Menschen stammende Epithelzelllinie der Atemwege, die das nicht-kleinzellige Lungenkarzinom repräsentiert. Sie werden häufig in der biomedizinischen Forschung eingesetzt, um die Biologie von Lungenkrebs, Atemwegserkrankungen, Wechselwirkungen zwischen Wirt und Krankheitserreger sowie den Medikamententransport in den Atemwegen zu untersuchen. Darüber hinaus werden sie zur Entwicklung von Therapien für verschiedene Atemwegserkrankungen eingesetzt.

Dieser Artikel vermittelt Ihnen umfassende Kenntnisse über die Calu-3-Zelllinie. Hier erfahren Sie mehr:

Herkunft und allgemeine Merkmale der Calu-3-Zellen
Calu-3-Zelllinie: Informationen zur Kultivierung
Vorteile und Nachteile von Calu-3-Zellen
Anwendungen der Calu-3-Zelllinie in der Forschung
Calu-3-Zellen: Veröffentlichungen zur Forschung
Ressourcen für Calu-3-Zellen: Protokolle, Videos und mehr

1. Herkunft und allgemeine Eigenschaften der Calu-3-Zellen

Die wichtigsten Informationen, die Sie über eine Zelllinie benötigen, sind ihre Herkunft und ihre allgemeinen Eigenschaften. Sie helfen Ihnen bei der Entscheidung über ihre Verwendung in Ihrer Forschungsarbeit. Dieser Abschnitt soll Ihnen dabei helfen, diese wichtigen Informationen über die Calu-3-Zelllinie zu erfahren. Er wird Folgendes beinhalten: Was ist eine CALU-3-Zelllinie? Wie sieht die Morphologie der Calu-3-Zellen aus? Woher stammen die Calu-3-Zellen?

Calu-3-Zellen wurden aus dem Pleuraerguss (Metastasen) eines kaukasischen Mannes (25 Jahre alt) mit einem Adenokarzinom der Lunge gewonnen. Die Zelllinie wurde 1975 von Jorgen Fogh und Germain Trempe vom Memorial Sloan Kettering Cancer Center entwickelt.
Calu-3-Zellen weisen eine epithelähnliche Morphologie auf.
Die Größe der Calu-3-Zellen reicht von 8-9 bis 20 Mikrometer im Durchmesser.
Sie weisen Mutationen in den Genen K-RAS (G13D), TP53 und CDKN2A auf und exprimieren Wildtyp-EGFR.

A549 vs. Calu-3

A549- und Calu-3-Zellen sind menschliche Lungenadenokarzinom-Zelllinien, die jedoch unterschiedliche Merkmale aufweisen. Der Hauptunterschied zwischen den Zellmodellen Calu-3 und A549 besteht in der Dicke der Schleimschicht. Calu-3-Zellen bilden eine dünnere Schleimschicht und modellieren damit das proximale Atemwegsepithel. A549-Zellen hingegen haben diese Eigenschaft nicht und eignen sich besser für die Darstellung der physiologischen Struktur des distalen Atemwegstrakts [1].

Visualisierung der Bronchien bei Bronchialasthma. Asthma ist eine Lungenerkrankung, bei der die Atemwege verengt, geschwollen und durch überschüssigen Schleim blockiert sind, was zu typischen Symptomen wie Kurzatmigkeit führt.

2. Calu-3-Zelllinie: Informationen zur Kultivierung

In diesem Abschnitt finden Sie die wichtigsten Informationen zur Kultivierung der Calu-3-Zelllinie. Hier werden wir diskutieren: Was ist die Verdopplungszeit von Calu-3-Zellen? Was ist das Medium für Calu-3-Zellen? Wie sieht das Calu-3-Zellkulturprotokoll aus? Wie kultiviert man Calu-3-Zellen?

