4T1細胞 - 乳がん細胞研究と応用に不可欠な洞察
4T1は移植可能なマウス乳癌細胞株である。ヒト乳癌を研究するための遺伝学的に同一のin vitro腫瘍モデルとして広く用いられている。4T1細胞は浸潤性および腫瘍形成性が高く、乳腺の原発腫瘍部位から肝臓、リンパ節、肺、骨、脳などの他の部位に転移する傾向があるため、乳癌の転移を研究するのに理想的である[1]。
4T1細胞の一般的特徴と起源
細胞株を使用する前に、その由来と一般的特徴についての知識は不可欠である。ここでは、4T1乳がん細胞の基本的な特徴について述べた。例えば、4T1細胞とは何か？4T1細胞株の特徴は？4T1細胞株の起源は？4T1細胞株の形態は？
- 4T1は、マウスBALB/c株で自然発生した乳腺腫瘍に由来する乳腺腫瘍細胞株です。この高度に浸潤性で腫瘍原性の細胞は、増殖と転移の広がりという点で、ヒト乳癌の挙動を忠実に模倣している。具体的には、4T1腫瘍モデルはトリプルネガティブ乳癌（TNBC）を研究している。
- 4T1細胞は接着性があり、上皮細胞のような形態をしている。
4T1とEMT-6細胞株の比較
4T1とEMT-6は、トリプルネガティブ乳癌研究用の非免疫原性マウス細胞モデルである。ここで、4T1はEMT-6より侵襲性が低く、より攻撃的で浸潤性の腫瘍細胞である[2]。
4T1と4T07細胞の比較
4T07もマウスがん細胞株である。4T1細胞と4T07細胞の主な違いは、4T1細胞は原発巣を離れて広がり、目に見える二次転移を形成するのに対し、4T07細胞は原発巣を離れても目に見える転移を形成しないことである [3]。
4T1細胞株の培養情報
4T1乳癌細胞株は、生物医学分野において広範な研究応用が可能である。これらの細胞を培養するためには、以下の重要なポイントについて説明する必要があります；4T1倍加時間とは？4T1細胞はどのように培養されるのか？4T1の細胞播種密度は？
4T1細胞培養のポイント
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倍加時間： |
4T1乳癌細胞で報告されている平均細胞倍加時間は14時間です。 |
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接着か懸濁か： |
4T1は接着性細胞株である。 |
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サブカルチャー比 |
4T1トリプルネガティブ乳癌細胞株では、1:6および1:8の分割比率が推奨される。分割のために、細胞をPBSで洗浄し、Accutase酵素と8～10分間インキュベートする。解離した細胞は遠心分離で回収し、新鮮な培地に再懸濁する。再懸濁した細胞を新しいフラスコに分注し、増殖させる。 |
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増殖培地： |
4T1細胞の培養にはRPMI1640培地を用いる。10%ウシ胎児血清（FBS）、2.0g/L NaHCO3、2.1mM安定グルタミンを理想的な細胞増殖のために培地に添加する。 |
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増殖条件： |
4T1腫瘍細胞は、5％CO2供給下、37℃の加湿インキュベーター内で培養される。 |
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保存： |
4T1細胞は、細胞の生存率を維持するため、-150℃以下の温度、すなわち電気フリーザーまたは液体窒素の気相で保存する。 |
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凍結プロセスと培地 |
4T1細胞株にはCM-1またはCM-ACFを推奨する。緩慢凍結法は、徐々に1℃ずつ温度を下げることで、細胞の生存性を保護するため好ましい。 |
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解凍プロセス： |
凍結した細胞バイアルを37℃のウォーターバスに数秒間浸し、細胞が融解して小さな氷の塊だけが残るようにする。これらの細胞を新鮮な培地に再懸濁し、培養用フラスコに流し込む。24時間培養後、培地を交換して凍結培地成分を除去する。 |
