Calu-3-solulinja

Calu-3-solut muodostavat ihmisestä peräisin olevan hengitysteiden epiteelisolulinjan, joka edustaa ei-pienisoluista keuhkosyöpää. Niitä käytetään laajalti biolääketieteellisessä tutkimuksessa, mukaan lukien keuhkosyövän biologian, hengityselinsairauksien, isäntä-patogeenivuorovaikutusten ja lääkeaineiden kulkeutumisen hengitysteissä tutkiminen. Lisäksi niitä käytetään useiden hengityselinsairauksien hoitomenetelmien kehittämiseen.

Calu-3-solujen alkuperä ja yleiset ominaisuudet

Tärkeimmät tiedot, joita tarvitset solulinjasta, ovat sen alkuperä ja yleiset ominaisuudet. Ne auttavat sinua päättämään solulinjan käytöstä tutkimustyössäsi. Tämä osio auttaa sinua oppimaan nämä välttämättömät tiedot Calu-3-solulinjasta. Se sisältää seuraavat tiedot: Mikä on Calu-3-solulinja? Mikä on Calu-3-solujen morfologia? Mikä on Calu-3-solujen alkuperä?

• Calu-3-solut saatiin keuhkojen adenokarsinoomaa sairastavan valkoihoisen miehen (25-vuotias) keuhkopussin nestekertymästä (metastaasikohdasta). Solulinjan perustivat vuonna 1975 Jorgen Fogh ja Germain Trempe Memorial Sloan Kettering Cancer Centeristä.
• Calu-3-soluilla on epiteelin kaltainen morfologia.
• Calu-3-solujen halkaisija vaihtelee välillä 8–9–20 mikronia.
• Niissä on mutaatioita K-RAS (G13D)-, TP53- ja CDKN2A-geeneissä, ja ne ilmentävät villityyppistä EGFR:ää.

A549 vs. Calu-3

A549- ja Calu-3-solut ovat ihmisen keuhkojen adenokarsinooman solulinjoja, mutta niillä on erilliset ominaisuudet. Calu-3- ja A549-solumallien välinen pääasiallinen ero on limakerroksen paksuus. Calu-3-solut muodostavat ohuemman limakerroksen, mikä mallintaa proksimaalisen hengitysteiden epiteeliä. Toisaalta A549-soluilla ei ole tätä ominaisuutta, ja ne soveltuvat paremmin distaalisen hengitysteiden fysiologisen rakenteen mallintamiseen [1].

Calu-3-solulinja: Viljelyohjeet

Tämä osio auttaa sinua ymmärtämään Calu-3-solulinjan viljelyn keskeiset seikat. Tässä käsitellään seuraavia aiheita: Mikä on Calu-3-solujen kaksinkertaistumisaika? Mikä on Calu-3-solujen viljelyalusta? Mikä on Calu-3-solujen viljelyprotokolla? Miten Calu-3-soluja viljellään?

Calu-3-solujen viljelyn avainkohdat

Kaksinkertaistumisaika:

Calu-3-solujen kaksinkertaistumisaika on noin 35 tuntia.

Adheesio- vai suspensio-solulinja:

Calu-3 on kiinnittyvä keuhkojen adenokarsinoomasolulinja.

Jakosuhde:

Calu-3-solulinjan aliviljelysuhde on 1:2–1:4. Aliviljelyä varten solut huuhdellaan 1 x fosfaattipuskurisuolaliuoksella (PBS) ja inkuboidaan Accutase-liuoksessa (passagointiliuoksessa) huoneenlämmössä noin 10 minuuttia. Sen jälkeen lisätään tuoretta soluviljelyliuosta, ja irronneet solut sentrifugoidaan. Solupelletti suspendoidaan huolellisesti uudelleen, ja solut annostellaan kasvatusta varten tuoretta viljelyliuosta sisältävään pulloon.

Kasvatusliuos:

Calu-3-solujen viljelyyn käytetään EMEM-kasvatusliuosta, joka sisältää 10 % FBS:ää, 2 mM L-glutamiinia, 1,5 g/l NaHCO₃:ta, EBSS:ää, 1 mM natriumpyruvaattia ja NEAA:ta. Calu-3-solujen elatusaine tulisi vaihtaa 2–3 kertaa viikossa.

Kasvatusolosuhteet:

Calu-3-soluja kasvatetaan kostutetussa inkubaattorissa 37 °C:n lämpötilassa ja 5 %:n CO₂-pitoisuudessa.

Säilytys:

Jäädytetyt solut on säilytettävä nestemäisen typen höyryvaiheessa tai alle -150 °C:n lämpötilassa solujen elinkelpoisuuden säilyttämiseksi pitkällä aikavälillä.

Jäädytysprosessi ja elatusaine:

Calu-3-keuhkosolulinjan pakastamiseen käytetään pääasiassa CM-1- tai CM-ACF-pakastusväliainetta. Solujen elinkelpoisuuden säilyttämiseksi ja solujen shokkitilojen ehkäisemiseksi solut pakastetaan hitaasti siten, että lämpötila laskee vain 1 °C minuutissa.

Sulatusprosessi:

Solut sulatetaan asettamalla pullo etukäteen 37 °C:seen asetettuun vesihauteeseen noin minuutiksi tai kunnes jäljellä on vain pieni jääpalas. Lisätään tuoretta viljelyainetta, ja solut sentrifugoidaan pakastusaineen komponenttien poistamiseksi. Tämän jälkeen solupelletti suspendoidaan uudelleen, ja solut kaadetaan uuteen, kasvualustaa sisältävään pulloon.

Bioturvallisuustaso:

Calu-3-solulinjan käsittely edellyttää bioturvallisuustason 1 laboratorio-olosuhteita.

Calu-3-solujen edut ja haitat

Muiden ihmisen solulinjojen tavoin Calu-3-soluilla on omat etunsa ja haittansa. Tässä käsitellään muutamia tärkeimpiä niistä.

Edut

• In vitro -hengitysteiden epiteelimalli:

  Hengitystietutkimuksessa Calu-3-solut toimivat tehokkaana in vitro -mallina hengitysteiden epiteelille. Ne heijastavat ihmisen hengitysteiden limakalvon ominaisuuksia, mikä mahdollistaa lääkeaineiden kulkeutumisen tutkimisen, isäntä-patogeenivuorovaikutusten tutkimisen sekä musiinituotannon tutkimisen.

• Polarisaatio:

  Calu-3-solut muodostavat polarisoituneita monokerroksia, minkä vuoksi niitä käytetään laajalti lääkeaineiden kulkeutumisen ja isäntä-patogeenivuorovaikutusten tutkimiseen realistisemmassa ympäristössä.

Haitat

• Syöpäsolulinja:

  Calu-3-solut on saatu keuhkojen adenokarsinoomasta, joten on tärkeää huomata, että ne eivät välttämättä edusta täysin tervettä keuhkokudosta. Tutkijoiden tulisi ottaa tämä huomioon käyttäessään niitä mallina tutkimuksissa.

Calu-3-solulinjan sovellukset tutkimuksessa

Calu-3-solulinjalla on useita sovelluksia biolääketieteellisessä tutkimuksessa. Tässä artikkelin osiossa valotetaan muutamia lupaavimpia sovelluksia.

• Hengityselinsairauksien tutkimukset: Calu-3-keuhkosoluja käytetään erilaisten hengityselinsairauksien tai -häiriöiden tutkimiseen, esimerkiksi kystisen fibroosin, astman ja kroonisen obstruktiivisen keuhkosairauden (COPD) tutkimiseen. Chiara Papin ja hänen kollegoidensa tutkimuksessa selvitettiin anti-miR-101-3p-peptidi-nukleiinihapon (PNA) vaikutusta miRNA-101-3p:n kohdentamisessa käyttäen Calu-3-kystisen fibroosin in vitro -mallia. Tutkimuksessa havaittiin, että PNA-hoito lisää kystisen fibroosin transmembraanikonduktanssiregulaattori (CFTR)-geenin ilmentymistä, mikä viittaa potentiaaliseen hoitostrategiaan kystisen fibroosin ja siihen liittyvien sairauksien hoidossa [2].
• Lääkekehitys: Calu-3-soluja käytetään mallina useiden hengityselinsairauksien lääkkeiden testaamiseen ja kehittämiseen. Lisäksi näitä soluja käytetään myös lääkeaineiden kulkeutumisen tutkimiseen hengitysteiden epiteelin läpi. Esimerkiksi vuonna 2021 tehdyssä tutkimuksessa selvitettiin Andrographis paniculata -kasviuutteen ja sen bioaktiivisen andrographolidin antiviraalista vaikutusta Calu-3-solujen SARS-CoV-2-infektioon [3].
• Isäntä-patogeenivuorovaikutukset: Calu-3-solut ovat ihanteellisia patogeenien ja hengitysteiden epiteelin välisen vuorovaikutuksen tutkimiseen, mikä auttaa ymmärtämään hengitystieinfektioita, kuten SARS-CoV-2:ta. Esimerkiksi Byoung Kwon Park ja hänen kollegansa tutkivat Calu-3- ja Vero-solujen reaktioita sekä viruksen tuotantoa SARS-CoV-2-infektion yhteydessä [4].

5. Calu-3-solut: Tutkimusjulkaisut

Seuraavassa on esitetty joitakin kiinnostavia ja usein siteerattuja tutkimuksia, joissa on käytetty Calu-3-soluja:

Hiilimonoksidia vapauttava molekyyli-2 (CORM-2) estää proliferaatiota, migraatiota ja invaasiota sekä edistää apoptoosia ei-pienisoluista keuhkosyöpää aiheuttavissa Calu-3-soluissa

Tämä tutkimus julkaistiin European Review for Medical and Pharmacological Sciences -lehdessä vuonna 2018. Tutkimuksessa esitettiin, että hiilimonoksidia vapauttava molekyyli-2 (CORM-2) edistää ei-pienisoluista keuhkosyöpää aiheuttavien Calu-3-solujen apoptoosia ja estää niiden proliferaatiota, migraatiota ja invaasiota.

Calu-3-epiteelisolut osoittavat in vitro erilaisia immuuni- ja epiteelibarrierivasteita kuin juuri eristetyt primaariset nenän epiteelisolut

Tässä Clinical and Translational Allergy -lehdessä (2018) julkaistussa tutkimuksessa verrattiin Calu-3-solulinjan ja juuri viljeltyjen primaaristen nenän epiteelisolujen immuuni- ja epiteelibarrierivasteita.

Kiniini estää SARS-CoV-2-viruksen tarttumista ihmisen solulinjoihin

Viruses-lehdessä (2021) julkaistussa artikkelissa ehdotettiin kiniiniä potentiaaliseksi hoitokeinoksi SARS-CoV-2-infektioon arvioimalla sen vaikutusta erilaisiin viruksen tartuttamiin solulinjoihin, kuten Calu-3:een.

Korkeat D-glukoosipitoisuudet indusoivat ACE2-ilmentymistä GLUT1:n välityksellä ihmisen hengitysteiden epiteelisolulinjassa Calu-3

Tässä BMC Molecular and Cell Biology -lehdessä (2022) julkaistussa tutkimuksessa ehdotettiin, että korkea D-glukoosipitoisuus edistää Calu-3-solujen ACE2-ilmentymistä säätelemällä GLUT1-geeniä.

Dolosigranulum pigrum säätelee SARS-CoV-2-virusta vastaan kohdistuvaa immuunivastetta hengitysteiden epiteelisoluissa

Tässä Pathogens-lehdessä (2021) julkaistussa artikkelissa tutkittiin Dolosigranulum pigrum 040417:n immunomoduloivia vaikutuksia keuhkojen epiteelisoluissa. Lisäksi siinä tutkittiin tämän immunobioottisen bakteerin potentiaalia suojata SARS-CoV-2-infektiolta.

Calu-3-soluja koskevat resurssit: protokollat, videot ja muuta

Calu-3-soluista on saatavilla monia verkkoresursseja, jotka sisältävät tietoa soluviljelystä ja transfektiosta.

• Calu-3-solujen transfektioprotokolla: Tämä resurssi tarjoaa tärkeää tietoa Calu-3-solujen transfektiosta.
• Calu-3-transfektio: Tämä video-opas on vaiheittainen opas Calu-3-solujen in vitro -transfektioprotokollan oppimiseen.

Calu-3-soluviljelyprotokolla mainitaan tässä.

• Calu-3-solut: Tämä asiakirja sisältää tietoa Calu-3-solujen elatusaineesta sekä aliviljely- tai siirto-ohjeista.

Viitteet

1. Wiese-Rischke, C., R.S. Murkar ja H. Walles, ”Biological Models of the Lower Human Airways—Challenges and Special Requirements of Human 3D Barrier Models for Biomedical Research”. Pharmaceutics, 2021. 13(12).
2. Fabbri, E. ym., Ihmisen hengitysteiden epiteelisoluja Calu-3:a käsiteltäessä mikroRNA:ta miR-101-3p:tä kohdentavalla peptidi-nukleiinihapolla (PNA) havaitaan kystisen fibroosin transmembraanikonduktanssiregulaattori-geenin (CFTR) ilmentymisen lisääntymistä. European Journal of Medicinal Chemistry, 2021. 209: s. 112876.
3. Sa-Ngiamsuntorn, K. ym., Andrographis paniculata -uutteen ja sen pääkomponentin andrographolidin SARS-CoV-2-vastainen vaikutus ihmisen keuhkoepiteelisoluissa sekä sytotoksisuuden arviointi tärkeimpien elinten solujen edustajissa. Journal of natural products, 2021. 84(4): s. 1261–1270.
4. Park, B.K. ym., Erilaiset signalointireitit ja virustuotanto Calu-3- ja Vero-soluissa SARS-CoV-2-infektion yhteydessä. Biomol Ther (Seoul), 2021. 29(3): s. 273–281.