Wichtige Punkte für die Kultivierung von Calu-3-Zellen

Verdopplungszeit:	Die Verdopplungszeit von Calu-3-Zellen beträgt etwa 35 Stunden.
Adhärent oder in Suspension:	Calu-3 ist eine adhärente Lungen-Adenokarzinom-Zelllinie.
Teilungsverhältnis:	Das Subkultivierungsverhältnis für die Calu-3-Zelllinie beträgt 1:2 bis 1:4. Für die Subkultivierung werden die Zellen mit 1 x Phosphatpuffersalzlösung (PBS) gespült und mit Accutase (Passagierlösung) bei Raumtemperatur für etwa 10 Minuten inkubiert. Danach wird frisches Zellmedium zugegeben, und die abgelösten Zellen werden zentrifugiert. Das Zellpellet wird vorsichtig resuspendiert, und die Zellen werden zum Wachstum in den Kolben mit frischem Nährmedium gegeben.
Wachstumsmedium:	Für die Kultivierung von Calu-3-Zellen wird EMEM-Medium mit 10 % FBS, 2 mM L-Glutamin, 1,5 g/L NaHCO3, EBSS, 1 mM Natriumpyruvat und NEAA verwendet. Das Medium der Calu-3-Zellen sollte 2 bis 3 Mal pro Woche ausgetauscht werden.
Wachstumsbedingungen:	Calu-3-Zellen werden in einem befeuchteten Inkubator bei einer Temperatur von 37°C und einer CO2-Zufuhr von 5% gezüchtet.
Lagerung:	Eingefrorene Zellen sollten in der Dampfphase von flüssigem Stickstoff oder bei Temperaturen unter -150 °C gelagert werden, um die Lebensfähigkeit der Zellen längerfristig zu erhalten.
Einfrierverfahren und Medium:	Zum Einfrieren der Lungenzelllinie Calu-3 wird hauptsächlich CM-1- oder CM-ACF-Einfriermedium verwendet. Um die Lebensfähigkeit der Zellen zu erhalten und sie vor einem Schock zu bewahren, werden die Zellen einem langsamen Einfrierprozess unterzogen, der nur einen Temperaturabfall von 1 °C pro Minute zulässt.
Auftauprozess:	Die Zellen werden aufgetaut, indem ein Fläschchen etwa 1 Minute lang in ein auf 37 °C eingestelltes Wasserbad gestellt wird oder bis ein kleiner Eisklumpen zurückbleibt. Frisches Kulturmedium wird hinzugefügt, und die Zellen werden zentrifugiert, um die Bestandteile des Gefriermediums zu entfernen. Anschließend wird das Zellpellet resuspendiert, und die Zellen werden in einen neuen Kolben mit einem Wachstumsmedium gegossen.
Biosicherheitsstufe:	Für den Umgang mit der Calu-3-Zelllinie sind Laborbedingungen der Biosicherheitsstufe 1 erforderlich.

Calu-3-Zellen bei verschiedenen Passagen, wobei die typischen inselartigen adhärenten Cluster hervorgehoben werden.

3. Vorteile und Nachteile von Calu-3-Zellen

Wie andere menschliche Zelllinien haben auch Calu-3-Zellen eine Reihe von Vor- und Nachteilen. Im Folgenden werden wir einige wichtige davon diskutieren.

Vorteile

In-vitro-Modell der Atemwegsepithelien:
In der Atemwegsforschung dienen Calu-3-Zellen als effizientes In-vitro-Modell des Atemwegsepithels. Sie spiegeln die Eigenschaften der menschlichen Atemwegsschleimhaut wider und ermöglichen Untersuchungen zum Medikamententransport, zu Wirt-Pathogen-Interaktionen und zur Muzinproduktion.
Polarisierung:
Calu-3-Zellen bilden polarisierte Monoschichten, wodurch sie für die Untersuchung des Medikamententransports und der Wirt-Pathogen-Interaktionen in einem realistischeren Kontext weit verbreitet sind.

Nachteile

Krebszelllinie:
Calu-3-Zellen wurden aus einem Adenokarzinom der Lunge gewonnen. Daher ist zu beachten, dass sie möglicherweise nicht vollständig gesundes Lungengewebe repräsentieren. Forscher sollten dies berücksichtigen, wenn sie sie als Modell in Studien verwenden.

4. Anwendungen der Zelllinie Calu-3 in der Forschung

Calu-3 bietet mehrere Anwendungsmöglichkeiten in der biomedizinischen Forschung. In diesem Abschnitt des Artikels werden einige der vielversprechendsten beleuchtet.

Untersuchungen von Atemwegserkrankungen: Calu-3-Lungenzellen werden zur Erforschung verschiedener Atemwegserkrankungen oder -störungen verwendet, z. B. Mukoviszidose, Asthma und chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD). Eine Studie von Chiara Papi und Kollegen untersuchte die Auswirkungen der Anti-miR-101-3p-Peptid-Nukleinsäure (PNA) auf die miRNA-101-3p anhand des Calu-3-Modells für Mukoviszidose in vitro. Die Studie ergab, dass die PNA-Behandlung die Expression des CFTR-Gens (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator) erhöht, was auf eine potenzielle therapeutische Strategie für Mukoviszidose und verwandte Erkrankungen hindeutet [2].
Entwicklung von Medikamenten: Calu-3-Zellen dienen als Modell für die Erprobung und Entwicklung von Medikamenten für verschiedene Atemwegserkrankungen. Außerdem werden diese Zellen auch zur Untersuchung des Medikamententransports durch das Atemwegsepithel eingesetzt. So wurde beispielsweise im Jahr 2021 die antivirale Wirkung eines Pflanzenextrakts aus Andrographis paniculata und seines bioaktiven Andrographolids auf die Sars-Cov-2-Infektion von Calu-3-Zellen untersucht [3].
Wirt-Pathogen-Wechselwirkungen: Calu-3-Zellen sind ideal für die Untersuchung der Interaktion von Krankheitserregern mit dem Epithel der Atemwege, was zum Verständnis von Atemwegsinfektionen wie SARS-CoV-2 beiträgt. Byoung Kwon Park und Kollegen untersuchten beispielsweise die Reaktionen von Calu-3- und Vero-Zellen und die Virusproduktion als Reaktion auf eine SARS-CoV-2-Infektion [4].

