Células HaCaT: estudio de la biología y las enfermedades de la piel
Las células HaCaT se derivan de queratinocitos epidérmicos humanos y se utilizan habitualmente para estudiar la homeostasis epidérmica y las patologías asociadas. Estas células se consideran queratinocitos humanos inmortalizados espontáneamente, lo cual es digno de mención porque se derivaron de queratinocitos cutáneos normales sin sufrir crisis ni retraso en el crecimiento. Este origen único confiere a las células HaCaT un conjunto de propiedades genéticas y de crecimiento que difieren de otras líneas celulares. A pesar de mostrar un fenotipo transformado in vitro con propiedades clonogénicas en agar o plástico, la línea celular HaCaT sigue siendo no tumorigénica. Al ser la primera línea celular epitelial estable procedente de piel humana adulta que muestra una diferenciación normal, las células HaCaT constituyen una herramienta valiosa para investigar la regulación de la queratinización en células humanas. Estas células tienen una amplia gama de aplicaciones debido a su capacidad para proliferar y diferenciarse eficazmente in vitro.
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- Características de las células HaCaT
- Características genéticas y origen de las células HaCaT
- Cómo obtener células HaCaT en 5 sencillos pasos
- Aplicaciones de las células HaCaT
- Vídeos destacados: Explorando el mundo de las células HaCaT
Características de las células HaCaT
Las células HaCaT pueden cultivarse en condiciones de bajo contenido en calcio y tienen una apariencia fusiforme que carece de uniones estrechas entre células, al igual que las células primarias mantenidas en las mismas condiciones. En la epidermis normal, los queratinocitos se desarrollan a partir de células madre en la capa basal y avanzan a través de las capas espinosa y granular antes de llegar a la capa córnea y desquamarse al entorno. Este equilibrio estrictamente regulado entre la proliferación y la descamación da lugar a una renovación o cambio completo cada 28 días, un proceso complejo conocido como queratinización. Este proceso está altamente regulado e implica cambios marcados en la expresión génica, el diseño estructural y la actividad enzimática. Para el análisis in vitro e in vivo, las células HaCaT deben mantener las queratinas epidérmicas características de las capas diferenciadas de las células de la epidermis humana, que son esenciales para mantener la integridad estructural y la resistencia de la piel. Aunque pueden producirse alteraciones cromosómicas secuenciales en las células HaCaT, es posible que no estén relacionadas con problemas de diferenciación significativos y que, en cambio, demuestren la transformación espontánea de los queratinocitos adultos humanos in vitro.
Características genéticas y origen de las células HaCaT
Las células HaCaT son una línea celular de queratinocitos humanos inmortalizados espontáneamente, originadas en la piel adulta y que representan una vía evolutiva única. Estas células presentan mutaciones en ambos alelos del gen p53, lo cual es típico de las mutaciones inducidas por la radiación UV [3,4]. Además, se supone que las células HaCaT se han generado a partir de mutaciones del gen supresor de tumores p53, seguidas de la pérdida de genes de senescencia [5].
El gen supresor de tumores p53, conocido por su papel en la reparación del ADN y como guardián del genoma, induce la respuesta de la piel humana al daño en el ADN [4]. Se ha observado que las células HaCaT han perdido parcialmente su mecanismo de protección contra el daño en el ADN debido a la mutación in vivo del gen p53, lo que las hace susceptibles a la acumulación de cambios citogenéticos en respuesta a temperaturas de cultivo elevadas. Otro mecanismo de inmortalización de las células HaCaT implica un aumento de la actividad de la enzima telomerasa [7]. En las células normales, los telómeros se acortan continuamente con cada división celular hasta que se alcanza la senescencia celular. La telomerasa es un complejo enzimático celular especializado con actividad de transcriptasa inversa que mantiene estable la longitud de los telómeros. Por el contrario, las células HaCaT muestran una actividad de la telomerasa significativamente aumentada, lo que da lugar a una longitud de los telómeros bien mantenida. Estas observaciones confirman el papel de la telomerasa en el proceso de inmortalización de las células HaCaT.
