A431細胞 - 皮膚科学研究における表皮癌細胞の詳細な解析

A431はヒト表皮癌細胞株である。主に癌生物学、免疫腫瘍学、毒性学などの生物医学研究分野で広く使用されている。加えて、A431細胞はEGFR(上皮成長因子受容体)を過剰発現しているため、細胞周期や癌関連細胞のシグナル伝達経路を研究するための貴重なin vitroモデルとして用いられている。

この記事では、A431癌細胞株の基本について説明する。以下のことを学ぶことができる:

  1. A431細胞:一般的特徴と起源
  2. A431細胞株:培養に関する情報
  3. A431細胞株の利点と欠点
  4. A431細胞の研究応用
  5. A431細胞を用いた研究論文
  6. A431細胞株のリソース:プロトコール、ビデオ、その他

1.A431細胞:一般的特徴と由来

このセクションでは、A431細胞株を扱う前に知っておく必要がある、A431細胞株に関する一般的な情報をご紹介します。例えば、A431細胞株の由来は何ですか?A431細胞株の特徴は?A431細胞の形態はどのようなものですか?A431細胞はどこから来たのですか?

  • ヒト皮膚癌細胞株であるA431は、85歳の女性表皮癌患者の表皮から得られた[1]。この細胞株は、固形癌から他の多くの細胞株を開発したD.J. Giardらによって樹立された。
  • A-431細胞は上皮形態を有する。凝集し、細胞クラスターを形成する。
  • 皮膚癌細胞株a431は3倍体である。この細胞株の最頻染色体数は74で、細胞の約36%に見られる。それ以上の倍数体も細胞集団の約1%に存在する。

腫瘍が皮膚の下で成長し、その下の組織に浸潤している。

2.A431細胞株培養情報

細胞株の細胞培養の必要条件や手順を知っておくことで、その取り扱いをトラブルなく行うことができます。このパートでは、A431細胞株を培養する際のポイントをご紹介します。例えば、A431細胞の倍加時間は?A431癌細胞株は接着性か?A431に使用する増殖培地は?

A431細胞培養のポイント

倍加時間:

A431細胞の倍加時間は80~100時間です。

接着か懸濁か:

A431は接着性細胞株です。

播種密度

A431 細胞株は、1 x104 cells/cm2の細胞密度が理想的である。この密度でコンフルエントになるには4日近くかかる。接着した細胞はPBS(1x)で洗浄し、Accutase継代液でインキュベートする。その後、細胞を培地に再懸濁し、遠心分離した。回収した細胞を再度懸濁し、新しいフラスコに分注して増殖させた。

増殖培地:

A431細胞株の培養には、10%ウシ胎児血清、4.5g/Lグルコース、1.0mMピルビン酸ナトリウム、1.5g/L NaHCO3、4mM L-グルタミンを添加したDMEM培地を用いる。培地は週2~3日ごとに交換する。

増殖条件:

A431癌細胞は、5%CO2源を備えた加湿インキュベーター内で37℃の温度で培養される。

保存:

この細胞株は、電気冷凍庫または液体窒素の気相中で-150℃以下で保存することができる。

凍結プロセスと培地

A431細胞に使用する凍結培地としては、CM-1またはCM-ACFが推奨される。細胞は、1分間に1度しか温度が下がらない緩慢凍結法で凍結される。

解凍プロセス:

凍結したA431細胞は、抗菌剤を含む37℃のウォーターバスで40~60秒間解凍する。小さな氷の塊だけが残ったら、細胞に培地を加え、遠心分離する。回収した細胞は再懸濁し、培養用フラスコに流し込んで増殖させる。

バイオセーフティ・レベル

A431培養物の取り扱いおよび維持管理には、バイオセーフティレベル1が推奨される。

異なる細胞密度のA-431スフェロイド。

3.A431細胞株の長所と短所

A431細胞株には際立った特徴があり、いくつかの長所と短所がある。以下にそのいくつかを要約する。

利点

A431癌細胞株の主な利点は以下の通りである:

EGFR過剰発現

A431細胞は上皮成長因子受容体(EGFR)を過剰発現している。EGFRシグナル伝達とがんにおけるその意味を研究するための陽性対照として役立つ。また、新しいがん治療法の評価にも用いられる。

腫瘍原性

A431細胞は腫瘍形成能を有する。この細胞は異種移植がんモデルの開発に用いることができ、腫瘍増殖動態の研究や新しいがん治療法の評価に有用なツールである。

欠点

A431細胞の欠点は以下の通りである:

