DU-145細胞 - 研究者のための総合ガイド
DU-145は、生物医学研究で広く利用されているヒト前立腺癌細胞株です。これらの細胞は、前立腺癌の生物学的研究、薬剤試験、および開発において極めて貴重なモデルとして機能します。さらに、研究者たちはDU-145細胞を用いて、前立腺癌の発症、増殖、および進行の根底にある分子メカニズムの解明にも取り組んでいます。
- 培養培地
- EMEM（イーグル最小必須培地）に、10% 胎児牛血清（FBS）、2 mM L-グルタミン、2.2 g/L NaHCO3、およびEBSSといった培地添加物を加えたもの。培地は週に2～3回交換する。
- 倍加時間
- DU-145の倍加時間は30～40時間です。
- 増殖様式
- DU-145は付着性細胞株である。
- バイオセーフティレベル
- BSL-1
DU-145細胞株の概要と由来
細胞株を用いた研究を始める前に、その基本的な特性と由来を理解することは不可欠です。このセクションでは、DU-145細胞株の特性と由来について包括的に解説します。以下の点について理解を深めることができます：DU-145がん細胞とは何か？DU-145細胞の形態はどのようなものか？ PC-3とDU-145の違いは何か？
- ヒト前立腺がん細胞株であるDU-145は、転移性前立腺がんを患う白人男性（69歳）の脳から樹立されました。これらの細胞は、1978年にK.R. Stoneらによって初めて寄託されました。
- PC-3前立腺がん細胞と同様に、DU-145もアンドロゲン受容体を発現しています。しかし、これらの細胞にアンドロゲンリガンドを投与しても、アンドロゲン受容体応答性遺伝子の活性は認められないため、アンドロゲン非依存性細胞とみなされています。
- DU-145細胞は上皮様形態を有する。
- DU-145細胞は低三倍体であり、モード染色体数は64である。 del (11) (q23)、t(11q12q)、16q+、del (1) (p32)、del (9) (p11) など、いくつかのマーカー染色体が見られます。
PC-3 対 DU145
どちらの前立腺癌細胞株もアンドロゲン受容体非依存性である。両者は、腫瘍形成能および転移能の点で異なる。免疫不全マウスに注入すると、PC-3 細胞株は転移性の高いグレード IV の腺癌を形成する。 対照的に、DU-145細胞株は、中程度の転移能を持つ前立腺がんを発症する [1]。
DU-145細胞の培養
DU-145細胞株は、前立腺がんの研究機関で広く使用されています。簡単かつ効率的に培養を行うためには、以下の重要なポイントを理解しておく必要があります。本セクションでは、DU-145用培地、倍加時間、細胞培養条件、およびプロトコルに関する情報を紹介します。
DU-145細胞の培養における要点
細胞倍加時間：
DU-145の倍加時間は30～40時間です。
付着培養または浮遊培養：
DU-145は接着性細胞株です。
播種密度：
DU-145細胞は、推奨細胞密度である2×10⁴細胞/cm²で播種します。この密度では、約4日で細胞は密接な単層を形成します。 播種にあたっては、細胞を1×リン酸緩衝生理食塩水で洗浄し、継代用溶液であるAccutaseと共にインキュベートします。室温で8～10分間インキュベートした後、新鮮な培養液を加え、遠心分離を行います。回収した細胞ペレットを慎重に再懸濁し、細胞を新しい培養フラスコに移して増殖させます。
培養液：
EMEM（イーグル最小必須培地）に、10% 胎児牛血清（FBS）、2 mM L-グルタミン、2.2 g/L NaHCO3、およびEBSSを添加した培地。培地は週に2～3回交換する。
培養条件：
DU-145培養は、5% CO₂を供給する37°Cの加湿インキュベーター内で維持する。
保存：
DU-145細胞は、細胞の生存率を長期にわたり維持するため、液体窒素の気相中、または電気冷凍庫内で-150°C以下の温度で保存する。
凍結プロセスおよび培地：
DU-145前立腺がん細胞には、CM-1またはCM-ACF凍結培地の使用が推奨される。細胞の凍結には、温度を1°Cずつ徐々に下げる緩慢凍結法が採用される。これにより、細胞へのショックを防ぎ、生存率を維持するのに役立つ。
