Linea cellulare HCT116: Un pilastro nella ricerca sul cancro colorettale
Lalinea cellulare HCT116 è una pietra miliare nell'esplorazione del cancro del colon-retto, in quanto offre preziose informazioni sulla patogenesi della malattia e sulle potenziali vie terapeutiche. Rinomata per la sua utilità nella ricerca sul cancro e nelle valutazioni farmacologiche, la HCT116 facilita studi fondamentali sul comportamento del tumore e sull'efficacia dei farmaci.
Origini e caratteristiche fondamentali delle cellule HCT116
Comprendere le origini e le caratteristiche fondamentali delle cellule HCT116, come le loro caratteristiche morfologiche, il loro patrimonio genetico e le loro dimensioni cellulari, è essenziale per i ricercatori che intraprendono studi con questa linea cellulare.
Provenienza e paesaggio genetico: Provenienti dal colon di un uomo caucasico di 48 anni a cui è stato diagnosticato un tumore del colon-retto, le cellule HCT116 sono caratterizzate da una mutazione nel codone 13 (G13D) del gene KRAS, parte della via di segnalazione RAS/RAF/MEK/ERK. Questa particolare mutazione è fondamentale nella trasformazione oncogena di queste cellule, sottolineando la loro importanza nella ricerca sul cancro.
Morfologia e caratteristiche di crescita: Mostrando una morfologia simile a quella epiteliale, le cellule HCT116 crescono tipicamente in colture monostrato, ma possono anche formare sferoidi con diametri di 150-400 µm. Questa adattabilità nei modelli di crescita sottolinea la loro versatilità in vari setup sperimentali.
Profilo cromosomico: La composizione cromosomica delle cellule HCT116 è quasi diploide, con circa il 70% della popolazione cellulare che ospita 45 cromosomi. In particolare, vi è un'amplificazione ricorrente nei bracci lunghi dei cromosomi 8, 10, 16 e 17, mentre il cromosoma Y è assente, contribuendo alla loro firma genomica unica.
Analisi comparativa: HCT116 vs. linee cellulari HT29
Accostando la HCT116 alla HT29, un'altra linea cellulare di carcinoma colorettale umano, emergono differenze distinte nel potenziale oncogenico e nelle capacità di differenziazione:
Aggressività oncogenica e differenziazione: Le cellule HCT116 sono caratterizzate da un'elevata aggressività oncogenica e da un potenziale differenziativo limitato, che le rendono un modello per lo studio dei fenotipi tumorali aggressivi. Al contrario, le cellule HT29 mostrano la capacità di differenziarsi in lignaggi simili agli enterociti e alla produzione di mucina, fornendo un modello contrastante che imita diversi aspetti della biologia del cancro colorettale.
Questa comprensione comparativa delle linee cellulari HCT116 e HT29 arricchisce lo strumentario a disposizione dei ricercatori, consentendo indagini più sfumate sulla natura multiforme del cancro colorettale.
