公開日：2023年 | 最終更新日：2026年5月
HCT116細胞株：大腸がん研究の要
HCT116細胞株 は、大腸がんの研究における礎として機能し、この疾患の病因や潜在的な治療法に関する貴重な知見を提供しています。がん研究や薬理学的評価における有用性で知られるHCT116は、腫瘍の挙動や薬剤の有効性に関する重要な研究を促進しています。
- 培養培地
HCT116細胞の培養には、3.0 g/LのL-グルコース、1.5 mMのL-グルタミン、3.0 g/LのNaHCO3、および10%の胎児牛血清を添加したMcCoys 5a培地が最適です。 培地は週に1～2回交換することを推奨します。 - 倍加時間
HCT116 癌細胞の倍加時間は 25～35 時間です。 - 増殖様式
HCT116 大腸がん細胞株は付着性で、細胞は単層で増殖します。 - 生物安全レベル
BSL-1
HCT116細胞の由来と基本的特性
HCT116 細胞の起源や、形態的特徴、遺伝的構成、細胞の寸法などの基本的な特性を理解することは、この細胞株を用いた研究に着手する研究者にとって不可欠です。
由来と遺伝的背景： HCT116 細胞は、大腸がんの診断を受けた 48 歳の白人男性の結腸に由来し、RAS/RAF/MEK/ERK シグナル伝達経路の一部である KRAS 遺伝子のコドン 13 (G13D) における変異が注目されています。 この特定の変異は、これらの細胞の発癌性形質転換において極めて重要であり、がん研究におけるその重要性を裏付けています。
形態および増殖特性：上皮様形態を示すHCT116細胞は、通常は単層培養で増殖しますが、直径150～400 µmのスフェロイドを形成することもあります。この増殖パターンの適応性は、様々な実験設定における汎用性を裏付けています。
染色体プロファイル：HCT116 細胞の染色体構成はほぼ二倍体であり、細胞集団の約 70% が 45 個の染色体を保有しています。 特筆すべきは、8番、10番、16番、および17番染色体の長腕に反復的な増幅が見られる一方で、Y染色体が欠如しており、これがこの細胞のユニークなゲノムシグネチャーに寄与している点である。
比較分析：HCT116 対 HT29 細胞株
HCT116と、もう一つのヒト結腸直腸癌細胞株であるHT29を比較すると、その発癌能および分化能において明確な違いが浮かび上がる：
発癌性の攻撃性と分化能：HCT116細胞は、高い発癌性の攻撃性と限られた分化能を特徴としており、侵攻性の高い腫瘍表現型を研究するためのモデルとなっている。 対照的に、HT29細胞は腸上皮様細胞やムチン産生細胞系への分化能力を示し、大腸がんの生物学的多様な側面を模倣する対照的なモデルを提供する。
HCT116およびHT29細胞株に関するこのような比較的な理解は、研究者が利用できるツールキットを充実させ、大腸がんの多面的な性質についてより精緻な調査を可能にする。
HCT116細胞の取り扱い
倍加時間：
HCT116がん細胞の倍加時間は25～35時間です。
付着培養または浮遊培養：
HCT116大腸がん細胞株は接着性であり、細胞は単層で増殖します。
播種密度：
HCT116細胞培養には、2 × 10⁴細胞/cm²の播種密度が推奨される。継代を行う際は、1×PBSで洗浄した後、Accutase溶液を用いて細胞を剥離させる。遠心分離後、細胞ペレットを新鮮な培養液に再懸濁し、新しいフラスコに移す。
培養液：
HCT116細胞の培養には、3.0 g/LのL-グルコース、1.5 mMのL-グルタミン、3.0 g/LのNaHCO3、および10%の胎児牛血清を添加したMcCoys 5a培地が最適です。 培地は週に1～2回交換することを推奨する。
培養条件（温度、CO₂）：
培養は、37°C、5% CO₂雰囲気の加湿インキュベーター内で行う。
保存：
HCT116細胞は、液体窒素の気相または液相のいずれにおいても、-150°C以下の温度で保存可能です。
凍結プロセスおよび培地：
凍結保存にはCM-1またはCM-ACF培地を使用する。細胞の生存率を維持するため、1分あたり1°Cの速度で徐々に温度を下げる制御凍結法が推奨される。
解凍手順：
HCT116細胞を37°Cの水浴で解凍します。増殖培地を加えた後、遠心分離を行い、凍結培地の残留物を除去します。細胞ペレットを新しい培地に再懸濁し、新しいフラスコで培養します。
バイオセーフティレベル：
レベル1
HCT116細胞株の利点
本節では、HCT116細胞株について詳しく解説し、がん研究、特に大腸がんの研究におけるその極めて重要な役割に焦点を当て、その固有の利点について論じる。
HCT116細胞株は、いくつかの重要な利点により、がん研究において際立った存在となっています：
大腸がんモデル：世界第3位の発生率を誇る大腸がんの、広く認知されたin vitroモデルとして機能します。ヒトの大腸がんを模倣するその有用性により、がんの生物学の理解や治療戦略の検証において極めて貴重な存在となっています。
