Hep-2-Zellen und ihre Rolle in der Kehlkopfkrebsforschung

Hep-2-Zellen sind ein zentrales In-vitro-Modell, das in zahlreichen Bereichen der biomedizinischen Forschung, wie der Rheumatologie, der Krebsforschung und der Immunologie, weit verbreitet ist. Diese aus Kehlkopfkarzinomen stammenden menschlichen Zellen waren entscheidend für die Aufklärung des Ursprungsgewebes und der spezifischen Merkmale von Kehlkopfneoplasmen. Ihre Bedeutung ist in der translationalen Krebsforschung allgemein anerkannt, wo sie wesentlich zu unserem Verständnis der Natur und des Ursprungs von Kehlkopfkrebs beigetragen haben und in Publikationen zur Kehlkopfkrebsforschung eine bedeutende Rolle spielen [1].

📋 Hep2-Zelllinie – Wissenswertes

Wachstumsmedium: Zur Kultivierung von Hep-2-Zellen wird EMEM (Eagle’s Minimal Essential Medium) verwendet. Dieses Medium wird mit 10 % FBS, 1,0 g/l Glukose, 2,2 g/l NaHCO₃, 2,0 mM L-Glutamin, 1 % NEAA und 1 mM Natriumpyruvat ergänzt, um ein optimales Zellwachstum zu gewährleisten. Das Medium sollte 2 bis 3 Mal pro Woche erneuert werden.
Verdopplungszeit: Die für Hep-2-Zellen angegebene Verdopplungszeit beträgt etwa 40 Stunden.
Wachstumsart: Hep-2-Zellen sind adhärent und wachsen zu Monolayern heran.
Sicherheitsstufe: BSL-1
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Herkunft und allgemeine Eigenschaften der Hep-2-Zellen

Die Herkunft und die allgemeinen Eigenschaften einer Zelllinie bestimmen ihre Eignung für die Forschung. In diesem Abschnitt erfahren Sie mehr über die Herkunft und einige wesentliche Merkmale der Hep-2-Zellen. Sie erfahren beispielsweise: Was ist die Hep-2-Zelllinie? Woher stammen die Hep-2-Zellen? Und wie sieht die Morphologie von Hep-2 aus?

Hep 2, eine unsterbliche menschliche Epithelzelllinie, wurde erstmals 1954 von H.W. Toolan als Kehlkopfkarzinomzellen beschrieben. In jüngerer Zeit wurde jedoch berichtet, dass die Hep-2-Zelllinie aus Zervixadenokarzinomzellen besteht und aus einer Kontamination der Hela-Zelllinie hervorgegangen ist [2].
Hep-2-Zellen enthalten Hela-Markerchromosomen und sind positiv für Keratin und humane Papillomavirus-DNA-Sequenzen, was durch Immunperoxidase-Färbung bzw. PCR bestätigt wurde.
Die von der Hela-Zelllinie abgeleitete Hep-2-Zelllinie weist eine epitheliumähnliche Morphologie auf.
Die Hep-2-Zelllinie weist sowohl strukturelle als auch numerische Chromosomenaberrationen mit einem nahezu triploiden Karyotyp auf [3].

Teilung von HeLa-Gebärmutterhalskrebszellen unter dem Mikroskop.

HEp-2-Zelllinie: Informationen zur Kultivierung

Bevor man mit einer Zelllinie arbeitet, muss man die folgenden wichtigen Punkte für deren Kultivierung kennen. Diese Informationen können für die effektive Kultivierung und Erhaltung der Zelllinie nützlich sein. Sie sollten wissen: Wie lang ist die Verdopplungszeit von HEp-2-Zellen? Sind Hep-2-Zellen adhärent? Wie hoch ist die Aussaatdichte von Hep-2-Zellen?