Trattamento delle cellule HCT116
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Tempo di raddoppiamento: |
Il tempo di raddoppiamento delle cellule tumorali HCT116 varia da 25 a 35 ore. |
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Aderenti o in sospensione: |
La linea cellulare del cancro del colon HCT116 è aderente, con cellule che crescono in monostrato. |
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Densità di semina: |
Per la coltura di cellule HCT116 si raccomanda una densità di semina di 2 x104 cellule/cm2. Per la subcoltura, le cellule devono essere staccate con la soluzione Accutase dopo un lavaggio con PBS 1x. Dopo la centrifugazione, il pellet cellulare viene risospeso in terreno di crescita fresco e trasferito in una nuova fiasca. |
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Terreno di crescita: |
Il terreno McCoys 5a, integrato con 3,0 g/L di L-glucosio, 1,5 mM di L-glutamina, 3,0 g/L di NaHCO3 e 10% di siero fetale bovino, è ottimale per la coltivazione delle cellule HCT116. Si consiglia di rinnovare il terreno di coltura da 1 a 2 volte alla settimana. |
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Condizioni di crescita (temperatura,CO2): |
La coltivazione avviene in un incubatore umidificato a 37°C con un'atmosfera al 5% diCO2. |
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Conservazione: |
Le cellule HCT116 possono essere conservate a temperature inferiori a -150°C in fase vapore o liquida di azoto liquido. |
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Processo e terreno di congelamento: |
Per la crioconservazione utilizzare il terreno CM-1 o CM-ACF. Si raccomanda un metodo di congelamento a velocità controllata, che consenta una diminuzione graduale della temperatura di 1°C al minuto, che aiuta a mantenere la vitalità delle cellule. |
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Processo di scongelamento: |
Scongelare le cellule HCT116 in un bagno d'acqua a 37°C. Dopo aver aggiunto il terreno di crescita, centrifugare per rimuovere i residui di terreno di congelamento. Risospendere il pellet cellulare in terreno fresco e coltivare in nuove fiasche. |
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Livello di biosicurezza: |
Livello 1 |
Vantaggi della linea cellulare HCT116
Questa sezione approfondisce la linea cellulare HCT116, evidenziando il suo ruolo centrale nella ricerca sul cancro, in particolare nello studio del cancro colorettale, e discutendo i suoi vantaggi intrinseci.
La linea cellulare HCT116 si distingue nella ricerca sul cancro grazie a diversi vantaggi chiave:
Modello di cancro colorettale: È un modello in vitro ampiamente riconosciuto per il cancro del colon-retto, il terzo tumore più comune a livello globale. La sua rilevanza nell'imitare il cancro colorettale umano la rende preziosa per la comprensione della biologia del cancro e la sperimentazione di strategie terapeutiche.
Omogeneità: È notevole che circa il 70% delle cellule HCT116 mostri profili genetici coerenti, offrendo una popolazione relativamente omogenea. Questa uniformità è fondamentale per gli studi incentrati sull'espressione genica, sulle vie di segnalazione cellulare e sulla valutazione dell'efficacia dei trattamenti farmacologici, in quanto garantisce coerenza e affidabilità dei risultati sperimentali.
Efficienza di trasfezione: Una delle caratteristiche distintive delle cellule HCT116 è la loro elevata facilità di trasfezione, soprattutto con vettori virali. Questa caratteristica è particolarmente vantaggiosa nella ricerca sulla terapia genica, in quanto consente di introdurre materiale genetico con efficienza e precisione, facilitando così manipolazioni genetiche avanzate e studi funzionali.
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Applicazioni di ricerca della linea cellulare HCT116
La linea cellulare HCT116 ha un'ampia gamma di applicazioni nella ricerca sul cancro. Alcune applicazioni di rilievo sono:
Biologia del cancro
La linea cellulare HCT116 per il cancro del colon è utilizzata per studiare la progressione e lo sviluppo del cancro del colon. Inoltre, aiuta a comprendere i meccanismi sottostanti e le vie di segnalazione coinvolte nella proliferazione, nella migrazione e nell'invasione del cancro. Uno studio ha utilizzato le cellule HCT116 per studiare i geni coinvolti nello sviluppo della resistenza ai farmaci. I ricercatori hanno sovraespresso il gene MDR1 nelle cellule di cancro al colon e hanno osservato l'espressione delle isoforme NOX (ossido NADPH) e Nrf2. Lo studio ha rivelato che l'upregulation di NOX2 e Nrf2 causa la chemioresistenza nelle cellule tumorali; pertanto, questi geni possono essere presi di mira per superare lo sviluppo della resistenza durante la terapia del cancro [1]. Allo stesso modo, una ricerca condotta nel 2021 ha riportato che la via di segnalazione NF-κB è coinvolta nella regolazione della proliferazione e della migrazione del cancro del colon. Pertanto, può essere presa di mira per sviluppare terapie nuove ed efficaci contro il carcinoma del colon-retto [2].