均一性：注目すべきことに、HCT116細胞の約70％が一貫した遺伝的プロファイルを示しており、比較的均一な集団を形成しています。この均一性は、遺伝子発現や細胞シグナル伝達経路の研究、および薬剤治療の有効性評価において極めて重要であり、実験結果の一貫性と信頼性を保証します。
トランスフェクション効率：HCT116細胞の際立った特徴の一つは、特にウイルスベクターを用いたトランスフェクションに対する高い感受性です。この特性は遺伝子治療研究において特に有益であり、遺伝物質を効率的かつ正確に導入することを可能にし、高度な遺伝子操作や機能研究を促進します。
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HCT116細胞株の研究用途
HCT116細胞株は、がん研究において幅広い用途があります。主な用途は以下の通りです：
がん生物学
HCT116結腸癌細胞株は、結腸癌の進行と発症の研究に使用されています。さらに、がんの増殖、移動、浸潤に関与する根本的なメカニズムやシグナル伝達経路の解明にも役立っています。ある研究では、HCT116細胞を用いて薬剤耐性の発現に関与する遺伝子の研究が行われました。 研究者らは、結腸癌細胞においてMDR1遺伝子を過剰発現させ、NOX（NADPHオキシド）アイソフォームおよびNrf2の発現を観察しました。この研究により、NOX2およびNrf2の発現亢進が癌細胞の化学療法抵抗性を引き起こすことが明らかになりました。したがって、これらの遺伝子を標的とすることで、癌治療中の耐性発現を克服できる可能性があります[1]。 同様に、2021年に実施された研究では、NF-κBシグナル伝達経路が結腸癌の増殖および遊走の調節に関与していることが報告された。したがって、この経路を標的とすることで、結腸直腸癌に対する新規かつ効果的な治療法を開発することが可能となる[2]。
腫瘍学の分野において、細胞周期、増殖・成長、アポトーシスの複雑なプロセスを理解することは極めて重要である。これらの生物学的機能は、ヒト細胞株、特にヒト結腸癌細胞や膵臓癌モデルなどの悪性細胞由来の細胞株の研究において極めて重要である。 例えば、HCT116およびSW620細胞株は、それぞれ結腸癌および膵臓癌の根底にあるメカニズムを解明する上で極めて有用である。フローサイトメトリーやコロニー形成アッセイといった技術を用いることで、研究者は腫瘍内の個々の細胞の遺伝子発現プロファイルや挙動を解明し、癌細胞が細胞外マトリックス内でどのように相互に通信しているかを明らかにすることができる。
がんの進行におけるアポトーシスの役割
アポトーシス（プログラム細胞死）は、細胞の恒常性維持において極めて重要な役割を果たしており、がん研究における主要な研究領域の一つです。無関係なアポトーシスと、大腸がん細胞死など、がんの文脈において特異的に誘導されるアポトーシスとの区別は極めて重要です。 このプロセスは単なる細胞の除去にとどまらず、腫瘍の増殖や転移に影響を及ぼし得るシグナルの複雑な相互作用を伴っている。転移抑制因子や腫瘍抑制因子の活性と併せてアポトーシスや細胞死を調べることで、科学者はがんの進行や転移能を調節する経路に関する知見を得ることができる。
がんにおける転移と分子マーカー
転移は依然としてがんの最も手強い側面の一つであり、悪性細胞の拡散において血行性転移は重大な懸念事項となっている。転移の解明には、がん細胞の移動や浸潤能力（細胞運動）の研究、および細胞外マトリックスを含む周囲環境との相互作用の解明が含まれる。 CD133の発現や上皮成長因子受容体（EGFR）のような分子マーカーは、陽性大腸癌細胞やその他の癌種の挙動を特定し理解する上で極めて重要である。例えば、SIRT6経路は、腫瘍の増殖や転移性大腸癌の調節における潜在的な役割から、注目される研究領域として浮上している。
毒性学／創薬
HCT116細胞株は、新規抗がん剤のスクリーニングモデルとして用いられている。 天然物や化学合成ナノ粒子を含む抗がん剤の有効性と毒性を評価するための研究がいくつか行われている。その一環として、ある研究では、生薬であるカエサルピニア・プルケリマ（Caesalpinia pulcherrima）の抽出物から合成された銀ナノ粒子のHCT116細胞に対する細胞毒性を評価した[3]。 ある研究では、研究者らはHCT116がん細胞株を用いて、カカオ茶水抽出物の抗がんポテンシャルを評価した。その結果、カカオ茶抽出物が結腸がんの増殖を抑制し、細胞死を誘導することが判明した[4]。 別の研究では、HCT116がん細胞を用い、エアポテト（Dioscorea bulbifera）抽出物が、JNKシグナル伝達カスケードの活性化およびERK1/2遺伝子の抑制を介して、結腸直腸癌細胞においてアポトーシス促進活性を示すことが明らかになった[5]。
