Calu-3細胞株

Calu-3細胞は、非小細胞肺癌を代表するヒト由来の気道上皮細胞株である。肺がんの生物学、呼吸器疾患、宿主と病原体の相互作用、気道における薬物輸送などの研究を含む生物医学研究に広く用いられている。さらに、いくつかの呼吸器疾患に対する治療法の開発にも用いられている。

この記事では、Calu-3細胞株に関する包括的な知識を提供する。ここでは以下のことを学ぶことができる：

Calu-3細胞の起源と一般的特徴
Calu-3細胞株：培養に関する情報
Calu-3細胞の利点と欠点
Calu-3細胞株の研究への応用
Calu-3細胞研究発表
Calu-3細胞のリソース：プロトコール、ビデオ、その他

1.Calu-3細胞の起源と一般的特徴

細胞株について必要な第一の情報は、その起源と一般的な属性です。これは、あなたの研究において、その細胞株を使うかどうかを決めるのに役立ちます。このセクションでは、Calu-3細胞株について、このような重要な情報を学ぶお手伝いをいたします。内容は以下の通りである：CALU-3細胞株とは？CALU-3細胞の形態は？CALU-3細胞の起源は？

CALU-3細胞は、肺腺癌の白人男性（25歳）の胸水（転移部位）から得られた。この細胞株は1975年にメモリアル・スローン・ケタリング癌センターのJorgen FoghとGermain Trempeによって樹立された。
Calu-3細胞は上皮様形態を持つ。
Calu-3細胞の大きさは直径8-9ミクロンから20ミクロンである。
K-RAS（G13D）、TP53、CDKN2A遺伝子に変異を保有し、野生型EGFRを発現している。

A549とCalu-3の比較

A549細胞とCalu-3細胞はヒト肺腺がん細胞株であるが、異なる特徴を持つ。Calu-3とA549細胞モデルの主な違いは粘液層の厚さである。Calu-3細胞はより薄い粘液層を形成するため、近位気道上皮をモデル化している。一方、A549細胞にはこの特徴がなく、遠位気道の生理学的構造を表現するのに適している[1]。

気管支喘息における気管支の可視化。気管支喘息は、気道が過剰な粘液によって収縮し腫脹して閉塞し、息切れなどの典型的な症状を引き起こす肺疾患である。

2.Calu-3細胞株培養情報

このセクションでは、Calu-3 細胞株を培養する際のポイントをご紹介します。ここではCalu-3細胞の倍加時間とは？Calu-3細胞の培地とは何ですか？Calu-3細胞の培養プロトコールとは？どのようにCalu-3細胞を培養するのですか？

Calu-3細胞培養のポイント

倍加時間：	Calu-3細胞の倍加時間は約35時間です。
接着か懸濁か：	Calu-3は接着性の肺腺癌細胞株である。
分割比率	Calu-3細胞株の分割比率は1:2～1:4である。亜培養のために、細胞は1×リン酸緩衝生理食塩水（PBS）で洗浄され、アキュターゼ（継代液）と共に周囲温度でほぼ10分間インキュベートされる。その後、新しい細胞培地を加え、剥離した細胞を遠心分離する。細胞ペレットは注意深く再懸濁され、細胞は増殖のために新鮮な培地の入ったフラスコに分注される。
増殖培地：	10%FBS、2mM L-グルタミン、1.5g/L NaHCO3、EBSS、1mMピルビン酸ナトリウム、NEAAを含むEMEM培地をCalu-3細胞の培養に使用する。Calu-3細胞の培地は週に2～3回交換する。
増殖条件	Calu-3細胞は、37℃、5％CO2供給の加湿インキュベーター内で培養される。
保管	凍結した細胞は、細胞の生存性を長期にわたって保護するため、液体窒素の気相中、または-150℃以下の温度で保存する。
凍結プロセスと培地	CM-1またはCM-ACF凍結培地は、主にCalu-3肺細胞株の凍結に使用される。細胞の生存性を保ち、ショックから細胞を守るために、細胞は1分間に1℃しか温度が下がらないようなゆっくりとした凍結プロセスを経る。
解凍プロセス：	細胞を解凍するには、37℃に設定したウォーターバスにバイアルを入れ、約1分間、または小さな氷の塊が残るまで置きます。新鮮培地を加え、細胞を遠心分離して凍結培地成分を除去する。その後、細胞ペレットを再懸濁し、細胞を増殖培地の入った新しいフラスコに流し込む。
バイオセーフティレベル	Calu-3細胞株の取り扱いには、バイオセーフティーレベル1の実験室設定が必須である。

異なる継代におけるCalu-3細胞。典型的な小島状の接着性クラスターが強調されている。

3.Calu-3細胞の長所と短所

他のヒト細胞株と同様に、Calu-3細胞にも長所と短所がある。ここでは、いくつかの重要な点について述べる。

長所

in vitroの気道上皮モデル：
呼吸器研究において、Calu-3細胞は気道上皮の効率的なin vitroモデルとして機能する。ヒト気道粘膜の特性を反映しており、薬物輸送、宿主と病原体の相互作用研究、ムチン産生などの研究が可能である。
極性化
Calu-3細胞は極性化された単層を形成するため、薬物輸送や宿主と病原体の相互作用をより現実的な状況で研究するために広く使用されている。

欠点

癌細胞株である：
Calu-3細胞は肺腺癌から得られたものであるため、健康な肺組織を完全に表しているとは限らないことに注意することが重要である。研究者は、この細胞を研究モデルとして使用する際には、この点を考慮すべきである。