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5. Calu-3-Zellen: Forschungspublikationen

Im Folgenden finden Sie einige spannende und häufig zitierte Forschungsstudien, die sich mit den Calu-3-Zellen beschäftigen:

Kohlenmonoxid freisetzendes Molekül-2 unterdrückt Proliferation, Migration, Invasion und fördert Apoptose in nicht-kleinzelligen Lungenkrebs Calu-3 Zellen

Diese Studie wurde 2018 in der European Review for Medical and Pharmacological Sciences veröffentlicht. Die Forschung schlug vor, dass Kohlenmonoxid-freisetzende Moleküle-2 (CORM-2) die Apoptose von nicht-kleinzelligen Lungenkrebszellen (Calu-3) fördern und ihre Proliferation, Migration und Invasion unterdrücken.

Calu-3-Epithelzellen zeigen in vitro unterschiedliche Immun- und Epithelbarriere-Reaktionen gegenüber frisch isolierten primären Nasenepithelzellen

Diese Forschung in der Clinical and Translational Allergy (2018) verglich die Immun- und Epithelbarriere-Reaktionen der Calu-3-Zelllinie und frisch kultivierter primärer Nasenepithelzellen.

Chinin hemmt die Infektion von menschlichen Zelllinien mit SARS-CoV-2

In diesem Artikel in der Zeitschrift Viruses (2021) wird Chinin als potenzielle Behandlung für eine SARS-CoV-2-Infektion vorgeschlagen, indem seine Wirkung auf verschiedene virusinfizierte Zelllinien wie Calu-3 untersucht wird.

Hohe D-Glukosespiegel induzieren die ACE2-Expression über GLUT1 in der menschlichen Atemwegsepithelzelllinie Calu-3

In dieser in BMC Molecular and Cell Biology (2022) veröffentlichten Studie wird vorgeschlagen, dass ein hoher D-Glukosespiegel die ACE2-Expression in Calu-3-Zellen über die Regulierung des GLUT1-Gens fördert.

Dolosigranulum pigrum moduliert die Immunität gegen SARS-CoV-2 in Epithelzellen der Atemwege

Dieser Artikel in Pathogens (2021) untersuchte die immunmodulatorischen Effekte von Dolosigranulum pigrum 040417 in Lungenepithelzellen. Außerdem wurde das Potenzial dieses immunobiotischen Bakteriums zum Schutz vor einer SARS-CoV-2-Infektion untersucht.

6. Ressourcen für Calu-3-Zellen: Protokolle, Videos und mehr

Es gibt viele Online-Ressourcen zu Calu-3-Zellen, die Informationen zur Zellkultivierung und Transfektion enthalten.

Calu-3-Zellen Transfektionsprotokoll: Diese Ressource liefert wichtiges Wissen über die Transfektion von Calu-3-Zellen.
Calu-3-Transfektion: Dieses Video-Tutorial ist eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zum Erlernen des in vitro Calu-3 Transfektionsprotokolls.

Das Calu-3-Zellkulturprotokoll wird hier erwähnt.

Calu-3-Zellen: Dieses Dokument enthält Informationen über das Medium für Calu-3-Zellen und das Protokoll für die Subkultivierung oder Passage.

Referenzen

Wiese-Rischke, C., R.S. Murkar, and H. Walles, Biological Models of the Lower Human Airways-Challenges and Special Requirements of Human 3D Barrier Models for Biomedical Research. Pharmazie, 2021. 13(12).
Fabbri, E., et al., Treatment of human airway epithelial Calu-3 cells with a peptide-nucleic acid (PNA) targeting the microRNA miR-101-3p is associated with increased expression of the cystic fibrosis Transmembrane Conductance Regulator () gene. Europäische Zeitschrift für Medizinische Chemie, 2021. 209: p. 112876.
Sa-Ngiamsuntorn, K., et al., Anti-SARS-CoV-2-Aktivität von Andrographis paniculata-Extrakt und seinem Hauptbestandteil Andrographolid in menschlichen Lungenepithelzellen und Bewertung der Zytotoxizität bei Vertretern der wichtigsten Organzellen. Zeitschrift für Naturprodukte, 2021. 84(4): p. 1261-1270.
Park, B.K., et al., Differential Signaling and Virus Production in Calu-3 Cells and Vero Cells upon SARS-CoV-2 Infection. Biomol Ther (Seoul), 2021. 29(3): p. 273-281.