Populationsverdopplungszeit:: Die für Hep-2-Zellen angegebene Verdopplungszeit beträgt etwa 40 Stunden.
Adhärent oder in Suspension:: Hep-2-Zellen sind adhärent und wachsen zu Monolayern heran.
Aussaatdichte:: Eine Aussaatdichte von 1 × 10^⁴ Zellen/cm² ist ideal für die Hep-2-Zellkultur. Zur Aussaat werden die adhärenten Hep-2-Zellen mit 1×-PBS-Lösung gespült und anschließend mit Accutase-Dissoziationslösung inkubiert. Nach einer 8–10-minütigen Inkubation bei Raumtemperatur werden die Zellen in Medium resuspendiert und zentrifugiert. Die gesammelten Zellen werden dann in frisches Medium dispensiert und zur Kultivierung in neue Flaschen überführt.
Wachstumsmedium:: Zur Kultivierung von Hep-2-Zellen wird EMEM oder Eagle's Minimal Essential Medium verwendet. Dieses Medium wird mit 10 % FBS, 1,0 g/l Glukose, 2,2 g/l NaHCO₃, 2,0 mM L-Glutamin, 1 % NEAA und 1 mM Natriumpyruvat ergänzt, um ein optimales Zellwachstum zu gewährleisten. Das Medium sollte 2 bis 3 Mal pro Woche erneuert werden.
Wachstumsbedingungen:: Wie andere Säugetierzelllinien wird auch Hep 2 in einem befeuchteten Inkubator bei einer Temperatur von 37 °C und einer kontinuierlichen Zufuhr von 5 % CO₂ kultiviert.
Lagerung:: Hep-2-Zellen können zur Langzeitlagerung in elektrischen Tiefkühlschränken (unter -150 °C) oder in der Dampfphase von flüssigem Stickstoff gelagert werden.
Einfrierverfahren und Medium:: Die für Hep-2-Zellen empfohlenen Einfriermedien sind CM-1 oder CM-ACF. Die Zellen sollten in einem langsamen Einfrierverfahren eingefroren werden, das einen allmählichen Temperaturabfall von 1 °C ermöglicht und die Lebensfähigkeit der Zellen schützt.
Auftauprozess:: Das Fläschchen mit den gefrorenen Zellen wird durch Schütteln in einem Wasserbad bei 37 °C schnell aufgetaut, bis nur noch ein kleiner Eisklumpen übrig bleibt. Anschließend werden die Zellen in frisches Medium gegeben und zentrifugiert, um Bestandteile des Gefriermediums zu entfernen. Später wird das Zellpellet in Medium resuspendiert und die Zellen werden in Kulturflaschen dispensiert. Die Zellen müssen fast 24 Stunden ruhen, um anzuhaften.
Biosicherheitsstufe: Für die Handhabung und Pflege von Hep-2-Zellkulturen wird ein Labor der Biosicherheitsstufe 1 empfohlen.

Hep2 cells

Hep-2-Zellen vor und nach Erreichen der Konfluenz.

Vorteile und Einschränkungen von Hep-2-Zellen

Fast alle Zelllinien weisen eine einzigartige Kombination aus Vorteilen und Einschränkungen auf, die zu ihrer Verwendung in der Forschung beitragen. In diesem Abschnitt werden einige der wichtigsten Vor- und Nachteile der Hep-2-Zelllinie beschrieben.

Vorteile

Die wichtigsten Vorteile der Hep-2-Zelllinie sind:

Menschlicher Ursprung: Hep-2-Zellen stammen aus menschlichen Epithelzellen und sind daher ein wertvolles In-vitro-Modell für die Erforschung menschlicher Krankheiten und Virusinfektionen.
ANA-Nachweis: Die Hep-2-Zelllinie verfügt über ein natives Proteinarray, das zahlreiche Antigene präsentiert, was sie zu einem hervorragenden Substrat für den Nachweis von antinukleären Antikörpern (ANA) macht. Diese Eigenschaft ermöglicht ein spezifisches und hochsensitives Screening auf ANA im Serum und macht sie zu einem entscheidenden diagnostischen Werkzeug zur Identifizierung von Bindegewebserkrankungen.

Einschränkungen

Chromosomale Anomalien: Hep-2-Zellen weisen zahlreiche numerische und strukturelle Chromosomenanomalien auf. Diese Anomalien können das Zellverhalten beeinflussen und ihre Anwendbarkeit in bestimmten Laborexperimenten einschränken.
Tumorigenität: Hep 2, eine aus einem Tumor stammende menschliche Epithelzelllinie, kann genetische Anomalien aufweisen, die in Epithelzellen normalerweise nicht vorkommen. Folglich könnte die Verwendung von Hep-2-Zellen in bestimmten Studien, die sich auf die normale Zellphysiologie konzentrieren, eingeschränkt sein.

Erweiterung der Anwendungsmöglichkeiten der Hep-2-Zelllinie in der biomedizinischen Forschung

Die Hep-2-Zelllinie zeichnet sich als vorbildliches Modell für eine Vielzahl von Anwendungen in der biomedizinischen Forschung aus. Diese für ihre Vielseitigkeit bekannten Zellen spielen eine entscheidende Rolle in In-vitro-Experimenten, die von der Rezeptoranalyse bis zur Erforschung komplexer Krankheiten reichen.

