Veröffentlicht: 2023 | Zuletzt überprüft: Mai 2026
Die HCT116-Zelllinie: Ein Eckpfeiler der Darmkrebsforschung
Die HCT116-Zelllinie dient als Eckpfeiler bei der Erforschung von Darmkrebs und liefert unschätzbare Erkenntnisse über die Pathogenese der Erkrankung sowie mögliche therapeutische Ansätze. Bekannt für ihren Nutzen in der Krebsforschung und bei pharmakologischen Untersuchungen, ermöglicht die HCT116-Zelllinie wegweisende Studien zum Tumorverhalten und zur Wirksamkeit von Medikamenten.
- Wachstumsmedium
McCoys 5a-Medium, ergänzt mit 3,0 g/l L-Glucose, 1,5 mM L-Glutamin, 3,0 g/l NaHCO₃ und 10 % fötalem Rinderserum, ist optimal für die Kultivierung von HCT116-Zellen. Es wird empfohlen, das Medium 1 bis 2 Mal pro Woche zu erneuern. - Verdopplungszeit
Die Verdopplungszeit für HCT116-Krebszellen liegt zwischen 25 und 35 Stunden. - Wachstumsart
Die HCT116-Darmkrebszelllinie ist adhärent, wobei die Zellen in Monoschichten wachsen. - Sicherheitsstufe
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- Herkunft und grundlegende Eigenschaften von HCT116-Zellen
- Häufig gestellte Fragen zu HCT116-Zellen
- Handhabung von HCT116-Zellen
- Referenzen
- Vorteile der HCT116-Zelllinie
- Bringen Sie Ihre Forschungen mit unserer authentifizierten HCT116-Zelllinie voran
- Forschungsanwendungen der HCT116-Zelllinie
- HCT116-Zellen: Forschungsveröffentlichungen
- Ressourcen für HCT116-Zellen
- Häufig gestellte Fragen
Herkunft und grundlegende Eigenschaften von HCT116-Zellen
Das Verständnis der Herkunft und der grundlegenden Eigenschaften von HCT116-Zellen, wie beispielsweise ihrer morphologischen Merkmale, ihrer genetischen Zusammensetzung und ihrer Zellabmessungen, ist für Forscher, die Studien mit dieser Zelllinie durchführen, von entscheidender Bedeutung.
Herkunft und genetisches Profil: HCT116-Zellen stammen aus dem Dickdarm eines 48-jährigen kaukasischen Mannes, bei dem Darmkrebs diagnostiziert wurde, und zeichnen sich durch eine Mutation im Codon 13 (G13D) des KRAS-Gens aus, das Teil des RAS/RAF/MEK/ERK-Signalwegs ist. Diese spezielle Mutation ist entscheidend für die onkogene Transformation dieser Zellen und unterstreicht ihre Bedeutung für die Krebsforschung.
Morphologie und Wachstumseigenschaften: HCT116-Zellen weisen eine epithelähnliche Morphologie auf und wachsen typischerweise in Monolayer-Kulturen, können aber auch Sphäroide mit Durchmessern von 150–400 µm bilden. Diese Anpassungsfähigkeit in den Wachstumsmustern unterstreicht ihre Vielseitigkeit in verschiedenen Versuchsaufbauten.
Chromosomenprofil: Die chromosomale Zusammensetzung von HCT116-Zellen ist nahezu diploid, wobei etwa 70 % der Zellpopulation 45 Chromosomen aufweisen. Bemerkenswert ist eine wiederkehrende Amplifikation in den langen Armen der Chromosomen 8, 10, 16 und 17, während das Y-Chromosom fehlt, was zu ihrer einzigartigen genomischen Signatur beiträgt.