Se han identificado tres translocaciones cromosómicas específicas que dan lugar a la pérdida de una copia de los brazos cromosómicos 3p, 4p y 9p, una ganancia de 9q y la formación de isocromosomas. La pérdida del brazo corto del cromosoma 3p puede conducir a la pérdida de genes de senescencia y a la inmortalización de las células HaCaT [8]. Las células HaCaT son hipodiploides y poseen cromosomas marcadores distintos y estables que representan su origen monoclonal. Las características y el origen de la línea celular HaCaT se confirmaron mediante huellas de ADN con marcadores minisatélites hipervariables [3-6].
Cómo cosechar células HaCaT en 5 sencillos pasos
- Retire el medio de cultivo y enjuague las células adheridas con 3-5 ml de PBS sin calcio ni magnesio para frascos T25 o 5-10 ml para frascos T75.
- Añada 1-2 ml de solución de EDTA al 0,05 % recién preparada por frasco T25, o 2,5 ml por frasco T75, asegurándose de que toda la lámina celular quede cubierta, e incube a 37 °C durante 10 minutos.
- Añada 1 ml de solución de tripsina/EDTA (0,05 %/0,025 %) recién preparada por frasco T25, o 2,5 ml por frasco T75, asegurándose de nuevo de que la capa celular quede completamente cubierta. Las células deberían desprenderse en 1-2 minutos.
- Detenga la actividad de la tripsina añadiendo un medio de cultivo celular que contenga FBS.
- Distribuya las células en nuevos frascos que contengan medio de cultivo celular fresco.
Aplicaciones de las células HaCaT
Las células HaCaT son una herramienta valiosa para el estudio de los queratinocitos [9]. Estas células inmortales funcionan como células preneoplásicas y pueden proporcionar información sobre los cambios implicados en la transformación maligna y neoplásica [10]. Los cultivos de células HaCaT en monocapa son esenciales para aplicaciones de análisis de toxicidad celular y de cicatrización de heridas in vitro. Las células HaCaT también pueden utilizarse para evaluar la toxicidad cutánea causada por diversos agentes y procesos neoplásicos o inflamatorios. Pueden utilizarse para analizar diferentes mecanismos de reacciones alérgicas cutáneas, los efectos de las especies reactivas del oxígeno y la irradiación por UV. Tras la estimulación, las células HaCaT pueden diferenciarse y expresar marcadores de diferenciación específicos, como la involucrina, K14 y K10. Las células HaCaT también se utilizan habitualmente como modelo para estudiar la fisiopatología de la homeostasis epidérmica [6].
Las células HaCaT conservan su capacidad para reconstituir una epidermis estructurada in vivo tras el trasplante, lo que da lugar a una estructura epidérmica estratificada que puede alternar entre un estado basal y uno diferenciado mediante cambios en la concentración de calcio en el medio. Estas células también permiten caracterizar varios procesos biológicos, como su uso como sistema modelo de la vitamina D y el metabolismo en la piel. Dado que las células HaCaT no son modificadas genéticamente, ofrecen una visión imparcial del amplio espectro de eventos genéticos iniciales en la piel humana.
Vídeos destacados: Explorando el mundo de las células HaCaT
«Migración de las células HaCaT»: Este vídeo muestra el proceso de migración celular en las células HaCaT. La migración celular es un proceso esencial para diversos procesos biológicos, como la cicatrización de heridas y la metástasis del cáncer. El vídeo muestra el movimiento de las células HaCaT bajo el microscopio, ofreciendo una representación visual de cómo migran estas células. Se observa la actividad de las células a medida que se desplazan de un lugar a otro, y el vídeo ilustra claramente los cambios que se producen en las células durante este proceso.