Nel campo dell'oncologia, la comprensione degli intricati processi del ciclo cellulare, della proliferazione e della crescita e dell'apoptosi è fondamentale. Queste funzioni biologiche sono fondamentali nello studio delle linee cellulari umane, in particolare quelle derivate da cellule maligne, come le cellule del cancro del colon umano e i modelli di cancro del pancreas. Le linee cellulari HCT116 e SW620, ad esempio, sono fondamentali per esplorare i meccanismi alla base del cancro del colon e del pancreas, rispettivamente. Attraverso tecniche come la citometria a flusso e i saggi clonogenici, i ricercatori possono delucidare i profili di espressione genica e il comportamento delle cellule indipendenti all'interno dei tumori, facendo luce su come il cancro comunica all'interno della matrice extracellulare.
Il ruolo dell'apoptosi nella progressione del cancro
L'apoptosi, o morte cellulare programmata, svolge un ruolo critico nel mantenimento dell'omeostasi cellulare ed è un'area di studio fondamentale nella ricerca sul cancro. La distinzione tra apoptosi non correlata e apoptosi specificamente indotta nel contesto del cancro, come la morte delle cellule del cancro del colon, è fondamentale. Questo processo non riguarda solo l'eliminazione delle cellule, ma coinvolge una complessa interazione di segnali che possono influenzare la crescita del tumore e le metastasi. Esaminando l'apoptosi e la morte cellulare insieme ai soppressori della metastasi e all'attività dei soppressori tumorali, gli scienziati possono acquisire conoscenze sui percorsi che regolano la progressione del cancro e il potenziale metastatico.
Metastasi e marcatori molecolari nel cancro
La metastasi rimane uno degli aspetti più temibili del cancro, con la metastasi ematogena che rappresenta un problema significativo nella diffusione delle cellule maligne. L'esplorazione delle metastasi comporta lo studio delle capacità di movimento e invasione delle cellule tumorali, o locomozione cellulare, e di come le cellule interagiscono con l'ambiente circostante, compresa la matrice extracellulare. Marcatori molecolari come l'espressione del CD133 e il recettore del fattore di crescita epidermico sono fondamentali per identificare e comprendere il comportamento delle cellule positive del carcinoma del colon e di altri tipi di cancro. La via SIRT6, ad esempio, è emersa come area di interesse per il suo ruolo potenziale nella modulazione della crescita tumorale e della metastatizzazione del cancro del colon.
Tossicologia/sviluppo di farmaci
La linea cellulare HCT116 è utilizzata come modello di screening per nuovi farmaci antitumorali. Sono stati condotti diversi studi per valutare l'efficacia e la tossicità dei farmaci antitumorali, compresi i prodotti naturali e le nanoparticelle sintetizzate chimicamente. Per questo motivo, la ricerca ha valutato la citotossicità delle nanoparticelle d'argento sintetizzate dagli estratti di una droga vegetale, la Caesalpinia pulcherrima, nelle cellule HCT116 [3]. In uno studio, i ricercatori hanno utilizzato la linea cellulare tumorale HCT116 per valutare il potenziale antitumorale dell'estratto acquoso di tè al cacao. Hanno scoperto che l'estratto di tè al cacao riduce la proliferazione del cancro al colon e induce la morte cellulare [4]. Un altro studio ha utilizzato cellule tumorali HCT116 e ha scoperto che gli estratti dipatata aerea, Dioscorea bulbifera, mostrano un'attività pro-apoptotica nelle cellule di carcinoma colorettale attraverso l'attivazione della cascata di segnalazione JNK e la soppressione del gene ERK1/2 [5].
Gli effetti della metformina sulle cellule tumorali, in particolare nel contesto del cancro del colon e del pancreas, esemplificano come la comprensione delle funzioni biologiche delle cellule tumorali possa portare a potenziali strategie terapeutiche. La ricerca sulla sopravvivenza clonogenica, o sulla capacità di formare cloni, delle cellule tumorali in seguito al trattamento con agenti come la metformina o con percorsi specifici, come il recettore del fattore di crescita epidermico, può fornire preziose indicazioni per trattamenti efficaci del cancro. Inoltre, l'uso di cloni HCT116 e di popolazioni di cellule HCT116 in questi studi permette di comprendere meglio come le cellule tumorali rispondono a diversi interventi terapeutici, aprendo la strada ad approcci più personalizzati al trattamento del cancro.