Vergleichende Analyse: HCT116- vs. HT29-Zelllinien
Beim Vergleich von HCT116 mit HT29, einer weiteren menschlichen Kolorektalkarzinom-Zelllinie, zeigen sich deutliche Unterschiede hinsichtlich ihres onkogenen Potenzials und ihrer Differenzierungsfähigkeit:
Onkogene Aggressivität und Differenzierung: HCT116-Zellen zeichnen sich durch ihre hohe onkogene Aggressivität und ihr begrenztes Differenzierungspotenzial aus, was sie zu einem Modell für die Untersuchung aggressiver Tumorphänotypen macht. Im Gegensatz dazu zeigen HT29-Zellen die Fähigkeit, sich in enterozytenähnliche und Muzin produzierende Zelllinien zu differenzieren, und bieten damit ein kontrastreiches Modell, das verschiedene Aspekte der Biologie des kolorektalen Karzinoms nachahmt.
Dieses vergleichende Verständnis der Zelllinien HCT116 und HT29 erweitert das Instrumentarium der Forscher und ermöglicht differenziertere Untersuchungen der vielschichtigen Natur des kolorektalen Karzinoms.
Umgang mit HCT116-Zellen
Verdopplungszeit:
Die Verdopplungszeit für HCT116-Krebszellen liegt zwischen 25 und 35 Stunden.
Adhärent oder in Suspension:
Die HCT116-Darmkrebszelllinie ist adhärent, wobei die Zellen in Monolayern wachsen.
Aussaatdichte:
Für die HCT116-Zellkultur wird eine Aussaatdichte von 2 × 10⁴ Zellen/cm² empfohlen. Zur Subkultivierung sollten die Zellen nach einmaligem Waschen mit PBS mit Accutase-Lösung abgelöst werden. Nach der Zentrifugation wird das Zellpellet in frischem Wachstumsmedium resuspendiert und in eine neue Flasche überführt.
Wachstumsmedium:
McCoys 5a-Medium, ergänzt mit 3,0 g/l L-Glucose, 1,5 mM L-Glutamin, 3,0 g/l NaHCO3 und 10 % fötalem Rinderserum, ist optimal für die HCT116-Zellkultivierung. Es wird empfohlen, das Medium 1 bis 2 Mal pro Woche zu erneuern.
Wachstumsbedingungen (Temperatur, CO₂):
Die Kultivierung erfolgt in einem befeuchteten Inkubator bei 37 °C unter einer 5 %igen CO₂-Atmosphäre.
Lagerung:
HCT116-Zellen können bei Temperaturen unter -150 °C entweder in der Dampf- oder in der Flüssigphase von flüssigem Stickstoff gelagert werden.
Einfrierverfahren und Medium:
Verwenden Sie für die Kryokonservierung CM-1- oder CM-ACF-Medium. Es wird ein Gefrierverfahren mit kontrollierter Geschwindigkeit empfohlen, das eine allmähliche Temperaturabsenkung von 1 °C pro Minute ermöglicht, was zur Erhaltung der Zellviabilität beiträgt.
Auftauprozess:
Tauen Sie HCT116-Zellen in einem 37 °C warmen Wasserbad auf. Nach Zugabe des Wachstumsmediums zentrifugieren Sie die Zellen, um Rückstände des Gefriermediums zu entfernen. Resuspendieren Sie das Zellpellet in frischem Medium und kultivieren Sie es in neuen Flaschen.
Biosicherheitsstufe:
Stufe 1
Vorteile der HCT116-Zelllinie
Dieser Abschnitt befasst sich eingehend mit der HCT116-Zelllinie, beleuchtet ihre zentrale Rolle in der Krebsforschung, insbesondere bei der Erforschung von Darmkrebs, und erörtert ihre inhärenten Vorteile.
Die HCT116-Zelllinie zeichnet sich in der Krebsforschung durch mehrere wesentliche Vorteile aus:
Modell für Darmkrebs: Sie dient als weithin anerkanntes In-vitro-Modell für Darmkrebs, die weltweit dritthäufigste Krebsart. Ihre Eignung zur Nachahmung von menschlichem Darmkrebs macht sie unschätzbar wertvoll für das Verständnis der Krebsbiologie und die Erprobung therapeutischer Strategien.
