Células HepG2 - Un recurso para la investigación del cáncer de hígado

Hep-G2 es una línea celular de cáncer de hígado humano procedente del tejido hepático de un varón caucásico de 15 años con carcinoma hepatocelular. Estas células se utilizan con frecuencia en estudios sobre metabolismo de fármacos y hepatotoxicidad. Aunque las células HepG2 presentan altas tasas de proliferación y un aspecto similar al epitelio, no son tumorigénicas y desempeñan diversas funciones hepáticas diferenciadas. En 1975, los investigadores obtuvieron células HepG2 a partir de un carcinoma hepatocelular, lo que la convirtió en la primera línea celular hepática que presentaba las características críticas de los hepatocitos. A diferencia de la línea celular SK-Hep1 previamente establecida, que carece de marcadores celulares hepáticos esenciales, las células HepG2 pueden secretar diversas proteínas plasmáticas y constituyen un valioso modelo para estudiar la dinámica intracelular de los dominios de la superficie celular en los hepatocitos humanos. Estas células presentan una morfología de tipo epitelial, tienen un número cromosómico modal de 55 y pueden ser estimuladas con hormona de crecimiento humana

animación médica renderizada en 3D de un tumor maligno en el hígado de un hombre.

Características de HepG2

La forma típica de los hepatocitos primarios es cúbica y suelen contener dos núcleos. En cambio, las células HepG2 tienen una morfología de tipo epitelial con un solo núcleo y un recuento cromosómico que oscila entre 48 y 54 por célula. Aunque las células HepG2 pueden representar hasta el 25% de la proteína celular total, su tamaño es mayor que el de los hepatocitos normales, constituyendo alrededor del 10% de la proteína completa de la célula. Las proteínas celulares son actores críticos dentro de la célula, ejecutando las funciones especificadas por los genes.

Las células tumorales, incluidas las que presentan un número anormal de cromosomas, suelen mostrar un aumento del número de núcleos, hasta siete por célula. Debido a su alto grado de diferenciación in vitro, las células HepG2 constituyen un modelo ideal para estudiar el tráfico intracelular y la dinámica de las proteínas de las membranas sinusoidales y canaliculares biliares y de los lípidos en los hepatocitos humanos.

El diámetro medio de una célula HepG2 es de alrededor de 10-20 µm, que es menor que el de un hepatocito con un diámetro de 15 µm pero similar al de las células tumorales de Hepatoblastoma (HB), que oscilan entre 10-20 µm.

Genética de la HepG2

La línea celular Hep-G2 presenta varias translocaciones, incluidas las que se producen entre los brazos cortos de los cromosomas 1 y 21, trisomías de los cromosomas 2, 16 y 17, y tetrasomía del cromosoma 20. También se observa la pérdida de la región cromosómica 4q3, asociada a la translocación t(1;4) que suele observarse en el Hepatoblastoma (HB) y a otras anomalías cromosómicas, como las trisomías 2 y 20. El número de cromosomas en las células HepG2 oscila entre 50 y 60, lo que indica un cariotipo hiperdiploide, mientras que algunos casos presentan más de 100 cromosomas y se caracterizan por un aumento tetraploide. Las células HepG2 contienen aproximadamente 7,5 pg de ADN, un 15% más que una célula somática media. En comparación, los hepatocitos primarios tienen una forma celular cúbica y suelen contener dos núcleos [1].

Perfil mutacional de las células HepG2

La línea celular HepG2 porta la mutación C228T de la región promotora de TERT, también presente en el carcinoma hepatocelular (CHC) y el hepatoblastoma (HB). Esta mutación contribuye a la inmortalización mediante la protección de los telómeros en las células cancerosas. Además, las células HepG2 presentan TP53 de tipo salvaje, un gen crítico para suprimir el cáncer humano, ya que desempeña un papel en la detención del ciclo celular, la apoptosis y el envejecimiento. Las mutaciones en este gen pueden favorecer la proliferación celular.

Las células HepG2 participan en varias vías, como la desregulación del crecimiento celular, vías de supervivencia como la HB fetal y embrionaria, y la vía Wnt/β-catenina. Además, la línea celular presenta una deleción característica del tercer exón del gen CTNNB1, que es idéntica a la observada en el HB de tipo epitelial [2,3].

Células HepG2 creciendo en islotes a 20 aumentos y 10 aumentos.

Visión general de las células de carcinoma hepatocelular HepG2 en la investigación hepática

Las células HepG2, procedentes de hepatoma humano, se han convertido en una herramienta inestimable para la investigación de las funciones y enfermedades hepáticas, incluido el carcinoma hepatocelular. Estas líneas celulares hepáticas proporcionan información sobre las respuestas celulares de los hepatocitos humanos en diversas condiciones experimentales. El uso de plásmidos reporteros de luciferasa en células HepG2 ha resultado especialmente eficaz para el seguimiento de la expresión génica y las transfecciones celulares, que son fundamentales en la investigación metabólica, como el estudio de los efectos del etanol en las células hepáticas

Infecciones víricas y estudios de enfermedades hepáticas con células HepG2

Las líneas celulares tumorales hepáticas inmortalizadas como HepG2 y Huh7 son esenciales en el estudio de infecciones víricas, ya que demuestran la replicación completa del ciclo celular del virus de la hepatitis D (VHD) y la expresión del virus de la hepatitis B (VHB) [5,6]. Paralelamente, las líneas celulares HepaRG desempeñan un papel fundamental en la elucidación de los mecanismos de entrada del VHB [7]. Las células HepG2 también se emplean para investigar diversas enfermedades hepáticas humanas, desde afecciones genéticas como la colestasis intrahepática familiar progresiva (CIPF) y el síndrome de Dubin-Johnson hasta estudios ambientales y dietéticos relacionados con agentes citotóxicos y genotóxicos, así como en la investigación de la diana farmacológica y la hepatocarcinogénesis [8,9]. Su uso se extiende a ensayos con dispositivos de hígado bioartificial

Interacciones de células HepG2 con biomateriales en ingeniería tisular

La interacción de las células HepG2 con diversos biomateriales es fundamental en la ingeniería de tejidos. Técnicas como la de la sonda coloidal ayudan a comprender estas interacciones midiendo las propiedades de adhesión celular, que son vitales para determinar la viabilidad celular para el desarrollo de andamiajes y modelos precisos de tejido hepático

Comportamiento celular e innovaciones en modelos basados en HepG2

El estudio del comportamiento celular en modelos basados en HepG2 es crucial para la investigación de las enfermedades hepáticas. Los avances en el cultivo tridimensional de células esferoides han permitido la creación de esferoides de células HepG2, que ofrecen un modelo fisiológicamente más relevante que refleja fielmente los hepatocitos normales. Estos modelos tridimensionales, con una mayor actividad metabólica, son indicativos del potencial de las células HepG2 para servir como modelo de hepatoblastoma y son importantes en la investigación del tratamiento del cáncer, especialmente para simular tumores hepáticos y probar nuevos enfoques terapéuticos [10-12]

Comparación y características de HepG2 con otras líneas celulares tumorales

HepG2 es una de las líneas celulares tumorales hepáticas más utilizadas, seleccionada por sus amplias aplicaciones en la investigación científica entre unas 40 líneas celulares tumorales hepáticas disponibles [13]. A pesar de su débil o ausente expresión de ciertas enzimas del citocromo P450 en comparación con los hepatocitos normales, el perfil metabólico de HepG2 ha impulsado los esfuerzos por modificar la línea celular para mejorar los estudios sobre el metabolismo de fármacos [13]. En comparación con líneas celulares tumorales como MCF7, PC3, 143B y HEK293, las células HepG2 presentan perfiles únicos de contenido de aminoácidos que influyen significativamente en la síntesis y secreción de proteínas, lo que pone de relieve sus vías metabólicas únicas [14]

Exploración de la investigación sobre enfermedades hepáticas con HepG2

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Subcultivo de células HepG2

A continuación se indican cinco pasos para eliminar las células adherentes de los matraces de cultivo celular utilizando Accutase:

Retire el medio del matraz de cultivo celular y enjuague las células adherentes utilizando PBS sin calcio ni magnesio. Utilice 3-5 ml de PBS para matraces T25 y 5-10 ml para matraces T75.
Añadir Accutase al matraz de cultivo celular, utilizando 1-2 ml por matraz T25 y 2,5 ml por matraz T75. Asegúrese de que la Accutase cubre toda la lámina celular.
Incubar el matraz a temperatura ambiente durante 8-10 minutos.
Resuspender cuidadosamente las células con medio, utilizando 10 ml de medio fresco.
Centrifugar las células resuspendidas durante 5 minutos a 300xg, resuspenderlas en medio fresco y dispensarlas en nuevos matraces que contengan medio fresco.

Perspectivas futuras de las células HepG2

La búsqueda de todo el potencial de la línea celular HepG2 continúa con avances revolucionarios en el aumento de la expresión de citocromos. Los investigadores también están explorando la posibilidad de cultivos celulares esferoidales tridimensionales, que ofrecen un sistema fisiológicamente más relevante. La actividad metabólica, incluidos los citocromos, es notablemente mayor en los modelos HepG2 esferoidales tridimensionales que en las células bidimensionales, lo que nos acerca a la creación de un modelo que refleje los hepatocitos normales. Además, la exploración de los procesos dinámicos que subyacen a la distribución incorrecta de las proteínas de la superficie celular puede allanar el camino hacia una mejor comprensión de las enfermedades hepáticas