Linea cellulare Calu-3

Le cellule Calu-3 costituiscono una linea cellulare epiteliale delle vie aeree di origine umana rappresentativa del carcinoma polmonare non a piccole cellule. Sono ampiamente utilizzate nella ricerca biomedica, in particolare nello studio della biologia del cancro al polmone, delle malattie respiratorie, delle interazioni ospite-patogeno e del trasporto dei farmaci nelle vie aeree. Inoltre, vengono impiegate per lo sviluppo di trattamenti per diverse patologie respiratorie.

Origine e caratteristiche generali delle cellule Calu-3

Le informazioni fondamentali di cui avete bisogno su una linea cellulare sono la sua origine e le sue caratteristiche generali. Vi aiuteranno a decidere come utilizzarla nel vostro lavoro di ricerca. Questa sezione vi aiuterà a conoscere queste informazioni essenziali sulla linea cellulare Calu-3. Tratterà i seguenti argomenti: Che cos’è una linea cellulare Calu-3? Qual è la morfologia delle cellule Calu-3? Qual è l’origine delle cellule Calu-3?

• Le cellule Calu-3 sono state ottenute dal versamento pleurico (sito metastatico) di un uomo caucasico (25 anni) affetto da adenocarcinoma polmonare. La linea cellulare è stata istituita nel 1975 da Jorgen Fogh e Germain Trempe del Memorial Sloan Kettering Cancer Center.
• Le cellule Calu-3 presentano una morfologia di tipo epiteliale.
• Le dimensioni delle cellule Calu-3 variano da 8-9 a 20 micron di diametro.
• Presentano mutazioni nei geni K-RAS (G13D), TP53 e CDKN2A ed esprimono l’EGFR di tipo selvatico.

A549 vs Calu-3

Le cellule A549 e Calu-3 sono linee cellulari di adenocarcinoma polmonare umano, ma presentano caratteristiche distinte. La differenza principale tra i modelli cellulari Calu-3 e A549 è lo spessore dello strato mucoso. Le cellule Calu-3 formano uno strato di muco più sottile, simulando così l’epitelio delle vie aeree prossimali. D’altra parte, le cellule A549 non presentano questa caratteristica e sono più adatte a rappresentare la struttura fisiologica delle vie respiratorie distali [1].

Linea cellulare Calu-3: informazioni sulla coltura

Questa sezione ti aiuterà a comprendere i punti chiave per la coltura della linea cellulare Calu-3. Qui tratteremo i seguenti argomenti: qual è il tempo di raddoppio delle cellule Calu-3? Qual è il terreno di coltura delle cellule Calu-3? Qual è il protocollo di coltura delle cellule Calu-3? Come si coltivano le cellule Calu-3?

Punti chiave per la coltura delle cellule Calu-3

Tempo di raddoppio:

Il tempo di raddoppio delle cellule Calu-3 è di circa 35 ore.

Aderenzi o in sospensione:

Calu-3 è una linea cellulare aderente di adenocarcinoma polmonare.

Rapporto di subcoltura:

Il rapporto di subcoltura per la linea cellulare Calu-3 è compreso tra 1:2 e 1:4. Per la subcoltura, le cellule vengono risciacquate con soluzione salina tamponata con fosfato (PBS) 1x e incubate con Accutase (soluzione di passaggio) a temperatura ambiente per circa 10 minuti. Successivamente, si aggiunge terreno di coltura fresco e le cellule distaccate vengono centrifugate. Il pellet cellulare viene risospeso con cura e le cellule vengono trasferite in un pallone contenente terreno di coltura fresco per la crescita.

Terreno di crescita:

Per la coltura delle cellule Calu-3 si utilizza un terreno EMEM contenente 10% di FBS, 2 mM di L-glutammina, 1,5 g/L di NaHCO₃, EBSS, 1 mM di piruvato di sodio e NEAA. Il terreno di coltura delle cellule Calu-3 deve essere sostituito da 2 a 3 volte alla settimana.

Condizioni di crescita:

Le cellule Calu-3 vengono coltivate in un incubatore umidificato a una temperatura di 37 °C e con un'alimentazione di CO₂ al 5%.

Conservazione:

Le cellule congelate devono essere conservate nella fase vapore dell’azoto liquido o a una temperatura inferiore a -150 °C per preservarne la vitalità a lungo termine.

