Κύτταρα HepG2 - Μια πηγή έρευνας για τον καρκίνο του ήπατος

Το Hep-G2 είναι μια ανθρώπινη κυτταρική σειρά καρκίνου του ήπατος που προέρχεται από τον ηπατικό ιστό ενός 15χρονου Καυκάσιου άνδρα με ηπατοκυτταρικό καρκίνωμα. Τα κύτταρα αυτά χρησιμοποιούνται συχνά σε μελέτες μεταβολισμού φαρμάκων και ηπατοτοξικότητας. Αν και τα κύτταρα HepG2 έχουν υψηλούς ρυθμούς πολλαπλασιασμού και επιθηλιοειδή εμφάνιση, είναι μη καρκινικά και εκτελούν διάφορες διαφοροποιημένες ηπατικές λειτουργίες. Το 1975, οι ερευνητές προήλθαν από κύτταρα HepG2 από ηπατοκυτταρικό καρκίνωμα, καθιστώντας την την πρώτη ηπατική κυτταρική σειρά που παρουσιάζει τα κρίσιμα χαρακτηριστικά των ηπατοκυττάρων. Σε αντίθεση με την προηγουμένως καθιερωμένη κυτταρική σειρά SK-Hep1, η οποία στερείται βασικών ηπατικών κυτταρικών δεικτών, τα κύτταρα HepG2 μπορούν να εκκρίνουν διάφορες πρωτεΐνες πλάσματος και παρέχουν ένα πολύτιμο μοντέλο για τη μελέτη της ενδοκυτταρικής δυναμικής των περιοχών της κυτταρικής επιφάνειας στα ανθρώπινα ηπατοκύτταρα. Τα κύτταρα αυτά παρουσιάζουν μορφολογία που μοιάζει με επιθηλιακή, έχουν πρότυπο αριθμό χρωμοσωμάτων 55 και μπορούν να διεγερθούν με ανθρώπινη αυξητική ορμόνη

Επισκόπηση των κυττάρων ηπατοκυτταρικού καρκινώματος HepG2 στην έρευνα για το ήπαρ

Τα κύτταρα HepG2, που προέρχονται από ανθρώπινο ηπάτωμα, έχουν γίνει ένα ανεκτίμητο εργαλείο για την έρευνα των λειτουργιών και των ασθενειών του ήπατος, συμπεριλαμβανομένου του ηπατοκυτταρικού καρκινώματος. Αυτές οι ηπατικές κυτταρικές σειρές παρέχουν γνώσεις σχετικά με τις κυτταρικές αποκρίσεις των ανθρώπινων ηπατοκυττάρων υπό διάφορες πειραματικές συνθήκες. Η χρήση πλασμιδίων αναφορών λουσιφεράσης στα κύτταρα HepG2 έχει αποδειχθεί ιδιαίτερα αποτελεσματική για την παρακολούθηση της γονιδιακής έκφρασης και των κυτταρικών μεταμολύνσεων, οι οποίες είναι θεμελιώδεις στη μεταβολική έρευνα, όπως η μελέτη των επιδράσεων της αιθανόλης στα ηπατικά κύτταρα

Μελέτες ιογενών λοιμώξεων και ηπατικών παθήσεων με χρήση κυττάρων HepG2

Οι αθάνατες ηπατικές καρκινικές κυτταρικές σειρές όπως οι HepG2 και Huh7 είναι απαραίτητες για τη μελέτη των ιογενών λοιμώξεων, αποδεικνύοντας τον πλήρη κυτταρικό κύκλο αναπαραγωγής της ηπατίτιδας D (HDV) και την έκφραση της ηπατίτιδας Β (HBV) [5,6]. Παράλληλα, οι κυτταρικές σειρές HepaRG διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στη διαλεύκανση των μηχανισμών εισόδου του HBV [7]. Τα κύτταρα HepG2 χρησιμοποιούνται επίσης για τη διερεύνηση ποικίλων ανθρώπινων ηπατικών νόσων, από γενετικές καταστάσεις όπως η προοδευτική οικογενής ενδοηπατική χολόσταση (PFIC) και το σύνδρομο Dubin-Johnson έως περιβαλλοντικές και διατροφικές μελέτες που σχετίζονται με κυτταροτοξικούς και γονοτοξικούς παράγοντες, καθώς και στην έρευνα για τη στόχευση φαρμάκων και την ηπατοκαρκινογένεση [8,9]. Η χρήση τους επεκτείνεται σε δοκιμές με συσκευές βιοτεχνητού ήπατος

Αλληλεπιδράσεις των κυττάρων HepG2 με βιοϋλικά στη μηχανική ιστών

Η αλληλεπίδραση των κυττάρων HepG2 με διάφορα βιοϋλικά είναι κομβικής σημασίας στη μηχανική ιστών. Τεχνικές όπως η τεχνική του κολλοειδούς καθετήρα βοηθούν στην κατανόηση αυτών των αλληλεπιδράσεων με τη μέτρηση των ιδιοτήτων προσκόλλησης των κυττάρων, οι οποίες είναι ζωτικής σημασίας για τον προσδιορισμό της βιωσιμότητας των κυττάρων για την ανάπτυξη ικριωμάτων και ακριβών μοντέλων ηπατικού ιστού