解凍プロセス：
凍結したDU-145細胞のバイアルは、37°Cの水浴中で40～60秒間急速に解凍します。その後、細胞に培養培地を加え、遠心分離を行って凍結培地の成分を除去します。回収した細胞は増殖培地に再懸濁し、増殖用のフラスコに移します。 凍結からの回復には約24時間を要します。
バイオセーフティレベル：
DU145アンドロゲン受容体非依存性細胞株の培養には、バイオセーフティレベル1の環境が必要です。
DU-145細胞株：利点と限界
他の細胞株と同様、前立腺がん細胞株であるDU-145にも、いくつかの長所と短所があります。これらの特性を把握することで、研究における本細胞株の使用判断に役立てることができます。DU-145細胞の主な長所と短所を以下に示します。
利点
DU-145細胞の長所は以下の通りです：
腫瘍形成能
DU-145は、中程度の転移能を持つ、侵攻性の高い腫瘍形成能を有する前立腺がん細胞株です。免疫不全マウスにおけるDU-145異種移植モデルの構築に使用され、in vitroおよびin vivoでの前立腺がんの生物学、発生、増殖の研究に用いられます。
アンドロゲン受容体非依存性
DU-145前立腺がん細胞はアンドロゲン受容体非依存性です。増殖にアンドロゲンを必要とせず、アンドロゲン投与時にも細胞および分子レベルで反応を示しません。ホルモン非依存性前立腺がんのメカニズム研究に最適です。
制限事項
DU-145細胞株の制限事項は以下の通りです：
in vitroモデル
DU-145は転移性前立腺癌のin vitro細胞モデルであるため、原発性前立腺腫瘍の複雑さを完全に反映しているとは限りません。さらに、アンドロゲン受容体非依存性といった特定の特性により、すべての前立腺癌のタイプやサブタイプを網羅しているとは限りません。
DU-145細胞の研究用途
DU-145前立腺がん細胞株は、幅広い研究用途があります。ここでは、有望な用途をいくつか挙げます。
- 前立腺がんの生物学：DU-145は、前立腺がんの生物学を研究するための適切なモデルです。研究者らは、がんの発症、進行、転移を促進する分子メカニズムを解明するために、この細胞を利用しています。さらに、前立腺がんに一般的に関連する遺伝的変異についても調査が行われています。 2021年に実施された研究では、効率的な診断および治療への応用を目的として、DU-145細胞を用いて潜在的なバイオマーカーの同定が行われました。この研究では、アクチンガンマ1（ACTG1）が、がん細胞の増殖を促進し、MAPK/ERK経路の活性化を介して転移を調節することから、前立腺がんの潜在的なバイオマーカーとして示唆されました[2]。
- 薬剤スクリーニングと開発：DU-145前立腺がん細胞は、抗がん剤候補の細胞毒性および有効性を評価するために広く使用されている。これにより、研究者は新薬の特定、薬剤耐性の解明、およびその根底にある分子メカニズムの理解を進めることができる。 2022年に実施された研究では、樹脂状の混合物であるプロポリス（蜂の接着剤）が、前立腺がん細胞株PC-3およびDU-145に及ぼす細胞毒性効果について調査された。この研究では、この天然物質が両細胞株において増殖抑制効果を示すことが示され、その抗がん作用の可能性が提唱された[3]。 2019年には、天然化合物であるベタインがDU-145前立腺がん細胞に及ぼす抗増殖効果を調査した別の研究が行われた。 この研究により、ベタインはDU-145細胞において、酸化ストレスを介した細胞死および炎症を促進することで抗増殖活性を発揮することが示された[4]。
5. DU-145細胞を用いた研究論文
以下は、DU-145細胞株に関する研究論文の一部です。
硫酸亜鉛がDU-145ヒト前立腺癌細胞株に及ぼす濃度依存的効果：酸化ストレス、アポトーシス、炎症、および形態学的解析
『Biological Trace Element Research』（2020年）に掲載された本研究では、硫酸亜鉛（ZnSO4）がアポトーシス、形態学的変化、酸化損傷、および炎症を誘導することにより、DU-145細胞に対して抗増殖効果を発揮することが示唆された。