Cellule HCT116: Pubblicazioni di ricerca
In questa sezione vengono presentate alcune pubblicazioni recenti, significative e più citate, riguardanti la linea cellulare HCT116.
Questo studio è stato pubblicato nel Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology (2017). I ricercatori hanno utilizzato linee cellulari di cancro al colon HCT116 e di cancro al polmone A549 per valutare gli effetti citotossici delle nanoparticelle di ossido di stagno sintetizzate dai semi di piper nigrum.
Questa ricerca in Cancer Letters (2018) propone che l'lncRNA SNHG15 promuova la migrazione delle cellule del cancro del colon in linee cellulari di cancro del colon-retto, tra cui HCT116.
La sovraespressione del long non-coding RNA TUG1 promuove la progressione del cancro del colon
Questo lavoro è stato pubblicato sulla rivista Medical Science Monitor nel 2016. Lo studio ha rilevato che l'LncRNA oncogenico TUG1 promuove la proliferazione e la migrazione delle cellule di cancro del colon HCT116.
Questa ricerca pubblicata sulla rivista Biochemical Pharmacology (2018) propone che lo sviluppo della resistenza ai farmaci aumenti i livelli degli enzimi che producono H2S nelle cellule di cancro del colon HCT116.
Questa ricerca pubblicata sull'International Journal of Environmental Health Research (2023) propone che l'estratto di Inula viscosa L. eserciti un effetto antitumorale sulle cellule di cancro del colon-retto HCT116 attraverso la regolazione dei microRNA.
Risorse per le cellule HCT116
Di seguito sono riportate alcune risorse sulle cellule HCT116.
- Trasfezione di HCT116: Questo video è una guida passo-passo per trasfettare le cellule tumorali HCT116.
- Coltura della linea cellulare HCT116: Questo video mostra il protocollo di subcoltura per la linea cellulare HCT116 del cancro del colon.
- Subcultura della linea cellulare HCT116: Questo sito web contiene molte informazioni utili sul terreno di coltura dell'HCT116. Inoltre, fornisce le procedure per il congelamento, lo scongelamento e la subcoltura delle cellule.
Domande frequenti sulle cellule HCT116
riferimenti
- Waghela, B.N., F.U. Vaidya e C. Pathak: L'up-regolazione di NOX-2 e Nrf-2 promuove la resistenza al 5-fluorouracile nelle cellule di carcinoma del colon umano (HCT-116). Biochimica (Mosca), 2021, 86, p. 262-274.
- Yang, M., et al., L 'astragalina inibisce la proliferazione e la migrazione delle cellule di cancro del colon umano HCT116 regolando la via di segnalazione NF-κB. Frontiers in Pharmacology, 2021, 12: p. 639256.
- Deepika, S., C.I. Selvaraj e S.M. Roopan, Screening bioactivities of Caesalpinia pulcherrima L. swartz and cytotoxicity of extract synthesized silver nanoparticles on the HCT116 cell line. Scienza e ingegneria dei materiali, C, 2020, 106, pag. 110279.
- Gao, X., et al., Il tè al cacao (Camellia ptilophylla) induce l'apoptosi dipendente dai mitocondri nelle cellule HCT116 attraverso la generazione di ROS e la via di segnalazione PI3K/Akt. Food Research International, 2020, 129, p. 108854.
- Hidayat, A.F.A., et al., La Dioscorea bulbifera induce l'apoptosi attraverso l'inibizione di ERK 1/2 e l'attivazione delle vie di segnalazione JNK nelle cellule di carcinoma colorettale umano HCT116. Biomedicina & Farmacoterapia, 2018. 104: p. 806-816.