Συμπεριφορά κυττάρων και καινοτομίες σε μοντέλα με βάση το HepG2

Η μελέτη της συμπεριφοράς των κυττάρων σε μοντέλα με βάση το HepG2 είναι ζωτικής σημασίας για την έρευνα των ηπατικών παθήσεων. Οι εξελίξεις στις τρισδιάστατες καλλιέργειες σφαιροειδών κυττάρων οδήγησαν στη δημιουργία σφαιροειδών κυττάρων HepG2, προσφέροντας ένα πιο φυσιολογικά σχετικό μοντέλο που αντικατοπτρίζει στενά τα φυσιολογικά ηπατοκύτταρα. Αυτά τα τρισδιάστατα μοντέλα, με αυξημένη μεταβολική δραστηριότητα, είναι ενδεικτικά της δυνατότητας των κυττάρων HepG2 να χρησιμεύσουν ως μοντέλο για το ηπατοβλάστωμα και είναι σημαντικά στην έρευνα για τη θεραπεία του καρκίνου, ιδίως για την προσομοίωση των ηπατικών όγκων και τη δοκιμή νέων θεραπευτικών προσεγγίσεων [10-12]

Σύγκριση και χαρακτηριστικά του HepG2 μεταξύ άλλων κυτταρικών σειρών όγκων

Η HepG2 είναι μία από τις πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες κυτταρικές σειρές ηπατικών όγκων, η οποία επιλέχθηκε για τις ευρείες εφαρμογές της στην επιστημονική έρευνα μεταξύ περίπου 40 διαθέσιμων κυτταρικών σειρών ηπατικών όγκων [13]. Παρά την αδύναμη ή απούσα έκφραση ορισμένων ενζύμων του κυτοχρώματος P450 σε σύγκριση με τα φυσιολογικά ηπατοκύτταρα, το μεταβολικό προφίλ της HepG2 έχει οδηγήσει σε προσπάθειες τροποποίησης της κυτταρικής σειράς για καλύτερες μελέτες μεταβολισμού φαρμάκων [13]. Σε σύγκριση με καρκινικές κυτταρικές σειρές όπως οι MCF7, PC3, 143B και HEK293, τα κύτταρα HepG2 παρουσιάζουν μοναδικά προφίλ περιεκτικότητας σε αμινοξέα που επηρεάζουν σημαντικά τη σύνθεση και την έκκριση πρωτεϊνών, αναδεικνύοντας τα μοναδικά μεταβολικά μονοπάτια τους [14]

Εξερευνώντας την έρευνα για την ηπατική νόσο με το HepG2

Υποκαλλιέργεια κυττάρων HepG2

Ακολουθούν πέντε βήματα για την απομάκρυνση των προσκολλημένων κυττάρων από φιάλες κυτταροκαλλιέργειας με τη χρήση της Accutase:

1. Αφαιρέστε το μέσο από τη φιάλη κυτταροκαλλιέργειας και ξεπλύνετε τα προσκολλημένα κύτταρα χρησιμοποιώντας PBS χωρίς ασβέστιο και μαγνήσιο. Χρησιμοποιήστε 3-5 ml PBS για φιάλες T25 και 5-10 ml για φιάλες T75.
2. Προσθέστε Accutase στη φιάλη κυτταροκαλλιέργειας, χρησιμοποιώντας 1-2 ml ανά φιάλη T25 και 2,5 ml ανά φιάλη T75. Βεβαιωθείτε ότι η Accutase καλύπτει ολόκληρο το κυτταρικό φύλλο.
3. Επωάστε τη φιάλη σε θερμοκρασία δωματίου για 8-10 λεπτά.
4. Ανασυσσωματώστε προσεκτικά τα κύτταρα με μέσο, χρησιμοποιώντας 10 ml φρέσκου μέσου.
5. Φυγοκεντρίστε τα ανασυγκεντρωμένα κύτταρα για 5 λεπτά στα 300xg, επαναδιαλύστε τα σε φρέσκο μέσο και διανείμετε τα σε νέες φιάλες που περιέχουν φρέσκο μέσο.