Erforschung tumorogener Mechanismen und therapeutischer Ziele mit Hep-2-Zellen

Da Hep-2-Zellen tumorigen sind, spielen sie eine zentrale Rolle bei der Erforschung der Feinheiten der Krebsbiologie. Sie liefern Einblicke in Krebs-Signalwege und mechanistische Studien und sind eine tragende Säule beim Screening und der Bewertung von Krebsmedikamenten. So nutzte beispielsweise eine aufschlussreiche Studie Hep-2-Zellen, um den Einfluss von miRNA-33a auf die Proliferation von Krebszellen zu beschreiben. Die Ergebnisse beleuchteten die antiproliferativen Wirkungen von miRNA-33a durch dessen Interaktion mit PIM1, einem bekannten Onkogen, und deuteten auf ein neuartiges therapeutisches Ziel hin [4]. In einem anderen Fall wurden Hep-2-Zellen zur Bewertung des therapeutischen Potenzials von Marsdenia tenacissima-Zinkoxid-Nanopartikeln eingesetzt, wobei deren antiproliferative und apoptotische Wirksamkeit hervorgehoben wurde [5].

Fortschritte in der virologischen Forschung dank Erkenntnissen aus Hep-2-Zellen

Die Anfälligkeit von Hep-2-Zellen gegenüber verschiedenen humanen Viren macht sie zu einer unschätzbaren Ressource in der virologischen Forschung. Sie wurden erfolgreich zur Expression von SARS-CoV-2-Virusgenen eingesetzt, um das komplexe Zusammenspiel zwischen dem Virus und den zellulären Mechanismen des Wirts aufzuklären [6]. Diese Anwendung ist in der heutigen Zeit besonders wichtig, in der das Verständnis und die Bekämpfung von Virusinfektionen wie COVID-19 eine globale Priorität darstellen.

Entschlüsselung zellulärer Funktionen: Genmanipulation in Hep-2-Zellen

Die Eignung der Hep-2-Zelllinie für genetische Manipulationen unterstreicht ihren Nutzen in mechanistischen Studien. Forscher nutzen diese Eigenschaft, um die Genexpression zu modulieren und die Rolle spezifischer Gene bei zellulären Funktionen aufzuklären. Eine bemerkenswerte Studie befasste sich mit der Überexpression des RNA-bindenden Proteins RBM6 in Hep-2-Zellen, was die Untersuchung seines Tumorsuppressorpotenzials erleichterte und wertvolle Einblicke in die molekularen Grundlagen von Krebs lieferte [7].

Verbesserung der Krankheitsdiagnose durch Anwendungen der Hep-2-Zelllinie

Über diese Forschungsbereiche hinaus werden Hep-2-Zellen für ihre diagnostischen Fähigkeiten geschätzt, insbesondere beim Nachweis von ANAs, die für die Diagnose von Autoimmunerkrankungen wie dem systemischen Lupus erythematodes entscheidend sind. Die Präzision, mit der Hep-2-Zellen ANAs nachweisen können, unterstützt die Diagnose und die Entwicklung gezielter Therapien, vertieft unser Verständnis von Autoimmunerkrankungen und verbessert die Patientenversorgung.

Durch diese vielfältigen Anwendungen haben Hep-2-Zellen wesentlich zu Fortschritten in der translationalen Krebsforschung, der Erforschung viraler Infektionen und der Untersuchung zellulärer Mechanismen beigetragen. Ihr Beitrag zur Generierung klinisch relevanter Daten ist von unschätzbarem Wert und bestätigt ihre unverzichtbare Rolle sowohl im Labor als auch in der Klinik. Da sich die Forschung ständig weiterentwickelt, wird die Hep-2-Zelllinie sicherlich weiterhin an vorderster Front stehen und zur Entdeckung neuer Therapien sowie zur Erweiterung unseres Wissens über menschliche Gesundheit und Krankheit beitragen.

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Hep-2-Zellen: Forschungsarbeiten

Im Folgenden finden Sie einige interessante und häufig zitierte Forschungsarbeiten zu Hep-2-Zellen.