遺伝子異常

A431は遺伝子変異や変化を含むがん細胞株であり、本来の腫瘍の特徴とは異なる可能性がある。

微生物汚染

A431は微生物汚染(主に細菌汚染)を受けやすい。しかし、標準的な無菌培養条件を維持することで、A431細胞培養におけるこのような汚染を防ぐことができる。


4. A431細胞の研究応用

A431細胞株は癌研究に広く用いられている。この皮膚癌細胞株の有望な応用例をいくつかここに挙げる。 癌生物学:皮膚癌細胞株A431は、癌の増殖、発生、転移、浸潤を促進する細胞および分子メカニズムを調べるための優れた研究ツールである。
研究者らはこの細胞株を広範囲に用いて、さまざまながん細胞プロセスに関与する細胞シグナル伝達経路を集中的に研究してきた。例えば、2018年に実施された研究では、PI3K/ACT/mTORシグナル伝達経路ががん細胞の増殖に関与し、この経路の阻害が皮膚腫瘍細胞A431のアポトーシスを誘導することが探索された[2]。さらに、別の研究では、皮膚がん細胞の転移と上皮間葉転換(EMT)におけるPI3K/ACT/mTOR経路の寄与も報告されており、がんの発生と進行におけるPI3K/ACT/mTOR経路の重要な役割が示されている[3]。 薬剤の試験と評価A431細胞は、潜在的な抗がん剤候補の有効性と効果を評価するために使用される。研究者たちは、Nurhidayah Ab.Rahim博士らによるいくつかの実験によって、がん細胞の増殖、転移、浸潤、アポトーシスに対する薬剤の効果を調べた。RahimたちはA431細胞を利用し、2022年に生物学的に合成されたAlstonia angustiloba植物銀ナノ粒子の治療可能性を評価した。その結果、angustiloba-AgNPsが皮膚扁平上皮がん細胞に対して抗増殖作用を示すことが明らかになった[4]。 腫瘍異種移植モデル:A431細胞株は腫瘍形成性があり、マウスモデルに接種すると腫瘍を形成する。従って、A431細胞株はin vivoでの癌生物学を研究するためのマウス異種移植モデルを開発するのに有用なツールである。A431癌細胞株を用いて腫瘍異種移植モデルを開発した研究はいくつかある。例えば、Yu Jin Limと彼のチームは、外因性上皮成長因子(EGF)の抗腫瘍効果と放射線増感効果をin vivoで評価するために、A431細胞を用いた皮膚腫瘍異種移植マウスモデルを開発した[5]。 A431細胞を取り上げた研究発表 A431皮膚がん細胞株を取り上げた重要な研究発表をいくつか紹介する。 生体高分子PVA-AuNPsおよびPCL-クルクミン担持エレクトロスパンナノファイバーの有効性とA431皮膚がん細胞株に対する抗がん活性 この論文は、2020年にMaterials Today Communicationsに掲載された。本研究では、ポリ-ε-カプロラクトン-クルクミン担持エレクトロスパンナノファイバーとポリビニルアルコール-AuNPsのA431癌細胞に対する抗癌性を評価した。 miRNA-221はPTENを標的とすることにより皮膚扁平上皮癌の進行を促進する Cellular & Molecular Biology Letters(2019年)に掲載された本研究は、マイクロRNA-221がPTEN遺伝子を標的とすることにより皮膚扁平上皮癌において発癌性の役割を果たすことを提唱した。 Catharanthus roseusから単離されたEutypella spp-CrP14由来の真菌ビンクリスチンは、ヒト扁平上皮癌細胞株-A431においてアポトーシスを誘導する BMC Complementary Medicine and Therapies(2016年)に掲載されたこの研究は、真菌Eutypella spp-CrP14から単離された二次代謝産物であるビンクリスチンが、A431細胞においてアポトーシスを誘導することを示唆している。 A431細胞でCDC42SE1を過剰発現させると、Akt経路を阻害することにより細胞増殖が抑制された この研究は2019年にCells誌に掲載された。この研究は、CDC42SE1遺伝子のダウンレギュレーションが腫瘍化を促進することから、皮膚がん進行の重要なバイオマーカーであることを提唱した。 メトホルミンはPI3K/Aktシグナル伝達経路を調節することでA431細胞の増殖を抑制する この研究は2015年にExperimental and therapeutic medicine誌に発表された。それによると、メトホルミンはPI3K/Aktシグナル伝達経路を調節することにより、皮膚がん細胞株a431の増殖を抑制することが提唱された6。 A431細胞株のリソース:プロトコール、ビデオ、その他 A431皮膚癌細胞株をフィーチャーしたオンラインリソースをいくつかご紹介します。 A-431細胞のトランスフェクション:このリンクは、A431癌細胞のトランスフェクションに関するステップバイステップのガイドを提供しています。 以下のリンクは、A431細胞の細胞培養に関する情報を含んでいます。 A431癌細胞株:このリンクには、A431細胞株に関する必要な細胞培養情報が含まれています。培地、細胞密度、凍結保存培養と増殖培養の取り扱いなどが含まれます:このウェブサイトには、A431細胞株の培養に関する簡単なプロトコールが掲載されている。

参考文献

Quadri, M., et al., Investigating Cutaneous Squamous Cell Carcinoma in vitro and in vivo: Novel 3D Tools and Animal Models.Front Med (Lausanne), 2022.9: p. 875517.
Zeng, N., et al., A431皮膚癌細胞株に対するカフェ酸n-ブチルエステルの抗癌活性は、アポトーシスの誘導とmTOR/PI3K/ACTシグナル伝達経路の阻害を介して起こる。
分子医学レポート、2018年17(4): p. 5652-5657.
Rahaman, A., et al., Eucalyptol targets PI3K/Akt/mTOR pathway to inhibit skin cancer metastasis.
Carcinogenesis, 2022.Rahim, N.A., et al., Investigation of antiproliferative mechanisms of Alstonia angustiloba-silver nanoparticles in skin squamous cell carcinoma (A431 cell line).
Journal of Molecular Structure, 2022.Lim, Y.J., et al., A431 細胞を用いたマウス異種移植モデルにおける外因性上皮増殖因子による腫瘍増殖抑制と放射線応答の増強。
Cancer Research and Treatment:Official Journal of Korean Cancer Association, 2015.47(4): p. 921-930.


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