Processo di congelamento e terreno di coltura:

Per il congelamento della linea cellulare polmonare Calu-3 si utilizzano principalmente i terreni di congelamento CM-1 o CM-ACF. Per preservare la vitalità cellulare ed evitare che le cellule subiscano uno shock, queste vengono sottoposte a un processo di congelamento lento che prevede un abbassamento della temperatura di soli 1 °C al minuto.

Processo di scongelamento:

Le cellule vengono scongelate ponendo la fiala in un bagno d’acqua preimpostato a 37 °C per circa 1 minuto o fino a quando rimane solo un piccolo grumo di ghiaccio. Si aggiunge un terreno di coltura fresco e le cellule vengono centrifugate per rimuovere i componenti del mezzo di congelamento. Successivamente, il pellet cellulare viene risospeso e le cellule vengono trasferite in una nuova fiasca contenente un terreno di crescita.

Livello di biosicurezza:

Per la manipolazione della linea cellulare Calu-3 sono indispensabili laboratori con livello di biosicurezza 1.

Vantaggi e svantaggi delle cellule Calu-3

Come altre linee cellulari umane, le cellule Calu-3 presentano una serie di vantaggi e svantaggi. Di seguito ne illustreremo alcuni tra i più importanti.

Vantaggi

• Modello in vitro dell’epitelio delle vie aeree:

  Nella ricerca respiratoria, le cellule Calu-3 fungono da efficiente modello in vitro per l’epitelio delle vie aeree. Esse rispecchiano le caratteristiche del rivestimento delle vie aeree umane, consentendo studi sul trasporto dei farmaci, sull’interazione ospite-patogeno e sulla produzione di mucina.

• Polarizzazione:

  Le cellule Calu-3 formano monostrati polarizzati, il che le rende ampiamente utilizzate per studiare il trasporto dei farmaci e le interazioni ospite-patogeno in un contesto più realistico.

Svantaggi

• Linea cellulare tumorale:

  Le cellule Calu-3 sono state ottenute da un adenocarcinoma polmonare, pertanto è importante tenere presente che potrebbero non rappresentare appieno il tessuto polmonare sano. I ricercatori dovrebbero tenerne conto quando le utilizzano come modello negli studi.

Applicazioni della linea cellulare Calu-3 nella ricerca

La linea cellulare Calu-3 offre diverse applicazioni nella ricerca biomedica. Questa sezione dell’articolo illustrerà alcune delle più promettenti.

• Studi sulle malattie respiratorie: le cellule polmonari Calu-3 vengono utilizzate per studiare varie malattie o disturbi respiratori, ad esempio la fibrosi cistica, l’asma e la broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO). Uno studio condotto da Chiara Papi e colleghi ha esaminato l’impatto dell’acido nucleico peptidico (PNA) anti-miR-101-3p nel colpire il miRNA-101-3p utilizzando il modello in vitro della fibrosi cistica Calu-3. Lo studio ha rilevato che il trattamento con PNA tende ad aumentare l’espressione del gene CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator), suggerendo una potenziale strategia terapeutica per la fibrosi cistica e i disturbi correlati [2].
• Sviluppo di farmaci: le cellule Calu-3 fungono da modello per testare e sviluppare farmaci per diverse patologie respiratorie. Inoltre, queste cellule vengono impiegate anche nello studio del trasporto dei farmaci attraverso l’epitelio delle vie aeree. Ad esempio, una ricerca condotta nel 2021 ha esplorato l’attività antivirale dell’estratto della pianta Andrographis paniculata e del suo andrographolide bioattivo sull’infezione da SARS-CoV-2 nelle cellule Calu-3 [3].
• Interazioni ospite-patogeno: le cellule Calu-3 sono ideali per lo studio dell’interazione dei patogeni con l’epitelio delle vie aeree, contribuendo alla comprensione delle infezioni respiratorie come la SARS-CoV-2. Ad esempio, Byoung Kwon Park e colleghi hanno esaminato le risposte delle cellule Calu-3 e Vero e la produzione virale in risposta all’infezione da SARS-CoV-2 [4].