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バイオセーフティーレベル |
4T1乳がん細胞の培養には、バイオセーフティーレベル1の実験室が推奨される。 |
4T1細胞株：利点と欠点
このセクションでは、4T1転移モデルに関連する利点と欠点を取り上げる。
利点
4T1細胞株の主な利点は以下の通りである：
- 腫瘍原性：
4T1は非常に腫瘍原性の高い細胞株である。この細胞は、マウスに注射すると乳癌研究のための4T1同系マウスモデルを形成する能力がある。従って、4T1モデルは腫瘍の発生、成長、転移を研究するのに理想的である。さらに、治療薬のスクリーニングや評価にも有用である。
- in vitro転移モデル：
4T1モデルには自然な転移傾向があり、研究者は転移プロセスに関与する根本的なメカニズムと経路を効果的に調べることができる。さらに、4T1細胞は6-チオグアニン耐性である。このため、標的臓器の秤量や結節の数を数える必要がなく、他のモデルに比べて精度が向上し、微小転移細胞の効率的な検出に役立つ。
欠点
4T1細胞株に関する欠点は以下の通りである：
- 攻撃性/増殖速度の速さ：
4T1細胞株は攻撃性の高いトリプルネガティブ乳がん細胞株である。増殖速度が速いため、この細胞株を長期実験に使用し、実験変数をコントロールすることは困難である。
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4T1細胞株癌研究における応用
4T1マウスモデル細胞株は、癌の生物学を研究し、新しい治療法を評価するための貴重な研究ツールである。4T1細胞の主な応用例をここに挙げる：
癌生物学
4T1細胞株は癌の発生と増殖の研究に広く用いられている。この細胞株は、腫瘍の進行や転移に関与する様々な細胞的・分子的メカニズムを調べ、探求するための理想的なin vitroモデルである。さらに、これらのプロセスにおける細胞シグナル伝達経路、微小環境、遺伝子発現の役割を明らかにする可能性がある。2019年に実施された研究では、4T1細胞を用いて、がん細胞の浸潤と遊走の背後にある推進メカニズムを発見した。その結果、STAT3、MMP2、MMP9遺伝子が関与しており、これらの遺伝子を阻害することで、がん細胞の遊走と浸潤を著しく制限できることが明らかになった［4］。同様の研究により、腫瘍の発生と転移に関与する他のシグナル伝達経路もいくつか示されている。
さらに、4T1モデルは、免疫細胞の浸潤や原発性腫瘍の増殖など、乳癌の微小環境を理解する上で有用である。4T1腫瘍微小環境に焦点を当てた研究は、腫瘍の進行における免疫細胞やサイトカイン（CXCL13発現など）の役割について重要な洞察を示している。このモデルはまた、転移ニッチと腫瘍転移、特に乳腺癌のコロニー形成が蔓延している後期乳癌における転移の研究にも役立っている。
癌治療研究
4T1細胞株は、新しい治療法のスクリーニングや評価のためのがん治療研究に広く応用されている。ある研究では、ローズマリー抽出物から緑色合成した鉄ナノ粒子（Rosemary-FeNPs）と純粋なローズマリー抽出物の4T1細胞株に対する細胞毒性能を探索した。研究結果は、ローズマリー-FeNPsが純粋な抽出物よりも有望であることを提案した[5]。同様に、2021年に実施された研究では、4T1乳がん細胞および4T1マウスモデルにおけるショウガ抽出物の抗腫瘍能が検討された [6]。
天然抽出物に加えて、4T1細胞株は従来の化学療法剤の有効性を評価するために使用されている。例えば、シスプラチンと他の治療薬との併用に関する研究では、4T1モデルにおいて腫瘍細胞死が促進され、腫瘍の進行が抑制されることが示されている。ホタルルシフェラーゼを4T1細胞に導入することで、腫瘍増殖と転移表現型のリアルタイムイメージングが可能になり、様々な治療の影響を評価しやすくなった。
さらに、4T1細胞株の6-チオグアニンに対する耐性は、微小転移細胞の研究を容易にし、転移の検出と解析を向上させた。この細胞株はまた、抗腫瘍免疫や免疫療法の効果を研究する上で、特にヒトのがんを忠実に模倣できる同所性マウスモデルにおいて重要な役割を果たしている。
全体として、4T1細胞株は、がん生物学の基本的メカニズムの理解から新しい治療戦略の開発・試験に至るまで、がん研究において不可欠なツールであり続けている。
