HepG2-Zellen – Eine Ressource für die Leberkrebsforschung

Hep-G2 ist eine menschliche Leberkrebszelllinie, die aus dem Lebergewebe eines 15-jährigen kaukasischen Mannes mit Leberzellkarzinom stammt. Diese Zellen werden häufig in Studien zum Arzneimittelstoffwechsel und zur Hepatotoxizität verwendet. Obwohl HepG2-Zellen hohe Proliferationsraten und ein epithelähnliches Erscheinungsbild aufweisen, sind sie nicht tumorogen und erfüllen verschiedene differenzierte Leberfunktionen. Im Jahr 1975 gewannen Forscher HepG2-Zellen aus einem Leberzellkarzinom, wodurch sie zur ersten Leberzelllinie wurden, die die entscheidenden Merkmale von Hepatozyten aufweist. Im Gegensatz zur zuvor etablierten SK-Hep1-Zelllinie, der wesentliche Leberzellmarker fehlen, können HepG2-Zellen verschiedene Plasmaproteine sekretieren und bieten ein wertvolles Modell zur Untersuchung der intrazellulären Dynamik von Zelloberflächendomänen in menschlichen Hepatozyten. Diese Zellen weisen eine epithelähnliche Morphologie auf, haben eine modale Chromosomenzahl von 55 und können mit menschlichem Wachstumshormon stimuliert werden.

📋 HepG2-Zelllinie – Wissenswertes

Wachstumsmedium: Siehe Produktseite
Verdopplungszeit: Siehe Produktseite
Wachstumsart: Adhärent
Einstufung nach der Biosicherheitsstufe: BSL-1
Erhältlich bei: Cytion — HepG2 bestellen

3D-gerenderte medizinische Animation eines bösartigen Tumors in der Leber eines Mannes.

Merkmale von HepG2

Primäre Hepatozyten haben typischerweise eine kubische Form und enthalten in der Regel zwei Zellkerne. Im Gegensatz dazu weisen HepG2-Zellen eine epithelähnliche Morphologie mit einem einzigen Zellkern und einer Chromosomenzahl von 48 bis 54 pro Zelle auf. Obwohl HepG2-Zellen bis zu 25 % des gesamten zellulären Proteins ausmachen können, sind sie größer als normale Hepatozyten und machen etwa 10 % des gesamten Proteins in der Zelle aus. Zellproteine spielen eine entscheidende Rolle innerhalb der Zelle und führen die von Genen festgelegten Funktionen aus.

Tumorzellen, einschließlich solcher mit einer abnormalen Chromosomenzahl, weisen häufig eine erhöhte Anzahl von Zellkernen auf, bis zu sieben pro Zelle. Aufgrund ihres hohen Differenzierungsgrades in vitro bieten HepG2-Zellen ein ideales Modell für die Untersuchung des intrazellulären Transports und der Dynamik von Proteinen der Gallengänge, der Sinusmembranen sowie von Lipiden in menschlichen Hepatozyten.

Der durchschnittliche Durchmesser einer HepG2-Zelle liegt bei etwa 10–20 µm, was kleiner ist als bei einem Hepatozyten mit einem Durchmesser von 15 µm, aber ähnlich wie bei Tumorzellen mit Hepatoblastom (HB), die im Bereich von 10–20 µm liegen.

Genetik der HepG2-Zellen

Die Hep-G2-Zelllinie weist mehrere Translokationen auf, darunter solche zwischen den kurzen Armen der Chromosomen 1 und 21, Trisomien der Chromosomen 2, 16 und 17 sowie eine Tetrasomie des Chromosoms 20. Der Verlust der Region 4q3 wird ebenfalls beobachtet, verbunden mit der Translokation t(1;4), die häufig bei Hepatoblastomen (HB) auftritt, sowie anderen chromosomalen Anomalien wie Trisomien der Chromosomen 2 und 20. Die Chromosomenzahl in HepG2-Zellen liegt zwischen 50 und 60, was auf einen hyperdiploiden Karyotyp hindeutet, während einige Fälle mehr als 100 Chromosomen aufweisen und durch eine tetraploide Vergrößerung gekennzeichnet sind. HepG2-Zellen enthalten etwa 7,5 pg DNA, 15 % mehr als eine durchschnittliche somatische Zelle. Im Vergleich dazu haben primäre Hepatozyten eine kubische Zellform und enthalten typischerweise zwei Kerne [1].