«Ensayo de arañazo realizado en células HaCaT»: Este vídeo muestra un ensayo de arañazo realizado en células HaCaT. El ensayo de rasguño es una técnica ampliamente utilizada para estudiar la migración celular y, en este caso, se emplea para analizar la migración de las células HaCaT. El vídeo muestra el proceso de creación de un rasguño en la superficie de una placa de cultivo celular, que luego se observa bajo el microscopio mientras las células HaCaT migran y cierran la brecha con el paso del tiempo.
«Crecimiento celular de queratinocitos HaCaT para experimentos de cicatrización de heridas»: Este vídeo muestra el proceso de crecimiento celular de los queratinocitos HaCaT para experimentos de cicatrización de heridas. Los queratinocitos HaCaT son una línea celular de uso común en estudios de cicatrización de heridas.
«Diferenciación de células HaCaT»: Este vídeo muestra los pasos necesarios para diferenciar las células HaCaT. Las células HaCaT pueden diferenciarse en diferentes tipos de células cutáneas. El vídeo muestra los cambios que experimentan las células HaCaT a medida que se diferencian, representando visualmente los diversos marcadores y características de la diferenciación. El proceso de diferenciación es fundamental para el funcionamiento normal de la piel, y el vídeo destaca las diferentes etapas de diferenciación por las que pasan las células HaCaT.
Referencias
- Angel P y Karin M: El papel de Jun, Fos y el complejo AP-1 en la proliferación y transformación celular. Biochim Biophys Acta 1072:129-157, 1991 Argyris TS: La regulación del crecimiento hiperplásico epidérmico. Crit Rev Toxicol 9:151-200, 1981
- Baden HP, Kubilus J, Kvedar JC, Steinberg ML, Wolman SR: Aislamiento y caracterización de una línea de queratinocitos humanos de larga vida surgida espontáneamente (NM-1). In Vitro Cell Dev Biol 23(3):205-13, 1987
- Lehmann TA, Modali R, Boukamp P, Stanek J, Bennett WP, Welsh JA, Metcalf RA, Stampfer MR, Fusenig NE, Rogan EM, Harriss CC: Mutaciones del p53 en líneas celulares epiteliales humanas inmortalizadas. Carcinogenesis 14:833-839, 1993
- Ziegler A-M, Leffell DJ, Kunala S, Sharma HW, Gailani M, Simon JA, Halperin AJ, Baden HP, Shapiro PE, Bale AE, Brash DE: Puntos calientes de mutación debidos a la luz solar en el gen p53 del cáncer de piel no melanoma. Proc Natl Acad Sci USA 90:4216-4220, 1993
- Fusenig NE, Boukamp P. Etapas múltiples y alteraciones genéticas en la inmortalización, la transformación maligna y la progresión tumoral de los queratinocitos de la piel humana. Mol Carcinog. 1998;23(3):144-158.
- Harle-Bachor C, Boukamp P: Actividad de la telomerasa en la capa basal regenerativa de la epidermis de la piel humana y en queratinocitos cutáneos inmortales y derivados de carcinomas. Proc Natl Acad Sci USA 93:6476-81, 1996
- Colombo I, Sangiovanni E, Maggio R, et al. Las células HaCaT como modelo fiable de diferenciación in vitro para analizar la respuesta inflamatoria/reparadora de los queratinocitos humanos. Mediators Inflamm. 2017;2017:7435621.
- Boukamp, P. et al. Queratinización normal en una línea celular de queratinocitos humanos aneuploides inmortalizados espontáneamente. J. Cell Biol. 106, 1996, 761–771.
- Gibbs, Graham: Análisis de datos cualitativos. El kit de investigación cualitativa de Sage. Londres: Sage 978-0-7619-4980-0.
- Hedrick TE, Bickman L, Rog DJ. 1993. Diseño de la investigación aplicada: una guía práctica. Sage: Londres
- Boukamp P., Petrussevska R. T., Breitkreutz D., Hornung J., Markham A., Fusenig N. E. «Keratinización normal en una línea celular de queratinocitos humanos aneuploides inmortalizados espontáneamente». Cell Biol. (1988); 106:761–771.