4T1細胞研究発表
この論文セクションでは、4T1細胞に関する興味深い論文や最も引用された論文をいくつか取り上げる。
M.ロンギフォリアを用いて合成したAgNPの4T1細胞株における活性酸素発生と細胞膜損傷を介した抗増殖活性の可能性
この論文は2018年にJournal of Photochemistry and Photobiology誌に掲載された。研究では、マドゥカ・ロンギフォリアから 合成した銀ナノ粒子が、細胞壁分解と活性酸素発生を介して4T1腫瘍細胞において抗増殖効果を発揮することを提案した。
乳がん4T1細胞株に対するバーバスコシドの細胞毒性とアポトーシス効果
BMC Pharmacology and Toxicology誌に掲載されたこの研究（2021年）は、天然化合物であるバーバスコシドが、TLR4シグナルを介して4T1乳がん細胞にアポトーシス作用を誘導することを提唱した。
ユーパトリンは4T1マウス乳がんモデルにおいて腫瘍の進行を抑制し、免疫を増強した
この研究は、2020年にIntegrative Cancer Therapies誌に掲載された。この研究では、4T1細胞を用いて4T1合生マウスモデルを開発し、それを用いてユーパトリンの抗がん作用を検討した。ユーパトリンは4T1マウスモデルにおいて腫瘍の発生を遅延させた。
4T1乳がんモデルにおける腫瘍増殖と転移に対するビオラオドラータエキスの抑制効果
Iranian Journal of Pharmaceutical Research（2018年）に掲載されたこの研究は、メディカルハーブであるViola odorataが4T1細胞に対して潜在的な細胞毒性作用を有することを提案した。
ドセタキセル担持固体脂質ナノ粒子は、4T1マウス乳がん細胞の腫瘍増殖と肺転移を阻止する
本研究では、ドセタキセル担持固体脂質ナノ粒子（DTX担持SLN）が、4T1細胞のがん増殖および肺転移を抑制することから、乳がん治療薬および転移予防薬として有望であることを提案した。
4T1細胞株のリソース：プロトコール、ビデオ、その他
以下は4T1細胞に関するいくつかのリソースである：
- 4T1トランスフェクションのチュートリアル：このビデオは、4T1細胞株のトランスフェクションを行うためのステップバイステップのガイドです。
- 細胞株の継代培養： 接着細胞株の継代培養プロトコルを説明したビデオです。
以下のリンクに、4T1細胞の細胞培養プロトコールが掲載されています：
- 4T1細胞株： このウェブサイトのリンクは、4T1培養の取り扱いに関する全ての有用な情報を含んでいます。培地情報、凍結保存培養の取り扱いプロトコール、増殖培養の取り扱いプロトコールがあります。
4T1細胞株に関するよくある質問
参考文献
- Pulaski, B.A. and S. Ostrand-Rosenberg,マウス4T1乳腺腫瘍モデル。Curr Protoc Immunol, 2001.第20章：ユニット20.2頁。
- Maxwell、K.G.、全腫瘍ワクチン接種のための乳癌細胞の免疫調節。2016.
- Walker, I., et al.,乳腺腫瘍は中枢性炎症性サイトカイン発現を誘導するが、Balb/Cマウスの行動障害は誘導しない。Scientific Reports, 2017.7(1): p. 1-13.
- Li, Y., et al.,Inhibition of Stat3 signalaling pathway by natural product pectolinarigenin attenuates breast cancer metastasis.Frontiers in Pharmacology, 2019.10: p. 1195.
- Farshchi, H.K., et al.,ローズマリー抽出物による鉄ナノ粒子のグリーン合成と癌細胞株に対する細胞毒性効果評価。Biocatalysis and agricultural biotechnology, 2018.16: p. 54-62.
- Gholizadeh, A.P., et al.,Balb/c Mouseの4T1乳がん細胞株に対するショウガエキスの効果.Clinical Cancer Drugs, 2021.8(1): p. 43-49.