Μελλοντικές προοπτικές για τα κύτταρα HepG2

Η αναζήτηση για την πλήρη αξιοποίηση των δυνατοτήτων της κυτταρικής σειράς HepG2 συνεχίζεται με την πρωτοποριακή πρόοδο στην αύξηση της έκφρασης των κυτοχρωμάτων. Οι ερευνητές διερευνούν επίσης τη δυνατότητα τρισδιάστατων καλλιεργειών σφαιροειδών κυττάρων, οι οποίες προσφέρουν ένα πιο φυσιολογικά σχετικό σύστημα. Η μεταβολική δραστηριότητα, συμπεριλαμβανομένων των κυτοχρωμάτων, είναι αξιοσημείωτα υψηλότερη στα τρισδιάστατα σφαιροειδή μοντέλα HepG2 από ό,τι στα δισδιάστατα κύτταρα, φέρνοντάς μας πιο κοντά στη δημιουργία ενός μοντέλου που αντικατοπτρίζει τα φυσιολογικά ηπατοκύτταρα. Επιπλέον, η διερεύνηση των δυναμικών διεργασιών που διέπουν τη λανθασμένη κατανομή των πρωτεϊνών της κυτταρικής επιφάνειας μπορεί να ανοίξει το δρόμο για την καλύτερη κατανόηση των ηπατικών ασθενειών

Κύτταρα HepG2: HepGep: Κατανόηση του ρόλου και των διακρίσεων τους στη βιοϊατρική έρευνα - Συχνές ερωτήσεις

Αναφορές

1. Vyas, R.C., Darroudi, F., Natarajan, A.T. Radiation-induced chromosomal breakage and rejoining in interphase-metaphase chromosomes of human lymphocytes, Mutat Res, 1991; 249(1):29-35.
2. Woodfield, S.E., Shi, Y., Patel, R.H., Chen, Z., Shah, A.P., Srivastava, R.K., Whitlock, R.S., Ibarra, A.M., Larson, S.R., Sarabia, S.F., et al. MDM4 Inhibition: Μια νέα θεραπευτική στρατηγική για την επανενεργοποίηση του P53 στο ηπατοβλάστωμα. Sci. Rep. 2021, 11, 2967.
3. Hussain, S.P., Schwank, J., Staib, F., Wang, X.W., Harris, C.C. TP53 Mutations and hepatocellular Carcinoma: Insights into the Etiology and Pathogenesis of Liver Cancer. Oncogene 2004.
4. Schicht, G., Seidemann, L., Haensel, R., Seehofer, D., Damm, G. Critical Investigation of the Usability of Hepatoma Cell Lines HepG2 and Huh7 as Models for the Metabolic Representation of Resectable Hepatocellular Carcinoma. Cancers 2022, 14(17), 4227.
5. Verrier, E.R., Colpitts, C.C., Schuster, C., Zeisel, M.B., Baumert, T.F. Μοντέλα κυτταροκαλλιέργειας για τη διερεύνηση της λοίμωξης από τον ιό της ηπατίτιδας Β και D. Viruses 2016, 8, 261.
6. Verrier, E.R., Colpitts, C.C., Bach, C., Heydmann, L., Weiss, A., Renaud, M., Durand, S.C., Habersetzer, F., Durantel, D., AbouJaoudé, G., et al. A Targeted Functional RNA Interference screen Uncovers Glypican 5 as an Entry Factor for Hepatitis B and D Viruses. Hepatology 2016, 63, 35-48.
7. Gripon, P., Rumin, S., Urban, S., Le Seyec, J., Glaise, D., Cannie, I., Guyomard, C., Lucas, J., Trepo, C., Guguen-Guillouzo, C. Infection of a Human Hepatoma Cell Line by Hepatitis B Virus. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2002, 99, 15655-15660.
8. Mersch-Sundermann, V., Knasmüller, S., Wu, X.J., Darroudi, F., Kassie, F. Χρήση μιας ανθρώπινης κυτταρικής σειράς ηπατικών κυττάρων για την ανίχνευση κυτταροπροστατευτικών, αντιγονοτοξικών και κογονοτοξικών παραγόντων. Τοξικολογία. 2004; 198(1-3): 329-340.
9. Fanelli, A. HepG2 (ηπατοκυτταρικό καρκίνωμα του ήπατος): κυτταρική καλλιέργεια. HepG2. Ανακτήθηκε στις 3 Δεκεμβρίου 2017.
10. Xuan, J., Chen, S., Ning, B., Tolleson, W.H., Guo, L. Development of HepG2-Derived Cells Expressing Cytochrome P450s for Assessing Metabolism-Associated Drug-Induced Liver Toxicity. Physiol. Behav. 2017, 176, 139-148.
11. Ooka, M., Lynch, C., Xia, M. Application of in vitro Metabolism Activation in High-Throughput Screening. Int. J. Mol. Sci. 2020, 21, 8182.
12. Huang, L., Coughtrie, M.W.H., Hsu, H. Down-Regulation of Dehydroepiandrosterone Sulfotransferase Gene in Human Hepatocellular Carcinoma. Mol. Cell. Endocrinol.
13. Zhu, Z., Hao, X., Yan, M., et al. Cancer stem/progenitor cells are highly enriched in CD133 + CD44 + population in hepatocellular carcinoma. Int J Cancer. 2010; 126:2067-2078.
14. Arbus, C., Benyamina, A., Llorca, P.-M., Baylé, F., Bromet, N., Massiere, F., Garay, R.P., Hameg, A. Characterization of human cytochrome P450 enzymes involved in the metabolism of cyamemazine. Eur J Pharm Sci. 2007 Dec;32(4-5):357-66.