Cellule HepG2 - Una risorsa per la ricerca sul cancro del fegato

L'Hep-G2 è una linea cellulare umana per il cancro al fegato proveniente dal tessuto epatico di un maschio caucasico di 15 anni affetto da carcinoma epatocellulare. Queste cellule sono spesso utilizzate negli studi sul metabolismo dei farmaci e sull'epatotossicità. Sebbene le cellule HepG2 abbiano un alto tasso di proliferazione e un aspetto simile all'epitelio, non sono tumorigeniche e svolgono varie funzioni epatiche differenziate. Nel 1975, i ricercatori hanno derivato le cellule HepG2 dal carcinoma epatocellulare, rendendole la prima linea cellulare epatica a presentare le caratteristiche critiche degli epatociti. A differenza della linea cellulare SK-Hep1, creata in precedenza e priva di marcatori cellulari epatici essenziali, le cellule HepG2 sono in grado di secernere diverse proteine plasmatiche e rappresentano un modello prezioso per lo studio delle dinamiche intracellulari dei domini della superficie cellulare negli epatociti umani. Queste cellule presentano una morfologia simile a quella epiteliale, hanno un numero cromosomico modale di 55 e possono essere stimolate con l'ormone della crescita umano

animazione medica renderizzata in 3d di un tumore maligno nel fegato di un uomo.

Caratteristiche di HepG2

La forma tipica degli epatociti primari è cubica e di solito contiene due nuclei. Al contrario, le cellule HepG2 hanno una morfologia simile a quella epiteliale, con un singolo nucleo e un numero di cromosomi che varia da 48 a 54 per cellula. Sebbene le cellule HepG2 possano rappresentare fino al 25% del totale delle proteine cellulari, le loro dimensioni sono maggiori rispetto a quelle degli epatociti normali, costituendo circa il 10% dell'intero patrimonio proteico della cellula. Le proteine cellulari sono attori critici all'interno della cellula e svolgono le funzioni specificate dai geni.

Le cellule tumorali, comprese quelle con un numero anomalo di cromosomi, presentano spesso un aumento del numero di nuclei, fino a sette per cellula. Grazie al loro elevato grado di differenziazione in vitro, le cellule HepG2 rappresentano un modello ideale per studiare il traffico intracellulare e la dinamica delle proteine di membrana dei canalicoli biliari e dei sinusoidi e dei lipidi negli epatociti umani.

Il diametro medio di una cellula HepG2 è di circa 10-20 µm, più piccolo di un epatocita con un diametro di 15 µm, ma simile alle cellule tumorali di epatoblastoma (HB), che variano da 10-20 µm.

Genetica di HepG2

La linea cellulare Hep-G2 presenta diverse traslocazioni, tra cui quelle tra i bracci corti dei cromosomi 1 e 21, le trisomie dei cromosomi 2, 16 e 17 e la tetrasomia del cromosoma 20. La perdita del cromosoma 4 e del cromosoma 2 sono stati i principali fattori di rischio. Si osserva anche la perdita della regione cromosomica 4q3, associata alla traslocazione t(1;4) spesso riscontrata nell'epatoblastoma (HB) e ad altre anomalie cromosomiche, come le trisomie 2 e 20. Il numero di cromosomi nelle cellule HepG2 varia da 50 a 60, indicando un cariotipo iperdiploide, mentre alcuni casi presentano più di 100 cromosomi e sono caratterizzati da un ingrandimento tetraploide. Le cellule HepG2 contengono circa 7,5 pg di DNA, il 15% in più di una cellula somatica media. In confronto, gli epatociti primari hanno una forma cellulare cubica e contengono tipicamente due nuclei [1].

Profilo mutazionale delle cellule HepG2

La linea cellulare HepG2 presenta la mutazione C228T della regione promotrice di TERT, presente anche nel carcinoma epatocellulare (HCC) e nell'epatoblastoma (HB). Questa mutazione contribuisce all'immortalizzazione proteggendo i telomeri delle cellule tumorali. Inoltre, le cellule HepG2 presentano TP53 wild-type, un gene critico per la soppressione del cancro umano, in quanto svolge un ruolo nell'arresto del ciclo cellulare, nell'apoptosi e nell'invecchiamento. Le mutazioni di questo gene possono favorire la proliferazione cellulare.

Le cellule HepG2 partecipano a diversi percorsi, tra cui la disregolazione della crescita cellulare, i percorsi di sopravvivenza come l'HB fetale ed embrionale e il percorso Wnt/β-catenina. Inoltre, questa linea cellulare presenta una caratteristica delezione del terzo esone del gene CTNNB1, identica a quella riscontrata nell'HB di tipo epiteliale [2,3].

Cellule HepG2 che crescono in isolotti con ingrandimento 20x e 10x.