Die Synthese von Zinkoxid-Nanopartikeln aus Marsdenia tenacissima hemmt die Zellproliferation und induziert Apoptose in Kehlkopfkrebszellen (Hep-2)
Dieser im Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology (2019) veröffentlichte Artikel untersuchte das krebsbekämpfende Potenzial von biosynthetisierten Marsdenia tenacissima-Zinkoxid-Nanopartikeln in der Hep-2-Zelllinie.
Bioformulierte, mit Hesperidin beladene PLGA-Nanopartikel wirken dem mitochondrial vermittelten intrinsischen Apoptoseweg in Krebszellen
entgegen Dieser Artikel wurde 2021 im Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials veröffentlicht. Diese Studie untersuchte die krebshemmenden Eigenschaften von bioformulierten, mit Hesperidin beladenen Poly(milchsäure-co-glykolsäure) (PLGA)-Nanopartikeln in Hep-2-Zellen.
Antivirale Aktivität des Ethanolextrakts von Lophatherum gracile gegen eine Infektion
mit dem Respiratorischen Synzytial-Virus Diese Veröffentlichung im Journal of Ethnopharmacology aus dem Jahr 2019 nutzte Hep-2-Zellen, um eine Infektion mit dem Respiratorischen Synzytial-Virus zu untersuchen und antivirale Medikamente dagegen zu screenen. Die Studie berichtete über das vielversprechende antivirale Potenzial eines Ethanolextrakts der Heilpflanze Lophatherum gracile gegen eine Infektion mit dem Respiratorischen Synzytial-Virus.
Bewertung von wässrigen Extrakten aus vier aromatischen Pflanzen hinsichtlich ihrer Wirkung gegen die Adhäsion von Candida albicans an menschliche HEp-2-Epithelzellen
Diese Forschungsarbeit wurde im Gene Reports (2020) veröffentlicht. Diese Studie untersuchte das Hemmungspotenzial von wässrigen Extrakten aus vier aromatischen Pflanzen gegen die Adhäsion von Candida albicans an menschliche Hep-2-Epithelzellen.
Das Wnt1-induzierbare Signalprotein 1 reguliert die Glykolyse und Chemoresistenz bei Plattenepithelkarzinomen des Kehlkopfes über den YAP1/TEAD1/GLUT1-Signalweg
. Diese Studie wurde 2019 im Journal of Cellular Physiology veröffentlicht. Die Studie berichtet, dass das Wnt1-induzierbare Signalprotein 1 (WISP1) mit dem YAP1/TEAD1/GLUT1-Signalweg interagiert und den Glukosestoffwechsel sowie die Chemoresistenz in der Hep-2-Zelllinie reguliert.

Ressourcen zur Hep-2-Zelllinie: Protokolle, Videos und mehr

Hep 2 ist eine bekannte Zelllinie. Es stehen mehrere Ressourcen zur Hep-2-Zelllinie zur Verfügung.

Subkultivierung der Hep-2-Zelllinie: Dieses Video ist eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Subkultivierung von Hep-2-Zellen.
ANA-Screening von Hep-2-Zellen: Dieses Video erklärt das Screening auf antinukleäre Antikörper (ANA) unter Verwendung der Hep-2-Zelllinie.
Hep-2-Zellkultur: Dieser Link enthält grundlegende Informationen zur Zellkultur von Hep-2-Zellen. Dazu gehören das Teilen, Einfrieren und Auftauen von Zellen.

Häufig gestellte Fragen zu HEp-2-Zellen in der biomedizinischen Forschung

Literaturverzeichnis

Fusi, M. und S. Dotti, Anpassung der HEp-2-Zelllinie an vollständig tierfreie Kultursysteme und Echtzeitanalyse des Zellwachstums. Biotechniques, 2021. 70(6): S. 319–326.
Gorphe, P., Ein umfassender Überblick über die HEp-2-Zelllinie in der translationalen Forschung zu Kehlkopfkrebs. Am J Cancer Res, 2019. 9(4): S. 644–649.
Wang, M., et al., Krebsassoziierte Fibroblasten in einem aus menschlichen HEp-2-Zellen etablierten Kehlkopf-Xenotransplantat-Tumor stammen nicht aus Krebszellen durch epitheliale-mesenchymale Transition, sind phänotypisch aktiviert, aber karyotypisch normal. PLoS One, 2015. 10(2): S. e0117405.
Karatas, O.F., Antiproliferatives Potenzial von miR-33a in Hep-2-Zellen des Kehlkopfkrebses durch Targeting von PIM1. Head Neck, 2018. 40(11): S. 2455–2461.
Wang, Y., et al., Die Synthese von Zinkoxid-Nanopartikeln aus Marsdenia tenacissima hemmt die Zellproliferation und induziert Apoptose in Kehlkopfkrebszellen (Hep-2). Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 2019. 201: S. 111624.
Zhang, J. et al., Eine systemische und molekulare Untersuchung der subzellulären Lokalisierung von SARS-CoV-2-Proteinen. Signal Transduct Target Ther, 2020. 5(1): S. 269.
Wang, Q., et al., Das RNA-bindende Protein RBM6 unterdrückt als Tumorsuppressorgen das Wachstum und das Fortschreiten von Kehlkopfkrebs. Gene, 2019. 697: S. 26–34.