Κυτταρική σειρά Calu-3

Τα κύτταρα Calu-3 αποτελούν μια κυτταρική σειρά επιθηλιακών κυττάρων των αεραγωγών ανθρώπινης προέλευσης που αντιπροσωπεύει το μη μικροκυτταρικό καρκίνωμα του πνεύμονα. Χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιοϊατρική έρευνα, η οποία περιλαμβάνει τη μελέτη της βιολογίας του καρκίνου του πνεύμονα, των αναπνευστικών παθήσεων, των αλληλεπιδράσεων ξενιστή-παθογόνου και της μεταφοράς φαρμάκων στους αεραγωγούς. Επιπλέον, χρησιμοποιούνται για την ανάπτυξη θεραπειών για διάφορες αναπνευστικές διαταραχές.

Προέλευση και γενικά χαρακτηριστικά των κυττάρων Calu-3

Οι βασικές πληροφορίες που χρειάζεστε για μια κυτταρική σειρά είναι η προέλευσή της και τα γενικά χαρακτηριστικά της. Αυτές θα σας βοηθήσουν να αποφασίσετε πώς θα τη χρησιμοποιήσετε στην ερευνητική σας εργασία. Αυτή η ενότητα θα σας βοηθήσει να μάθετε αυτές τις απαραίτητες πληροφορίες σχετικά με την κυτταρική σειρά Calu-3. Θα περιλαμβάνει: Τι είναι η κυτταρική σειρά CALU-3; Ποια είναι η μορφολογία των κυττάρων Calu-3; Ποια είναι η προέλευση των κυττάρων Calu-3;

• Τα κύτταρα Calu-3 προήλθαν από την πλευρική συλλογή (θέση μετάστασης) ενός λευκού άνδρα (25 ετών) με αδενοκαρκίνωμα του πνεύμονα. Η κυτταρική σειρά δημιουργήθηκε το 1975 από τους Jorgen Fogh και Germain Trempe του Memorial Sloan Kettering Cancer Center.
• Τα κύτταρα Calu-3 παρουσιάζουν επιθηλιακή μορφολογία.
• Το μέγεθος των κυττάρων Calu-3 κυμαίνεται από 8-9 έως 20 μικρά σε διάμετρο.
• Φέρουν μεταλλάξεις στα γονίδια K-RAS (G13D), TP53 και CDKN2A και εκφράζουν τον EGFR φυσικού τύπου.

A549 έναντι Calu-3

Τα κύτταρα A549 και Calu-3 είναι κυτταρικές σειρές ανθρώπινου αδενοκαρκινώματος του πνεύμονα, αλλά παρουσιάζουν διακριτά χαρακτηριστικά. Η κύρια διαφορά μεταξύ των κυτταρικών μοντέλων Calu-3 και A549 είναι το πάχος του στρώματος βλέννας. Τα κύτταρα Calu-3 σχηματίζουν ένα λεπτότερο στρώμα βλέννας, προσομοιώνοντας έτσι το επιθήλιο των εγγύς αεραγωγών. Από την άλλη πλευρά, τα κύτταρα A549 στερούνται αυτού του χαρακτηριστικού και είναι πιο κατάλληλα για την αναπαράσταση της φυσιολογικής δομής της άπω αναπνευστικής οδού [1].

Κυτταρική σειρά Calu-3: Πληροφορίες για την καλλιέργεια

Αυτή η ενότητα θα σας βοηθήσει να γνωρίσετε τα βασικά σημεία για την καλλιέργεια της κυτταρικής σειράς Calu-3. Εδώ θα συζητήσουμε: Ποιος είναι ο χρόνος διπλασιασμού των κυττάρων Calu-3; Ποιο είναι το μέσο καλλιέργειας των κυττάρων Calu-3; Ποιο είναι το πρωτόκολλο καλλιέργειας των κυττάρων Calu-3; Πώς καλλιεργούνται τα κύτταρα Calu-3;

Βασικά σημεία για την καλλιέργεια των κυττάρων Calu-3

Χρόνος διπλασιασμού:

Ο χρόνος διπλασιασμού των κυττάρων Calu-3 είναι περίπου 35 ώρες.

Προσκολλητικά ή σε εναιώρημα:

Τα Calu-3 είναι μια προσκολλητική κυτταρική σειρά αδενοκαρκινώματος του πνεύμονα.