5. Cellule Calu-3: Pubblicazioni scientifiche

Di seguito sono riportati alcuni studi di ricerca di grande interesse e spesso citati che hanno come oggetto le cellule Calu-3:

La molecola 2 che rilascia monossido di carbonio (CORM-2) inibisce la proliferazione, la migrazione e l’invasione e favorisce l’apoptosi nelle cellule Calu-3 del carcinoma polmonare non a piccole cellule

Questo studio è stato pubblicato nel 2018 sulla rivista *European Review for Medical and Pharmacological Sciences*. La ricerca ha dimostrato che la molecola che rilascia monossido di carbonio-2 (CORM-2) favorisce l’apoptosi delle cellule del carcinoma polmonare non a piccole cellule (Calu-3) e ne inibisce la proliferazione, la migrazione e l’invasione.

Le cellule epiteliali Calu-3 mostrano in vitro risposte immunitarie e di barriera epiteliale diverse rispetto alle cellule epiteliali nasali primarie appena isolate

Questa ricerca, pubblicata su *Clinical and Translational Allergy* (2018), ha messo a confronto le risposte immunitarie e di barriera epiteliale della linea cellulare Calu-3 con quelle delle cellule epiteliali nasali primarie appena coltivate.

Il chinino inibisce l’infezione delle linee cellulari umane da SARS-CoV-2

Questo articolo pubblicato su *Viruses* (2021) ha proposto la chinina come potenziale trattamento per l’infezione da SARS-CoV-2, valutandone l’effetto su diverse linee cellulari infettate dal virus, come la Calu-3.

Elevati livelli di D-glucosio inducono l’espressione dell’ACE2 tramite il GLUT1 nella linea cellulare epiteliale delle vie aeree umane Calu-3

Questa ricerca pubblicata su BMC Molecular and Cell Biology (2022) ha ipotizzato che livelli elevati di D-glucosio favoriscano l’espressione dell’ACE2 nelle cellule Calu-3 attraverso la regolazione del gene GLUT1.

Il Dolosigranulum pigrum modula l’immunità contro il SARS-CoV-2 nelle cellule epiteliali respiratorie

Questo articolo pubblicato su *Pathogens* (2021) ha esplorato gli effetti immunomodulatori del *Dolosigranulum pigrum 040417* nelle cellule epiteliali polmonari. Inoltre, ha esaminato il potenziale di questo batterio immunobiotico nella protezione contro l’infezione da SARS-CoV-2.

Risorse per le cellule Calu-3: protocolli, video e altro

Sono disponibili online numerose risorse sulle cellule Calu-3 che comprendono informazioni relative alla coltura cellulare e alla trasfezione.

• Protocollo di trasfezione delle cellule Calu-3: questa risorsa fornisce conoscenze fondamentali sulla trasfezione delle cellule Calu-3.
• Trasfezione delle cellule Calu-3: questo video tutorial è una guida passo passo per apprendere il protocollo di trasfezione in vitro delle cellule Calu-3.

Qui viene descritto il protocollo di coltura delle cellule Calu-3.

• Cellule Calu-3: questo documento contiene informazioni relative al terreno di coltura delle cellule Calu-3 e al protocollo di subcoltura o di passaggio.

Riferimenti

1. Wiese-Rischke, C., R.S. Murkar e H. Walles, «Modelli biologici delle vie aeree inferiori umane: sfide e requisiti specifici dei modelli di barriera 3D umani per la ricerca biomedica». *Pharmaceutics*, 2021. 13(12).
2. Fabbri, E., et al., Il trattamento delle cellule epiteliali delle vie aeree umane Calu-3 con un acido nucleico peptidico (PNA) mirato al microRNA miR-101-3p è associato a una maggiore espressione del gene del regolatore di conduttanza transmembrana della fibrosi cistica (). European Journal of Medicinal Chemistry, 2021. 209: p. 112876.
3. Sa-Ngiamsuntorn, K., et al., Attività anti-SARS-CoV-2 dell’estratto di Andrographis paniculata e del suo principale componente, l’andrografolide, nelle cellule epiteliali polmonari umane e valutazione della citotossicità in cellule rappresentative dei principali organi. Journal of Natural Products, 2021. 84(4): p. 1261-1270.
4. Park, B.K., et al., Segnalazione differenziale e produzione virale nelle cellule Calu-3 e Vero in seguito all’infezione da SARS-CoV-2. Biomol Ther (Seoul), 2021. 29(3): p. 273-281.