Homogenität: Bemerkenswerterweise weisen rund 70 % der HCT116-Zellen konsistente genetische Profile auf, was eine relativ homogene Population ergibt. Diese Einheitlichkeit ist entscheidend für Studien, die sich auf Genexpression, zelluläre Signalwege und die Bewertung der Wirksamkeit von medikamentösen Behandlungen konzentrieren, da sie Konsistenz und Zuverlässigkeit der Versuchsergebnisse gewährleistet.
Transfektionseffizienz: Eines der charakteristischen Merkmale von HCT116-Zellen ist ihre hohe Transfektionsfähigkeit, insbesondere mit viralen Vektoren. Diese Eigenschaft ist besonders vorteilhaft in der Gentherapieforschung, da sie die effiziente und präzise Einführung von genetischem Material ermöglicht und somit fortgeschrittene genetische Manipulationen und Funktionsstudien erleichtert.
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Forschungsanwendungen der HCT116-Zelllinie
Die HCT116-Zelllinie findet in der Krebsforschung vielfältige Anwendung. Zu den wichtigsten Anwendungsbereichen zählen:
Krebsbiologie
Die HCT116-Darmkrebszelllinie wird zur Untersuchung des Fortschreitens und der Entstehung von Darmkrebs verwendet. Darüber hinaus hilft sie dabei, die zugrunde liegenden Mechanismen und Signalwege aufzuklären, die an der Proliferation, Migration und Invasion von Krebszellen beteiligt sind. In einer Studie wurden HCT116-Zellen verwendet, um Gene zu untersuchen, die an der Entwicklung von Arzneimittelresistenzen beteiligt sind. Die Forscher überregulierten das MDR1-Gen in Darmkrebszellen und beobachteten die Expression von NOX (NADPH-Oxid)-Isoformen und Nrf2. Die Studie zeigte, dass die Hochregulation von NOX2 und Nrf2 eine Chemoresistenz in Krebszellen verursacht; daher können diese Gene als Zielmoleküle genutzt werden, um die Resistenzentwicklung während der Krebstherapie zu überwinden [1]. Ebenso berichtete eine im Jahr 2021 durchgeführte Studie, dass der NF-κB-Signalweg an der Regulation der Proliferation und Migration von Darmkrebszellen beteiligt ist. Somit kann er als Ziel für die Entwicklung neuer und wirksamer Therapeutika gegen das kolorektale Karzinom dienen [2].
Im Bereich der Onkologie ist das Verständnis der komplexen Prozesse des Zellzyklus, der Proliferation und des Wachstums sowie der Apoptose von grundlegender Bedeutung. Diese biologischen Funktionen spielen eine zentrale Rolle bei der Untersuchung menschlicher Zelllinien, insbesondere solcher, die aus malignen Zellen wie menschlichen Darmkrebszellen und Pankreaskrebsmodellen stammen. Die Zelllinien HCT116 und SW620 beispielsweise spielen eine entscheidende Rolle bei der Erforschung der Mechanismen, die jeweils dem Dickdarm- und dem Bauchspeicheldrüsenkrebs zugrunde liegen. Mithilfe von Techniken wie der Durchflusszytometrie und klonogenen Assays können Forscher die Genexpressionsprofile und das Verhalten einzelner Zellen innerhalb von Tumoren aufklären und so Aufschluss darüber geben, wie Krebs innerhalb der extrazellulären Matrix kommuniziert.