Mutationsprofil von HepG2-Zellen

Die HepG2-Zelllinie trägt die Mutation C228T in der TERT-Promotorregion, die auch bei Leberzellkarzinomen (HCC) und Hepatoblastomen (HB) vorkommt. Diese Mutation trägt zur Immortalisierung bei, indem sie die Telomere in Krebszellen schützt. Darüber hinaus weisen HepG2-Zellen Wildtyp-TP53 auf, ein entscheidendes Gen für die Unterdrückung von Krebs beim Menschen, da es eine Rolle bei der Zellzyklusarrestierung, der Apoptose und der Alterung spielt. Mutationen in diesem Gen können die Zellproliferation fördern.

HepG2-Zellen sind an mehreren Signalwegen beteiligt, darunter die Dysregulation des Zellwachstums, Überlebenswege wie beim fetalen und embryonalen HB sowie der Wnt/β-Catenin-Signalweg. Darüber hinaus weist die Zelllinie eine charakteristische Deletion des dritten Exons des CTNNB1-Gens auf, die mit der bei epithelialem HB beobachteten identisch ist [2,3].

HepG2 cells at high and low confluence

HepG2-Zellen, die in Inseln wachsen, bei 20-facher und 10-facher Vergrößerung.

Überblick über HepG2-Zellen des Leberzellkarzinoms in der Leberforschung

HepG2-Zellen, die aus menschlichem Leberkarzinom stammen, sind zu einem unschätzbaren Werkzeug für die Erforschung von Leberfunktionen und -erkrankungen, einschließlich des Leberzellkarzinoms, geworden. Diese Leberzelllinien liefern Einblicke in die zellulären Reaktionen menschlicher Leberzellen unter verschiedenen Versuchsbedingungen. Der Einsatz von Luciferase-Reporterplasmiden in HepG2-Zellen hat sich als besonders effektiv für die Verfolgung der Genexpression und zellulärer Transfektionen erwiesen, die für die Stoffwechselforschung von grundlegender Bedeutung sind, wie beispielsweise bei der Untersuchung der Auswirkungen von Ethanol auf Leberzellen.

Untersuchungen zu Virusinfektionen und Lebererkrankungen unter Verwendung von HepG2-Zellen

Immortalisierte hepatische Tumorzelllinien wie HepG2 und Huh7 sind für die Erforschung viraler Infektionen unverzichtbar, da sie die vollständige Zellzyklusreplikation von Hepatitis D (HDV) und die Expression von Hepatitis B (HBV) nachweisen [5,6]. Parallel dazu spielen HepaRG-Zelllinien eine entscheidende Rolle bei der Aufklärung der HBV-Eintrittsmechanismen [7]. HepG2-Zellen werden auch zur Untersuchung einer Vielzahl menschlicher Lebererkrankungen eingesetzt, von genetischen Erkrankungen wie der progressiven familiären intrahepatischen Cholestase (PFIC) und dem Dubin-Johnson-Syndrom bis hin zu Umwelt- und Ernährungsstudien im Zusammenhang mit zytotoxischen und genotoxischen Substanzen sowie in der Forschung zu gezielter Arzneimittelabgabe und Hepatokarzinogenese [8,9]. Ihr Einsatz erstreckt sich auch auf Studien mit bioartifiziellen Lebergeräten.

Wechselwirkungen von HepG2-Zellen mit Biomaterialien im Tissue Engineering

Die Wechselwirkung von HepG2-Zellen mit verschiedenen Biomaterialien ist im Tissue Engineering von entscheidender Bedeutung. Techniken wie die kolloidale Sondentechnik helfen dabei, diese Wechselwirkungen zu verstehen, indem sie die Zelladhäsionseigenschaften messen, die für die Bestimmung der Zellviabilität bei der Entwicklung von Gerüsten und präzisen Lebergewebemodellen unerlässlich sind.

Zellverhalten und Innovationen in HepG2-basierten Modellen

Die Untersuchung des Zellverhaltens in HepG2-basierten Modellen ist für die Lebererkrankungsforschung von entscheidender Bedeutung. Fortschritte bei dreidimensionalen Sphäroid-Zellkulturen haben zur Erzeugung von HepG2-Zellsphäroiden geführt, die ein physiologisch relevanteres Modell bieten, das normale Hepatozyten genau widerspiegelt. Diese 3D-Modelle mit erhöhter Stoffwechselaktivität weisen auf das Potenzial von HepG2-Zellen als Modell für das Hepatoblastom hin und sind für die Krebsbehandlungsforschung von Bedeutung, insbesondere für die Simulation von Lebertumoren und die Erprobung neuartiger therapeutischer Ansätze [10–12].

Vergleich und Eigenschaften von HepG2 im Vergleich zu anderen Tumorzelllinien

HepG2 ist eine der am häufigsten verwendeten Leber-Tumorzelllinien und wurde aufgrund ihrer breiten Anwendungsmöglichkeiten in der wissenschaftlichen Forschung aus etwa 40 verfügbaren Leber-Tumorzelllinien ausgewählt [13]. Trotz der im Vergleich zu normalen Hepatozyten schwachen oder fehlenden Expression bestimmter Cytochrom-P450-Enzyme hat das Stoffwechselprofil von HepG2 die Bemühungen vorangetrieben, die Zelllinie für bessere Studien zum Arzneimittelstoffwechsel zu modifizieren [13]. Im Vergleich zu Tumorzelllinien wie MCF7, PC3, 143B und HEK293 weisen HepG2-Zellen einzigartige Aminosäuregehaltsprofile auf, die die Proteinsynthese und -sekretion erheblich beeinflussen und ihre einzigartigen Stoffwechselwege hervorheben [14].

Einblick in die Lebererkrankungsforschung mit HepG2

430,00 €*

Inhalt: 1.5 milliliter

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cryovial

Produktnummer: 300198

Passagieren von HepG2-Zellen

Hier sind fünf Schritte zum Ablösen von adhärenten Zellen aus Zellkulturflaschen mit Accutase:

Entfernen Sie das Medium aus der Zellkulturflasche und spülen Sie die adhärenten Zellen mit PBS ohne Calcium und Magnesium ab. Verwenden Sie 3–5 ml PBS für T25-Flaschen und 5–10 ml für T75-Flaschen.
Geben Sie Accutase in die Zellkulturflasche, wobei Sie 1–2 ml pro T25- und 2,5 ml pro T75-Flasche verwenden. Stellen Sie sicher, dass das Accutase die gesamte Zellschicht bedeckt.
Inkubieren Sie die Flasche 8–10 Minuten bei Raumtemperatur.
Resuspendieren Sie die Zellen vorsichtig mit 10 ml frischem Medium.
Zentrifugieren Sie die resuspendierten Zellen 5 Minuten lang bei 300 x g, resuspendieren Sie sie in frischem Medium und geben Sie sie in neue Flaschen mit frischem Medium.

Zukunftsaussichten für HepG2-Zellen

Das Bestreben, das volle Potenzial der HepG2-Zelllinie auszuschöpfen, setzt sich mit bahnbrechenden Fortschritten bei der Steigerung der Expression von Cytochromen fort. Forscher untersuchen zudem die Möglichkeit dreidimensionaler Sphäroid-Zellkulturen, die ein physiologisch relevanteres System bieten. Die Stoffwechselaktivität, einschließlich der Cytochrome, ist in 3D-Sphäroid-HepG2-Modellen deutlich höher als in 2D-Zellen, was uns der Schaffung eines Modells näherbringt, das normale Hepatozyten widerspiegelt. Darüber hinaus kann die Erforschung der dynamischen Prozesse, die der fehlerhaften Verteilung von Zelloberflächenproteinen zugrunde liegen, den Weg für ein besseres Verständnis von Lebererkrankungen ebnen.