Αναλογία υποκαλλιέργειας:

Η αναλογία υποκαλλιέργειας για τη κυτταρική σειρά Calu-3 είναι 1:2 έως 1:4. Για την υποκαλλιέργεια, τα κύτταρα ξεπλένονται με 1 x φωσφορικό ρυθμιστικό διάλυμα (PBS) και επωάζονται με Accutase (διάλυμα μεταφοράς) σε θερμοκρασία περιβάλλοντος για περίπου 10 λεπτά. Στη συνέχεια, προστίθεται φρέσκο καλλιεργητικό μέσο και τα αποκολλημένα κύτταρα φυγοκεντρίζονται. Το ίζημα των κυττάρων επαναδιαλύεται προσεκτικά και τα κύτταρα μεταφέρονται σε φιάλη που περιέχει φρέσκο καλλιεργητικό μέσο για ανάπτυξη.

Μέσο ανάπτυξης:

Για την καλλιέργεια των κυττάρων Calu-3 χρησιμοποιείται μέσο EMEM που περιέχει 10% FBS, 2 mM L-γλουταμίνη, 1,5 g/L NaHCO3, EBSS, 1 mM πυρουβικό νάτριο και NEAA. Το μέσο καλλιέργειας των κυττάρων Calu-3 πρέπει να αντικαθίσταται 2 έως 3 φορές την εβδομάδα.

Συνθήκες ανάπτυξης:

Τα κύτταρα Calu-3 καλλιεργούνται σε υγρανόμενο επωαστήρα σε θερμοκρασία 37°C και με παροχή 5% CO2.

Αποθήκευση:

Τα κατεψυγμένα κύτταρα πρέπει να αποθηκεύονται στην ατμοσφαιρική φάση υγρού αζώτου ή σε θερμοκρασία κάτω των -150 °C, προκειμένου να διασφαλιστεί η βιωσιμότητα των κυττάρων μακροπρόθεσμα.

Διαδικασία κατάψυξης και μέσο:

Για την κατάψυξη της κυτταρικής σειράς Calu-3 των πνευμόνων χρησιμοποιούνται κυρίως τα μέσα κατάψυξης CM-1 ή CM-ACF. Για τη διατήρηση της βιωσιμότητας των κυττάρων και την αποφυγή οποιουδήποτε σοκ, τα κύτταρα υποβάλλονται σε μια διαδικασία αργής κατάψυξης, η οποία επιτρέπει μείωση της θερμοκρασίας μόνο κατά 1 °C ανά λεπτό.

Διαδικασία απόψυξης:

Τα κύτταρα αποψύχονται τοποθετώντας το φιαλίδιο σε υδατόλουτρο προρυθμισμένο στους 37 °C για περίπου 1 λεπτό ή έως ότου απομείνει ένας μικρός σβώλος πάγου. Προστίθεται φρέσκο καλλιεργητικό μέσο και τα κύτταρα φυγοκεντρίζονται για την απομάκρυνση των συστατικών του μέσου κατάψυξης. Στη συνέχεια, το ίζημα των κυττάρων επαναδιαλύεται και τα κύτταρα μεταφέρονται σε νέα φιάλη που περιέχει μέσο ανάπτυξης.

Επίπεδο βιοασφάλειας:

Για τον χειρισμό της κυτταρικής σειράς Calu-3 είναι απαραίτητες εργαστηριακές συνθήκες βιοασφάλειας επιπέδου 1.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των κυττάρων Calu-3

Όπως και άλλες ανθρώπινες κυτταρικές σειρές, τα κύτταρα Calu-3 έχουν τα δικά τους πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Εδώ, θα συζητήσουμε μερικά σημαντικά από αυτά.

Πλεονεκτήματα

• Μοντέλο επιθηλίου των αεραγωγών in vitro:

  Στην αναπνευστική έρευνα, τα κύτταρα Calu-3 χρησιμεύουν ως ένα αποτελεσματικό in vitro μοντέλο για το επιθήλιο των αεραγωγών. Αντικατοπτρίζουν τα χαρακτηριστικά του ανθρώπινου βλεννογόνου των αεραγωγών, επιτρέποντας τη διεξαγωγή ερευνών σχετικά με τη μεταφορά φαρμάκων, τη μελέτη της αλληλεπίδρασης ξενιστή-παθογόνου και την παραγωγή βλεννίνης.

• Πολωποίηση:

  Τα κύτταρα Calu-3 σχηματίζουν πολωμένες μονοστρωματικές επιφάνειες, γεγονός που τα καθιστά ευρέως χρησιμοποιούμενα για τη διερεύνηση της μεταφοράς φαρμάκων και των αλληλεπιδράσεων ξενιστή-παθογόνου σε ένα πιο ρεαλιστικό πλαίσιο.

Μειονεκτήματα

• Καρκινική κυτταρική σειρά:

  Τα κύτταρα Calu-3 προέρχονται από αδενοκαρκίνωμα του πνεύμονα, οπότε είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι ενδέχεται να μην αντιπροσωπεύουν πλήρως τον υγιή πνευμονικό ιστό. Οι ερευνητές θα πρέπει να το λαμβάνουν υπόψη όταν τα χρησιμοποιούν ως μοντέλο σε μελέτες.