4.Calu-3細胞株の研究応用

Calu-3は生物医学研究においていくつかの応用が可能である。このセクションでは、最も有望なものをいくつか紹介する。

呼吸器疾患の研究 例えば、嚢胞性線維症、喘息、慢性閉塞性肺疾患（COPD）などである。Chiara Papiらによる研究では、Calu 3嚢胞性線維症in vitroモデルを用いて、miRNA-101-3pを標的とする抗miR-101-3pペプチド核酸（PNA）の影響を調べた。この研究では、PNA治療が嚢胞性線維症膜貫通伝導調節因子（CFTR）遺伝子の発現を増加させる傾向があることが判明し、嚢胞性線維症および関連疾患の治療戦略の可能性が示唆された[2]。
医薬品開発： Calu-3細胞は、いくつかの呼吸器疾患に対する薬剤を試験・開発するためのモデルとして役立っている。その上、これらの細胞は気道上皮を通過する薬物輸送の研究にも用いられている。例えば、2021年に行われた研究では、Calu-3細胞のsars-cov-2感染に対するアンドログラフィス・パニキュラータ（Andrographis paniculata）植物エキスとその生理活性成分アンドログラフォライドの抗ウイルス活性が探索された [3]。
宿主と病原体の相互作用 Calu-3細胞は、病原体と気道上皮との相互作用を研究するのに理想的であり、SARS-CoV-2のような呼吸器感染症の理解に役立つ。例えば、Byoung Kwon Parkたちは、SARS-CoV-2感染に対するCalu-3細胞とVero細胞の反応とウイルス産生を調べた[4]。

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5.Calu-3細胞研究発表

Calu-3細胞を用いたエキサイティングで引用されることの多い研究を以下に紹介する：

一酸化炭素放出分子-2は、非小細胞肺がんCalu-3細胞の増殖、遊走、浸潤を抑制し、アポトーシスを促進する。

この研究は2018年にEuropean Review for Medical and Pharmacological Sciencesに掲載された。この研究では、一酸化炭素放出分子-2（CORM-2）が非小細胞肺がん細胞（Calu-3）のアポトーシスを促進し、増殖、遊走、浸潤を抑制することが提唱された。

Calu-3上皮細胞は、in vitroで、新鮮な単離初代鼻上皮細胞とは異なる免疫および上皮バリア応答を示す

Clinical and Translational Allergy誌（2018年）に掲載されたこの研究は、Calu-3細胞株と新鮮培養初代鼻上皮細胞の免疫および上皮バリア応答を比較したものである。

キニーネはヒト細胞株のSARS-CoV-2感染を阻害する

Viruses (2021)に掲載されたこの論文は、Calu-3などの異なるウイルス感染細胞株に対する効果を評価することにより、SARS-CoV-2感染に対する潜在的治療法としてキニーネを提案した。

高D-グルコースレベルはヒト気道上皮細胞株Calu-3においてGLUT1を介してACE2の発現を誘導する。

BMC Molecular and Cell Biology誌（2022年）に掲載されたこの研究では、高D-グルコースがGLUT1遺伝子の制御を介してCalu-3細胞のACE2発現を促すことが提唱された。

Dolosigranulum pigrumは呼吸器上皮細胞におけるSARS-CoV-2に対する免疫を調節する

Pathogens誌（2021年）に掲載されたこの論文は、肺上皮細胞におけるドロシグラヌルム・ピグラム 040417の免疫調節作用を調べたものである。さらに、SARS-CoV-2感染に対するこの免疫生菌の防御の可能性を調査した。

6.Calu-3細胞に関するリソース：プロトコル、ビデオ、その他

Calu-3細胞については、細胞培養とトランスフェクションに関連した情報を含む多くのオンライン・リソースが利用可能である。

Calu-3細胞のトランスフェクション・プロトコール：このリソースはCalu-3細胞のトランスフェクションに関する重要な知識を提供する。
Calu-3トランスフェクション：このビデオチュートリアルは、in vitroでのCalu-3トランスフェクションプロトコルを学ぶためのステップバイステップのガイドである。

Calu-3細胞培養プロトコールはこちら。

Calu-3細胞この文書には、Calu-3細胞の培地と継代培養プロトコールに関する情報が含まれています。

参考文献

Wiese-Rischke, C., R.S. Murkar, and H. Walles,Biological Models of the Lower Human Airways-Challenges and Special Requirements of Human 3D Barrier Models for Biomedical Research.薬剤学、2021年。13(12).
Fabbri, E., et al.,ヒト気道上皮Calu-3細胞をマイクロRNA miR-101-3pを標的とするペプチド核酸（PNA）で処理すると、嚢胞性線維症膜貫通伝導調節因子（cystic fibrosis Transmembrane Conductance Regulator () ）遺伝子の発現が増加する。European Journal of Medicinal Chemistry, 2021.209: p. 112876.
Sa-Ngiamsuntorn、K.ら、ヒト肺上皮細胞におけるアンドログラフィス・パニキュラータ抽出物およびその主要成分アンドログラフォリドの抗SARS-CoV-2活性と主要臓器細胞代表における細胞毒性評価。天然物ジャーナル, 2021.84(4): p. 1261-1270.
Park, B.K., et al.,SARS-CoV-2感染に伴うCalu-3細胞とVero細胞におけるシグナル伝達とウイルス産生の差異。Biomol Ther (Seoul), 2021.29(3): p. 273-281.