特に大腸がんや膵臓がんにおけるメトホルミンのがん細胞への影響は、がん細胞の生物学的機能を理解することが、いかにして潜在的な治療戦略につながるかを示している。 メトホルミンや上皮成長因子受容体（EGFR）などの特定の経路を標的とする薬剤による治療後の、がん細胞のコロニー形成能（クローン形成能）に関する研究は、効果的ながん治療法に関する貴重な知見をもたらす可能性がある。 さらに、これらの研究において HCT116 クローンおよび HCT116 細胞集団を使用することで、がん細胞がさまざまな治療的介入にどのように反応するかを詳細に理解することが可能となり、がん治療におけるより個別化されたアプローチへの道が開かれます。
HCT116細胞：研究論文
このセクションでは、HCT116細胞株を取り上げた、重要かつ最も多く引用されている最近の論文をいくつか紹介します。
Piper nigrum 種子由来の合成 SnO2 ナノ粒子による大腸がん（HCT116）および肺がん（A549）細胞株に対する細胞毒性試験
本研究は『Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology』（2017年）に掲載されました。研究者らは、HCT116大腸がん細胞株およびA549肺がん細胞株を用いて、黒コショウ（Piper nigrum）の種子由来の合成酸化スズナノ粒子の細胞毒性効果を評価しました。
長鎖非コードRNA SNHG15は転写因子Slugと相互作用してその活性を安定化させ、結腸癌の進行を促進する
『Cancer Letters』（2018年）に掲載された本研究は、lncRNA SNHG15がHCT116を含む大腸がん細胞株において、大腸がん細胞の遊走を促進することを示唆している。
長鎖非コードRNA TUG1の過剰発現は結腸癌の進行を促進する
本論文は2016年に『Medical Science Monitor』誌に掲載された。この研究により、発癌性長鎖非コードRNA（LncRNA）TUG1が、HCT116大腸がん細胞の増殖と遊走を促進することが明らかになった。
薬剤耐性はHCT116大腸がん細胞におけるH2S産生酵素の発現亢進を誘導する
『Biochemical Pharmacology』誌（2018年）に掲載された本研究は、薬剤耐性の獲得がHCT116結腸癌細胞におけるH2S産生酵素のレベルを上昇させると提唱している。
HCT 116細胞株におけるマイクロRNAの発現に対するInula viscosa L.水抽出物のアポトーシスおよび抗増殖効果：in vitro研究
『International Journal of Environmental Health Research』（2023年）に掲載された本論文は、Inula viscosa L.抽出物がマイクロRNAの調節を介してHCT116結腸直腸癌細胞に対して抗がん作用を発揮することを示唆している。
HCT116細胞に関するリソース
以下に、HCT116細胞に関するリソースをいくつか紹介します。
- HCT116へのトランスフェクション：この動画は、HCT116がん細胞へのトランスフェクションの手順を段階的に解説したものです。
- HCT116細胞株の培養：この動画は、HCT116大腸がん細胞株の継代培養プロトコルを紹介しています。
- HCT116細胞株の継代培養：このウェブサイトには、HCT116培養培地に関する多くの有用な情報が掲載されています。さらに、細胞の凍結、解凍、および継代培養の手順も提供されています。
HCT116細胞についてよくある質問
参考文献
- Waghela, B.N., F.U. Vaidya, and C. Pathak: NOX-2およびNrf-2の発現亢進は、ヒト結腸癌（HCT-116）細胞における5-フルオロウラシル耐性を促進する。 Biochemistry (Moscow), 2021, 86, p. 262-274.
- Yang, M. 他、アストラガリンは NF-κB シグナル伝達経路を調節することにより、ヒト結腸癌 HCT116 細胞の増殖および遊走を抑制する。Frontiers in Pharmacology, 2021, 12: p. 639256.
- Deepika, S., C.I. Selvaraj, and S.M. Roopan, HCT116 細胞株における Caesalpinia pulcherrima L. swartz の生物活性および抽出物から合成した銀ナノ粒子の細胞毒性のスクリーニング。 Materials Science and Engineering, C, 2020, 106, p. 110279.
- Gao, X. 他、カカオ茶（Camellia ptilophylla）は、ROS の生成および PI3K/Akt シグナル伝達経路を介して、HCT116 細胞においてミトコンドリア依存性アポトーシスを誘導する。 Food Research International, 2020, 129, p. 108854.
- Hidayat, A.F.A. 他、Dioscorea bulbifera は、HCT116 ヒト結腸直腸癌細胞において、ERK 1/2 の阻害および JNK シグナル伝達経路の活性化を通じてアポトーシスを誘導した。 Biomedicine & