HaCaT sejtek – a bőr biológiájának és betegségeinek kutatása

A HaCaT-sejtek genetikai jellemzői és eredete

A HaCaT sejtek egy spontán módon halhatatlanná vált emberi keratinocita sejtvonal, amely felnőttkori bőrből származik és egyedi evolúciós útvonalat képvisel. Ezek a sejtek a p53 gén mindkét alléljében mutációkat hordoznak, ami jellemző az UV-sugárzás által kiváltott mutációkra [3,4]. Ezenkívül feltételezik, hogy a HaCaT sejtek a p53 tumor szuppresszor gén mutációi, majd a szeneszcencia gének elvesztése következtében jöttek létre [5].

A p53 tumor szuppresszor gén, amely a DNS-javításban betöltött szerepéről és a genom őrzőjeként ismert, indukálja az emberi bőr DNS-károsodásra adott válaszát [4]. Megfigyelték, hogy a HaCaT sejtek részben elvesztették a DNS-károsodás elleni védelmi mechanizmusukat a p53 gén in vivo mutációja miatt, ami érzékennyé teszi őket a megnövekedett tenyésztési hőmérsékletre adott válaszként felhalmozódó citogenetikai változásokra. A HaCaT sejtek halhatatlanná válásának egy másik mechanizmusa a megnövekedett telomeráz enzimaktivitás [7]. Normális sejtekben a telomerek minden sejtosztódással folyamatosan rövidülnek, amíg el nem érik a sejtek öregedését. A telomeráz egy speciális sejtenzim-komplex, amely reverz transzkriptáz aktivitással rendelkezik, és fenntartja a telomerek stabil hosszát. Ezzel szemben a HaCaT sejtek jelentősen megnövekedett telomeráz aktivitást mutatnak, ami a telomerek hosszának jó fenntartását eredményezi. Ezek a megfigyelések megerősítik a telomeráz szerepét a HaCaT sejtek halhatatlanná válásának folyamatában.

Három specifikus kromoszómális transzlokációt azonosítottak, amelyek a 3p, 4p és 9p kromoszómakarok egy-egy másolatának elvesztését, a 9q kromoszómakar nyereségét és izokromoszóma kialakulását eredményezik. A 3p kromoszóma rövid karjának elvesztése a szeneszcencia gének elvesztéséhez és a HaCaT sejtek halhatatlanná válásához vezethet [8]. A HaCaT sejtek hipodiploidok, és jellegzetes, stabil markerkromoszómákkal rendelkeznek, amelyek monoklonális eredetüket jelzik. A HaCaT sejtvonal jellemzőit és fejét hipervariábilis miniszatellit markerekkel végzett DNS-ujjlenyomat-elemzéssel igazolták [3-6].

A HaCaT sejtek begyűjtése 5 egyszerű lépésben

4. Távolítsa el a tenyészközeget, és öblítse le a tapadó sejteket 3–5 ml kalcium- és magnéziummentes PBS-sel T25-ös lombikok esetén, vagy 5–10 ml-rel T75-ös lombikok esetén.
5. Adjon hozzá 1–2 ml frissen elkészített 0,05%-os EDTA-oldatot T25-ös lombikokhoz, vagy 2,5 ml-t T75-ös lombikokhoz, ügyelve arra, hogy az egész sejtréteg be legyen borítva, majd inkubálja 37 °C-on 10 percig.
6. Adjon hozzá 1 ml frissen elkészített tripszin/EDTA (0,05%/0,025%) oldatot T25-ös lombikokhoz, vagy 2,5 ml-t T75-ös lombikokhoz, ismét ügyelve arra, hogy a sejtréteg teljes felületét lefedje. A sejteknek 1-2 percen belül el kell válniuk.
7. Állítsa le a tripszin aktivitását FBS-tartalmú sejtkultúra-táptalaj hozzáadásával.
8. A sejteket új, friss sejtkultúra-táptalajt tartalmazó lombikokba adagoljuk.

A HaCaT sejtek alkalmazásai

A HaCaT sejtek értékes eszközök a keratinociták tanulmányozásához [9]. Ezek az immortális sejtek preneoplasztikus sejteként működnek, és betekintést nyújthatnak a rosszindulatú és neoplasztikus transzformációval járó változásokba [10]. Az egyrétegű HaCaT sejtkultúrák elengedhetetlenek a sejttoxikológiai és az in vitro sebgyógyulási elemzésekhez. A HaCaT sejtek felhasználhatók különböző anyagok által okozott bőrtoxikológiai hatások, valamint neoplasztikus vagy gyulladásos folyamatok értékelésére is. Használhatók a bőrallergiás reakciók különböző mechanizmusainak, a reaktív oxigénszármazékok hatásainak és az UV-sugárzásnak az elemzésére. Stimuláció hatására a HaCaT sejtek differenciálódhatnak és specifikus differenciálódási markereket, például involucrint, K14-et és K10-et fejezhetnek ki. A HaCaT sejteket gyakran használják az epidermális homeosztázis patofiziológiájának tanulmányozására szolgáló modellként is [6].

Kiemelt videók: A HaCaT-sejtek világának felfedezése

„HaCaT sejtek vándorlása”: Ez a videó bemutatja a sejtvándorlás folyamatát a HaCaT sejtekben. A sejtek vándorlása számos biológiai folyamat, például a sebgyógyulás és a rák áttétképződése szempontjából elengedhetetlen folyamat. A videó mikroszkóp alatt mutatja be a HaCaT sejtek mozgását, vizuálisan szemléltetve, hogyan vándorolnak ezek a sejtek. A sejtek aktivitását figyeljük, ahogy egyik helyről a másikra mozognak, és a videó világosan illusztrálja a sejtekben e folyamat során bekövetkező változásokat.

„HaCaT-sejteken végzett karcolásos vizsgálat”: Ez a videó egy HaCaT-sejteken végzett karcolásos vizsgálatot mutat be. A karcolásos vizsgálat a sejtvándorlás tanulmányozására széles körben alkalmazott technika, és ebben az esetben a HaCaT sejtek vándorlásának elemzésére használják. A videó bemutatja, hogyan hoznak létre egy karcolást a sejtkultúra-tálca felületén, amelyet aztán mikroszkóp alatt figyelnek meg, miközben a HaCaT sejtek vándorolnak és idővel bezárják a rést.

„HaCaT keratinociták sejtnövekedése sebgyógyulási kísérletekhez”: Ez a videó bemutatja a HaCaT keratinociták sejtnövekedésének folyamatát sebgyógyulási kísérletekhez. A HaCaT keratinociták egy gyakran használt sejtvonal a sebgyógyulási kutatásokban.

„HaCaT sejtek differenciálódása”: Ez a videó bemutatja a HaCaT sejtek differenciálódásához szükséges lépéseket. A HaCaT sejtek különböző típusú bőrsejtekké differenciálódhatnak. A videó bemutatja a HaCaT sejtekben a differenciálódás során bekövetkező változásokat, vizuálisan ábrázolva a differenciálódás különböző markereit és jellemzőit. A differenciálódási folyamat kritikus fontosságú a bőr normális működése szempontjából, és a videó kiemeli a HaCaT sejtek differenciálódásának különböző szakaszait.

Hivatkozások

1. Angel P és Karin M: A Jun, a Fos és az AP-1 komplex szerepe a sejtek szaporodásában és transzformációjában. Biochim Biophys Acta 1072:129-157, 1991 Argyris TS: Az epidermális hiperplasztikus növekedés szabályozása. Crit Rev Toxicol 9:151-200, 1981
2. Baden HP, Kubilus J, Kvedar JC, Steinberg ML, Wolman SR: Egy spontán keletkező, hosszú élettartamú emberi keratinocita vonal (NM-1) izolálása és jellemzése. In Vitro Cell Dev Biol 23(3):205-13, 1987
3. Lehmann TA, Modali R, Boukamp P, Stanek J, Bennett WP, Welsh JA, Metcalf RA, Stampfer MR, Fusenig NE, Rogan EM, Harriss CC: p53 mutációk emberi halhatatlanná tett epiteliális sejtvonalakban. Carcinogenesis 14:833-839, 1993
4. Ziegler A-M, Leffell DJ, Kunala S, Sharma HW, Gailani M, Simon JA, Halperin AJ, Baden HP, Shapiro PE, Bale AE, Brash DE: A napfény okozta mutációs gócpontok a nem melanomás bőrrák p53 génjében. Proc Natl Acad Sci USA 90:4216-4220, 1993
5. Fusenig NE, Boukamp P. Az emberi bőr keratinocitáinak halhatatlanná válásának, rosszindulatú átalakulásának és tumorprogressziójának több szakasza és genetikai változásai. Mol Carcinog. 1998;23(3):144-158.
6. Harle-Bachor C, Boukamp P: Telomerázaktivitás az emberi bőr epidermiszének regeneratív bazális rétegében, valamint halhatatlan és karcinómából származó bőrkeratinocitákban. Proc Natl Acad Sci USA 93:6476-81, 1996
7. Colombo I, Sangiovanni E, Maggio R, et al. A HaCaT sejtek mint megbízható in vitro differenciálódási modell az emberi keratinociták gyulladásos/helyreállító válaszának elemzésére. Mediators Inflamm. 2017;2017:7435621.
8. Boukamp, P. et al. Normális keratinizáció egy spontán halhatatlanná vált aneuploid emberi keratinocita sejtvonalban. J. Cell Biol. 106, 1996, 761–771.
9. Gibbs, Graham: Minőségi adatok elemzése. A Sage minőségi kutatási készlet. London: Sage 978-0-7619-4980-0.
10. Hedrick TE, Bickman L, Rog DJ. 1993. Alkalmazott kutatási terv: gyakorlati útmutató. Sage: London
11. Boukamp P., Petrussevska R. T., Breitkreutz D., Hornung J., Markham A., Fusenig N. E. Normális keratinizáció egy spontán halhatatlanná vált aneuploid humán keratinocita sejtvonalban.  Cell Biol. (1988); 106:761–771.