Panoramica delle cellule di carcinoma epatocellulare HepG2 nella ricerca sul fegato

Le cellule HepG2, provenienti da un epatoma umano, sono diventate uno strumento prezioso per la ricerca sulle funzioni e sulle malattie del fegato, compreso il carcinoma epatocellulare. Queste linee cellulari epatiche forniscono informazioni sulle risposte cellulari degli epatociti umani in varie condizioni sperimentali. L'uso di plasmidi reporter di luciferasi nelle cellule HepG2 si è rivelato particolarmente efficace per tracciare l'espressione genica e le trasfezioni cellulari, fondamentali nella ricerca metabolica, come lo studio degli effetti dell'etanolo sulle cellule epatiche

Infezioni virali e studi sulle malattie epatiche con l'uso di cellule HepG2

Le linee cellulari tumorali epatiche immortalate come HepG2 e Huh7 sono essenziali per lo studio delle infezioni virali, in quanto dimostrano la replicazione completa del ciclo cellulare dell'epatite D (HDV) e l'espressione dell'epatite B (HBV) [5,6]. Parallelamente, le linee cellulari HepaRG svolgono un ruolo fondamentale nella comprensione dei meccanismi di ingresso dell'HBV [7]. Le cellule HepG2 sono impiegate anche per studiare una serie di malattie del fegato umano, da condizioni genetiche come la colestasi intraepatica familiare progressiva (PFIC) e la sindrome di Dubin-Johnson a studi ambientali e dietetici relativi ad agenti citotossici e genotossici, nonché nella ricerca sul targeting dei farmaci e sull'epatocarcinogenesi [8,9]. Il loro uso si estende alle sperimentazioni con dispositivi bio-artificiali per il fegato

Interazioni di cellule HepG2 con biomateriali nell'ingegneria tissutale

L'interazione delle cellule HepG2 con vari biomateriali è fondamentale nell'ingegneria tissutale. Tecniche come la tecnica della sonda colloidale aiutano a comprendere queste interazioni misurando le proprietà di adesione delle cellule, che sono fondamentali per determinare la vitalità delle cellule per lo sviluppo di scaffold e modelli accurati di tessuto epatico

Comportamento cellulare e innovazioni nei modelli basati su HepG2

Lo studio del comportamento delle cellule nei modelli basati su HepG2 è fondamentale per la ricerca sulle malattie epatiche. I progressi nelle colture cellulari sferoidi tridimensionali hanno portato alla creazione di sferoidi di cellule HepG2, offrendo un modello fisiologicamente più rilevante che rispecchia fedelmente gli epatociti normali. Questi modelli 3D, con una maggiore attività metabolica, sono indicativi del potenziale delle cellule HepG2 come modello per l'epatoblastoma e sono importanti nella ricerca sul trattamento del cancro, soprattutto per simulare i tumori epatici e testare nuovi approcci terapeutici [10-12]

Confronto e caratteristiche di HepG2 con altre linee cellulari tumorali

HepG2 è una delle linee cellulari tumorali epatiche più utilizzate, selezionata per le sue ampie applicazioni nella ricerca scientifica tra le circa 40 linee cellulari tumorali epatiche disponibili [13]. Nonostante la debole o assente espressione di alcuni enzimi del citocromo P450 rispetto agli epatociti normali, il profilo metabolico di HepG2 ha spinto a modificare la linea cellulare per migliorare gli studi sul metabolismo dei farmaci [13]. Rispetto a linee cellulari tumorali come MCF7, PC3, 143B e HEK293, le cellule HepG2 presentano profili di contenuto aminoacidico unici che influenzano significativamente la sintesi e la secrezione proteica, evidenziando le loro vie metaboliche uniche [14]

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Contenuto: 1.5 milliliter

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Numero di prodotto: 300198

Subcultura di cellule HepG2

Ecco cinque passaggi per rimuovere le cellule aderenti dalle fiasche di coltura cellulare utilizzando Accutase:

Rimuovere il terreno dalla fiasca di coltura e sciacquare le cellule aderenti con PBS senza calcio e magnesio. Utilizzare 3-5 ml di PBS per le fiasche T25 e 5-10 ml per le fiasche T75.
Aggiungere l'Accutasi alla fiasca di coltura cellulare, utilizzando 1-2 ml per fiasca T25 e 2,5 ml per fiasca T75. Assicurarsi che l'Accutasi copra l'intero foglio cellulare.
Incubare la fiasca a temperatura ambiente per 8-10 minuti.
Risospendere accuratamente le cellule con il terreno, utilizzando 10 ml di terreno fresco.
Centrifugare le cellule risospese per 5 minuti a 300xg, risospenderle in terreno fresco e distribuirle in nuove fiasche contenenti terreno fresco.

Prospettive future per le cellule HepG2

La ricerca per sbloccare il pieno potenziale della linea cellulare HepG2 continua con progressi rivoluzionari nell'aumento dell'espressione dei citocromi. I ricercatori stanno anche esplorando la possibilità di colture cellulari sferoidi tridimensionali, che offrono un sistema più fisiologicamente rilevante. L'attività metabolica, compresi i citocromi, è notevolmente più elevata nei modelli sferoidali 3D di HepG2 rispetto alle cellule 2D, avvicinandoci alla creazione di un modello che rispecchi gli epatociti normali. Inoltre, l'esplorazione dei processi dinamici alla base della non corretta distribuzione delle proteine della superficie cellulare può aprire la strada a una migliore comprensione delle malattie del fegato