Die Rolle der Apoptose bei der Krebsprogression
Die Apoptose, oder der programmierte Zelltod, spielt eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der zellulären Homöostase und ist ein zentraler Forschungsbereich in der Krebsforschung. Die Unterscheidung zwischen nicht krebsbedingter Apoptose und Apoptose, die spezifisch im Zusammenhang mit Krebs induziert wird, wie beispielsweise der Zelltod bei Darmkrebs, ist von entscheidender Bedeutung. Bei diesem Prozess geht es nicht nur um die Beseitigung von Zellen, sondern um ein komplexes Zusammenspiel von Signalen, die das Tumorwachstum und die Metastasierung beeinflussen können. Durch die Untersuchung von Apoptose und Zelltod in Verbindung mit Metastasierungssuppressoren und der Aktivität von Tumorsuppressoren können Wissenschaftler Einblicke in die Signalwege gewinnen, die das Fortschreiten von Krebs und das Metastasierungspotenzial regulieren.
Metastasierung und molekulare Marker bei Krebs
Metastasen gehören nach wie vor zu den größten Herausforderungen bei Krebserkrankungen, wobei hämatogene Metastasen ein wesentliches Problem bei der Ausbreitung bösartiger Zellen darstellen. Die Erforschung von Metastasen umfasst die Untersuchung der Bewegungs- und Invasionsfähigkeit von Krebszellen – der sogenannten Zelllokomotion – sowie der Art und Weise, wie Zellen mit ihrer Umgebung, einschließlich der extrazellulären Matrix, interagieren. Molekulare Marker wie die CD133-Expression und der epidermale Wachstumsfaktorrezeptor sind entscheidend für die Identifizierung und das Verständnis des Verhaltens von positiven Kolonkarzinomzellen und anderen Krebsarten. Der SIRT6-Signalweg hat sich beispielsweise aufgrund seiner potenziellen Rolle bei der Modulation des Tumorwachstums und des metastasierenden Kolonkarzinoms als interessantes Forschungsgebiet herausgestellt.
Toxikologie/Arzneimittelentwicklung
Die HCT116-Zelllinie wird als Screening-Modell für neue Krebsmedikamente verwendet. Es wurden mehrere Studien durchgeführt, um die Wirksamkeit und Toxizität von Krebsmedikamenten zu bewerten, darunter Naturstoffe und chemisch synthetisierte Nanopartikel. So untersuchte die Forschung die Zytotoxizität von synthetisierten Silbernanopartikeln aus den Extrakten eines pflanzlichen Arzneimittels, Caesalpinia pulcherrima, in HCT116-Zellen [3]. In einer Studie nutzten Forscher die HCT116-Krebszelllinie, um das Antikrebs-Potenzial von Kakaotee-Wasserextrakt zu bewerten. Sie fanden heraus, dass Kakaotee-Extrakt die Proliferation von Darmkrebszellen reduziert und den Zelltod induziert [4]. Eine weitere Studie verwendete HCT116-Krebszellen und stellte fest, dass Extrakte der Luftkartoffel (Dioscorea bulbifera) in Kolorektalkarzinomzellen eine proapoptotische Wirkung entfalten, indem sie die JNK-Signalkaskade aktivieren und das ERK1/2-Gen unterdrücken [5].
Die Auswirkungen von Metformin auf Krebszellen, insbesondere im Zusammenhang mit Darm- und Bauchspeicheldrüsenkrebs, veranschaulichen, wie das Verständnis der biologischen Funktionen von Krebszellen zu potenziellen therapeutischen Strategien führen kann. Die Erforschung des klonogenen Überlebens – also der Fähigkeit zur Bildung von Klonen – von Krebszellen nach der Behandlung mit Wirkstoffen wie Metformin oder solchen, die auf bestimmte Signalwege wie den epidermalen Wachstumsfaktorrezeptor abzielen, kann wertvolle Erkenntnisse für wirksame Krebsbehandlungen liefern. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung von HCT116-Klonen und HCT116-Zellpopulationen in diesen Studien ein differenziertes Verständnis davon, wie Krebszellen auf verschiedene therapeutische Interventionen reagieren, und ebnet den Weg für personalisiertere Ansätze in der Krebsbehandlung.
HCT116-Zellen: Forschungsveröffentlichungen
In diesem Abschnitt werden einige bedeutende und am häufigsten zitierte aktuelle Publikationen vorgestellt, in denen die HCT116-Zelllinie eine Rolle spielt.
Diese Studie wurde im Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology (2017) veröffentlicht. Die Forscher verwendeten die Darmkrebs-Zelllinie HCT116 und die Lungenkrebs-Zelllinie A549, um die zytotoxischen Wirkungen von aus Piper-nigrum-Samen synthetisierten Zinnoxid-Nanopartikeln zu bewerten.
Diese in Cancer Letters (2018) veröffentlichte Studie legt nahe, dass die lncRNA SNHG15 die Migration von Darmkrebszellen in kolorektalen Krebszelllinien, einschließlich HCT116, fördert.
Die Überexpression der langen nicht-kodierenden RNA TUG1 fördert das Fortschreiten von Darmkrebs
Dieser Artikel wurde 2016 in der Fachzeitschrift Medical Science Monitor veröffentlicht. Die Studie ergab, dass die onkogene LncRNA TUG1 die Proliferation und Migration von HCT116-Darmkrebszellen fördert.
Diese im Journal „Biochemical Pharmacology“ (2018) veröffentlichte Studie legt nahe, dass die Entwicklung von Arzneimittelresistenzen zu einem Anstieg der Konzentrationen von H2S-produzierenden Enzymen in HCT116-Darmkrebszellen führt.
Diese Forschungsarbeit im „International Journal of Environmental Health Research“ (2023) legt nahe, dass der Extrakt aus Inula viscosa L. über die Regulierung von microRNAs eine krebshemmende Wirkung auf HCT116-Darmkrebszellen ausübt.
Ressourcen zu HCT116-Zellen
Nachfolgend finden Sie einige Ressourcen zu HCT116-Zellen.
- Transfektion von HCT116: Dieses Video ist eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Transfektion von HCT116-Krebszellen.
- Kultivierung der HCT116-Zelllinie: Dieses Video zeigt das Protokoll zur Subkultivierung der HCT116-Darmkrebszelllinie.
- Subkultivierung der HCT116-Zelllinie: Diese Website enthält viele nützliche Informationen zum HCT116-Kulturmedium. Darüber hinaus bietet sie Anleitungen zum Einfrieren, Auftauen und zur Subkultivierung von Zellen.
Häufig gestellte Fragen zu HCT116-Zellen
Literaturverzeichnis
- Waghela, B.N., F.U. Vaidya und C. Pathak: Die Hochregulation von NOX-2 und Nrf-2 fördert die 5-Fluorouracil-Resistenz in menschlichen Kolonkarzinomzellen (HCT-116). Biochemistry (Moskau), 2021, 86, S. 262–274.
- Yang, M. et al., Astragalin hemmt die Proliferation und Migration von menschlichen HCT116-Darmkrebszellen durch Regulierung des NF-κB-Signalwegs. Frontiers in Pharmacology, 2021, 12: S. 639256.
- Deepika, S., C.I. Selvaraj und S.M. Roopan, Untersuchung der biologischen Aktivitäten von Caesalpinia pulcherrima L. Swartz und der Zytotoxizität von aus dem Extrakt synthetisierten Silbernanopartikeln auf der HCT116-Zelllinie. Materials Science and Engineering, C, 2020, 106, S. 110279.
- Gao, X. et al., Kakaotee (Camellia ptilophylla) induziert in HCT116-Zellen eine mitochondrienabhängige Apoptose über die Bildung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) und den PI3K/Akt-Signalweg. Food Research International, 2020, 129, S. 108854.
- Hidayat, A.F.A. et al., Dioscorea bulbifera induzierte Apoptose durch Hemmung von ERK 1/2 und Aktivierung von JNK-Signalwegen in HCT116-Zellen des humanen kolorektalen Karzinoms. Biomedicine & Pharmacotherapy, 2018. 104: S. 806–816.