Εφαρμογές της κυτταρικής σειράς Calu-3 στην έρευνα

Η Calu-3 προσφέρει διάφορες εφαρμογές στη βιοϊατρική έρευνα. Αυτή η ενότητα του άρθρου θα ρίξει φως σε μερικές από τις πιο ελπιδοφόρες.

• Μελέτες αναπνευστικών παθήσεων: Τα πνευμονικά κύτταρα Calu-3 χρησιμοποιούνται για τη διερεύνηση διαφόρων αναπνευστικών παθήσεων ή διαταραχών, όπως για παράδειγμα η κυστική ίνωση, το άσθμα και η χρόνια αποφρακτική πνευμονοπάθεια (ΧΑΠ). Μια μελέτη της Chiara Papi και των συνεργατών της διερεύνησε την επίδραση του πεπτιδικού νουκλεϊκού οξέος (PNA) κατά του miR-101-3p στη στόχευση του miRNA-101-3p, χρησιμοποιώντας το in vitro μοντέλο κυστικής ίνωσης Calu-3. Η μελέτη διαπίστωσε ότι η θεραπεία με PNA τείνει να αυξάνει την έκφραση του γονιδίου του ρυθμιστή διαμεμβρανικής αγωγιμότητας της κυστικής ίνωσης (CFTR), υποδηλώνοντας μια πιθανή θεραπευτική στρατηγική για την κυστική ίνωση και τις συναφείς διαταραχές [2].
• Ανάπτυξη φαρμάκων: Τα κύτταρα Calu-3 χρησιμεύουν ως μοντέλο για τη δοκιμή και την ανάπτυξη φαρμάκων για διάφορες αναπνευστικές παθήσεις. Επιπλέον, τα κύτταρα αυτά χρησιμοποιούνται επίσης στη μελέτη της μεταφοράς φαρμάκων μέσω του επιθηλίου των αεραγωγών. Για παράδειγμα, έρευνα που διεξήχθη το 2021 διερεύνησε την αντιιική δράση του φυτικού εκχυλίσματος Andrographis paniculata και της βιοδραστικής ουσίας ανδρογραφολίδης που περιέχει, στην λοίμωξη των κυττάρων Calu-3 από τον SARS-CoV-2 [3].
• Αλληλεπιδράσεις ξενιστή-παθογόνου: Τα κύτταρα Calu-3 είναι ιδανικά για τη μελέτη της αλληλεπίδρασης των παθογόνων με το επιθήλιο των αεραγωγών, συμβάλλοντας στην κατανόηση αναπνευστικών λοιμώξεων όπως το SARS-CoV-2. Για παράδειγμα, ο Byoung Kwon Park και οι συνεργάτες του εξέτασαν τις αντιδράσεις των κυττάρων Calu-3 και Vero καθώς και την παραγωγή του ιού σε απόκριση στη μόλυνση από τον SARS-CoV-2 [4].

5. Κύτταρα Calu-3: Ερευνητικές δημοσιεύσεις

Ακολουθούν μερικές ενδιαφέρουσες και συχνά αναφερόμενες ερευνητικές μελέτες που αφορούν τα κύτταρα Calu-3:

Το μόριο απελευθέρωσης μονοξειδίου του άνθρακα-2 (CORM-2) αναστέλλει τον πολλαπλασιασμό, τη μετανάστευση και την εισβολή, και προάγει την απόπτωση στα κύτταρα Calu-3 του μη μικροκυτταρικού καρκίνου του πνεύμονα

Η μελέτη αυτή δημοσιεύθηκε στο περιοδικό «European Review for Medical and Pharmacological Sciences» το 2018. Η έρευνα κατέληξε στο συμπέρασμα ότι τα μόρια που απελευθερώνουν μονοξείδιο του άνθρακα-2 (CORM-2) προάγουν την απόπτωση των κυττάρων του μη μικροκυτταρικού καρκίνου του πνεύμονα (Calu-3) και αναστέλλουν τον πολλαπλασιασμό, τη μετανάστευση και την εισβολή τους.

Τα επιθηλιακά κύτταρα Calu-3 εμφανίζουν διαφορετικές ανοσολογικές αντιδράσεις και αντιδράσεις του επιθηλιακού φραγμού σε σύγκριση με τα πρόσφατα απομονωμένα πρωτογενή ρινικά επιθηλιακά κύτταρα in vitro

Η εν λόγω έρευνα, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό «Clinical and Translational Allergy» (2018), συνέκρινε τις ανοσολογικές αντιδράσεις και τις αντιδράσεις του επιθηλιακού φραγμού της κυτταρικής σειράς Calu-3 με αυτές των πρόσφατα καλλιεργημένων πρωτογενών ρινικών επιθηλιακών κυττάρων.