アノナ・ムリカタ（Annona muricata L.）樹皮抽出物および植物化学物質アノナシンによって誘導されるDU-145前立腺がん細胞における選択的細胞毒性および抗転移活性
この研究論文は、2020年に『BMC Complementary Medicine and Therapies』誌に掲載された。本研究では、植物であるアノナ・ムリカタ（Annona muricata L.）の樹皮抽出物およびその生物活性成分であるアノナシンが、DU-145細胞株に対して示す細胞毒性および抗転移の可能性について検討した。
LncRNA LOXL1-AS1/miR-let-7a-5p/EGFR関連経路が前立腺がんDU-145細胞のドキソルビシン耐性を調節する
『IUBMB Life』（2019年）に掲載された本論文は、長鎖非コードRNA（LncRNA）LOXL1-AS1がmiR-let-7a-5pおよびEGFR経路と相互作用することで、前立腺がんDU-145細胞におけるドキソルビシン耐性を調節すると提唱した。
DDR1の発現低下は、DU-145およびLncap-FGC前立腺がん細胞株において、Pyk2/MKK7のリン酸化を介してアポトーシスを誘導し、上皮間葉転換（EMT）を抑制する
『Anti-Cancer Agents in Medicinal Chemistry』（2020年）に掲載された本論文は、Discoidin Domain Receptor1（DDR1）遺伝子の発現低下が、Pyk2/MKK7経路の活性化を介してDU-145細胞の死を引き起こし、上皮間葉転換（EMT）を抑制すると述べている。
カスティシンはRas/Akt/NF-κBシグナル伝達経路を介してヒト前立腺癌DU-145細胞の遊走および浸潤を抑制する
『Journal of Food Biochemistry』（2019年）に掲載された本研究では、ポリメトキシフラボンであるカスティシンが、Ras/Akt/NF-κBシグナル伝達を調節することで、DU-145細胞の遊走および浸潤を抑制することが示唆された。
DU-145細胞株に関するリソース：プロトコル、動画など
DU-145前立腺がん細胞株に関するオンラインリソースは多数公開されています。本セクションでは、これらの細胞の取り扱い、維持、およびトランスフェクションプロトコルを解説するリソースをいくつか紹介します：
- DU-145のトランスフェクション：この動画チュートリアルは、DU-145細胞へのトランスフェクションプロトコルを学ぶための段階的なガイドです。
DU-145細胞の培養プロトコルについては、こちらをご覧ください。
- DU-145の継代培養：このリンクでは、DU-145細胞の継代培養プロトコルについて学ぶことができます。
- DU-145細胞：このウェブサイトには、DU-145培地、継代プロトコル、増殖培養および凍結保存培養の取り扱いなど、DU-145細胞株に関する多くの有用な情報が掲載されています。
参考文献
- Lima, A.R. ら, GC-MSによるヒト前立腺正常細胞と癌細胞のエキソメタボロームの鑑別. Scientific reports, 2018. 8(1): p. 5539.
- Xiao, L. 他, ACTG1発現のサイレンシングはMAPK/ERKシグナル伝達経路を介して前立腺癌の上皮間葉転換を誘導する. DNA and Cell Biology, 2021. 40(11): p. 1445-1455.
- Gogacz, M. 他, 低温分離法で得られたプロポリス抽出物のPC-3およびDU-145前立腺がん細胞株に対する抗がん効果. Molecules, 2022. 27(23): p. 8245.
- Kar, F. 他, ベタインは、DU-145ヒト前立腺がん細胞株において、酸化ストレスを介したアポトーシスおよび炎症を増強することにより細胞増殖を抑制する. Cell Stress and Chaperones, 2019. 24: p. 871-881.