Células HaCaT - Exploración de la biología y las enfermedades de la piel
Las célulasHaCaT derivan de queratinocitos epidérmicos humanos y se utilizan habitualmente para explorar la homeostasis epidérmica y las patologías asociadas. Estas células se consideran queratinocitos humanos espontáneamente inmortalizados, lo cual es digno de mención porque se derivaron de queratinocitos cutáneos normales sin sufrir crisis ni retraso del 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 de piel humana adulta que muestra una diferenciación normal, las células HaCaT son 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.
- Características de las células HaCaT
- Características genéticas y origen de las células HaCaT
- Cómo cosechar células HaCaT en 5 sencillos pasos
- Aplicaciones de las células HaCaT
- Vídeos destacados: Explorando el Mundo de las Células HaCaT
1.características de las células HaCaT
Las células HaCaT pueden cultivarse en condiciones de bajo nivel de calcio y tienen un aspecto fusiforme que carece de uniones herméticas célula a célula, como 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 progresan a través de las capas espinosa y granular antes de alcanzar la capa córnea y descamar al medio ambiente. Este equilibrio estrechamente regulado entre proliferación y descamación da lugar a una renovación o cambio completo cada 28 días, un proceso complejo conocido como queratinización. Este proceso está muy 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 vinculadas a problemas de diferenciación significativos y que, en cambio, demuestren la transformación espontánea de los queratinocitos humanos adultos in vitro.
2.características genéticas y origen de las células HaCaT
Las células HaCaT son una línea celular de queratinocitos humanos espontáneamente inmortalizados que se originan en la piel adulta y representan una vía evolutiva única. Estas células poseen mutaciones en ambos alelos del gen p53, lo que es típico de las mutaciones inducidas por la radiación UV [3,4]. Además, se supone que las células HaCaT se han generado por 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 del ADN [4]. Se ha observado que las células HaCaT han perdido en parte su mecanismo de protección frente al daño del ADN debido a la mutación in vivo del gen p53, lo que las hace susceptibles de acumular cambios citogenéticos en respuesta a temperaturas de cultivo elevadas. Otro mecanismo de inmortalización de las células HaCaT implica el 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. En cambio, las células HaCaT muestran una actividad telomerasa significativamente mayor, lo que resulta en una longitud de 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 provocan 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 la cabeza de la línea celular HaCaT se confirmaron utilizando huellas de ADN con marcadores minisatélites hipervariables [3-6].
3.cómo cosechar células HaCaT en 5 sencillos pasos
- Eliminar el medio de cultivo y enjuagar las células adherentes con 3-5 mL de PBS sin calcio ni magnesio para matraces T25 o 5-10 mL para matraces T75.
- Añadir 1-2 mL de solución de EDTA al 0,05% recién preparada por matraz T25, o 2,5 mL por matraz T75, asegurándose de cubrir toda la lámina celular, e incubar a 37°C durante 10 minutos.
- Añadir 1 mL de solución de tripsina/EDTA (0,05%/0,025%) recién preparada por matraz T25, o 2,5 mL por matraz T75, asegurándose de nuevo de cubrir completamente la lámina celular. Las células deben desprenderse en 1-2 minutos.
- Detener la actividad de la tripsina añadiendo un medio de cultivo celular que contenga FBS.
- Dispensar las células en nuevos matraces que contengan medio de cultivo celular fresco.
4. Aplicaciones de las células HaCaT
Las células HaCaT son una valiosa herramienta 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 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 distintos mecanismos de las 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 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 de reconstituir una epidermis estructurada in vivo tras el trasplante, dando lugar a una estructura epidérmica estratificada que puede revertirse entre un estado basal y otro 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 han sido modificadas genéticamente, presentan una visión imparcial del amplio espectro de acontecimientos genéticos iniciales en la piel humana.
5. Vídeos destacados: Explorando el mundo de las células HaCaT
"Migración de células HaCaT": Este vídeo muestra el proceso de migración celular en las células HaCaT. La migración de las células 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 un microscopio, proporcionando 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 ofrece una clara ilustración de los cambios que se producen en las células durante este proceso.
"Ensayo de raspado realizado en células HaCaT": Este vídeo muestra un ensayo de raspado realizado en células HaCaT. El Scratch Assay es una técnica ampliamente utilizada para estudiar la migración celular, y en este caso, se utiliza para analizar la migración de células HaCaT. El vídeo muestra el proceso de creación de un arañazo en la superficie de una placa de cultivo celular, que luego se observa al microscopio a medida que las células HaCaT migran y cierran la brecha con el tiempo.
"Crecimiento celular de queratinocitos HaCaT para experimentos de cicatrización de heridas": Este vídeo muestra el proceso de crecimiento celular de queratinocitos HaCaT para experimentos de cicatrización de heridas. Los queratinocitos HaCaT son una línea celular comúnmente utilizada en estudios de cicatrización de heridas.
"Diferenciación de células HaCaT": Este vídeo muestra los pasos necesarios para diferenciar células HaCaT. Las células HaCaT pueden diferenciarse en distintos tipos de células cutáneas. El vídeo muestra los cambios en las células HaCaT a medida que se diferencian, representando visualmente los distintos 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 que experimentan 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: The regulation of epidermal hyperplastic growth. Crit Rev Toxicol 9:151-200, 1981
- Baden HP, Kubilus J, Kvedar JC, Steinberg ML, Wolman SR: Isolation and characterization of a spontaneously arising long-lived line of human keratinocytes (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 p53 en líneas celulares epiteliales inmortalizadas humanas. Carcinogénesis 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: Mutation hotspots due to sunlight in the p53 gene of nonmelanoma skin cancer. Proc Natl Acad Sci USA 90:4216-4220, 1993
- Fusenig NE, Boukamp P. Multiple stages and genetic alterations in immortalization, malignant transformation, and tumor progression of human skin keratinocytes. Mol Carcinog. 1998;23(3):144-158.
- Harle-Bachor C, Boukamp P: Telomerase activity in the regenerative basal layer of the epidermis in human skin and in immortal and carcinoma-derived skin keratinocytes. Proc Natl Acad Sci USA 93:6476-81, 1996
- Colombo I, Sangiovanni E, Maggio R, et al. Células HaCaT como modelo de diferenciación in vitro fiable para diseccionar la respuesta inflamatoria/reparadora de los queratinocitos humanos Mediadores Inflamación. 2017;2017:7435621.
- Boukamp, P. et al. Queratinización normal en una línea celular de queratinocitos humanos aneuploides espontáneamente inmortalizados.J. Cell Biol. 106, 1996, 761-771.
- Gibbs, Graham: Analysing qualitative data. The Sage qualitative research kit. Londres: Sage 978-0-7619-4980-0.
- Hedrick TE, Bickman L, Rog DJ. 1993. Applied research design: a practical guide. Sage: Londres
- Boukamp P. Petrussevska R. T. Breitkreutz D. Hornung J. Markham A. Fusenig N. E. Normal keratinization in a spontaneously immortalized aneuploid human keratinocyte cell line. Cell Biol.(1988);106:761-771.