Η κινίνη αναστέλλει τη μόλυνση ανθρώπινων κυτταρικών σειρών από τον SARS-CoV-2

Αυτό το άρθρο στο περιοδικό «Viruses» (2021) πρότεινε την κινίνη ως πιθανή θεραπεία για τη λοίμωξη από τον SARS-CoV-2, αξιολογώντας την επίδρασή της σε διάφορες κυτταρικές σειρές που είχαν μολυνθεί από τον ιό, όπως η Calu-3.

Τα υψηλά επίπεδα D-γλυκόζης επάγουν την έκφραση του ACE2 μέσω του GLUT1 στην ανθρώπινη κυτταρική σειρά επιθηλιακών κυττάρων των αεραγωγών Calu-3

Αυτή η έρευνα στο BMC Molecular and Cell Biology (2022) πρότεινε ότι τα υψηλά επίπεδα D-γλυκόζης ενθαρρύνουν την έκφραση του ACE2 στα κύτταρα Calu-3 μέσω της ρύθμισης του γονιδίου GLUT1.

Το Dolosigranulum pigrum ρυθμίζει την ανοσία έναντι του SARS-CoV-2 στα αναπνευστικά επιθηλιακά κύτταρα

Αυτό το άρθρο στο περιοδικό Pathogens (2021) διερεύνησε τις ανοσορυθμιστικές επιδράσεις του Dolosigranulum pigrum 040417 στα επιθηλιακά κύτταρα των πνευμόνων. Επιπλέον, διερεύνησε το δυναμικό αυτού του ανοσοβιοτικού βακτηρίου στην προστασία έναντι της λοίμωξης από τον SARS-CoV-2.

Πηγές για τα κύτταρα Calu-3: Πρωτόκολλα, βίντεο και άλλα

Υπάρχουν πολλές διαδικτυακές πηγές σχετικά με τα κύτταρα Calu-3, οι οποίες περιλαμβάνουν πληροφορίες σχετικά με την καλλιέργεια και τη μεταμόλυνση των κυττάρων.

• Πρωτόκολλο μεταμόλυνσης κυττάρων Calu-3: Αυτή η πηγή παρέχει βασικές γνώσεις σχετικά με τη μεταμόλυνση των κυττάρων Calu-3.
• Μεταφορά γονιδίων στα κύτταρα Calu-3: Αυτό το εκπαιδευτικό βίντεο αποτελεί έναν αναλυτικό οδηγό για την εκμάθηση του πρωτοκόλλου μεταφοράς γονιδίων στα κύτταρα Calu-3 in vitro.

Το πρωτόκολλο καλλιέργειας κυττάρων Calu-3 αναφέρεται εδώ.

• Κύτταρα Calu-3: Αυτό το έγγραφο περιλαμβάνει πληροφορίες σχετικά με το μέσο καλλιέργειας των κυττάρων Calu-3 και το πρωτόκολλο υποκαλλιέργειας ή μεταμόσχευσης.

Αναφορές

1. Wiese-Rischke, C., R.S. Murkar και H. Walles, «Βιολογικά μοντέλα των κατώτερων ανθρώπινων αεραγωγών – Προκλήσεις και ειδικές απαιτήσεις των ανθρώπινων τρισδιάστατων μοντέλων φραγμού για τη βιοϊατρική έρευνα». Pharmaceutics, 2021. 13(12).
2. Fabbri, E., et al., Η θεραπεία των ανθρώπινων επιθηλιακών κυττάρων των αεραγωγών Calu-3 με ένα πεπτίδιο-νουκλεϊκό οξύ (PNA) που στοχεύει το μικροRNA miR-101-3p σχετίζεται με αυξημένη έκφραση του γονιδίου του ρυθμιστή διαμεμβρανικής αγωγιμότητας της κυστικής ίνωσης (). European Journal of Medicinal Chemistry, 2021. 209: σ. 112876.
3. Sa-Ngiamsuntorn, K., et al., Αντι-SARS-CoV-2 δράση του εκχυλίσματος Andrographis paniculata και του κύριου συστατικού του, της ανδρογραφολίδης, σε ανθρώπινα επιθηλιακά κύτταρα των πνευμόνων και αξιολόγηση της κυτταροτοξικότητας σε αντιπροσωπευτικά κύτταρα σημαντικών οργάνων. Journal of natural products, 2021. 84(4): σ. 1261-1270.
4. Park, B.K., et al., Διαφορετική σηματοδότηση και παραγωγή ιών σε κύτταρα Calu-3 και Vero κατά τη μόλυνση από τον SARS-CoV-2. Biomol Ther (Seoul), 2021. 29(3): σ. 273-281.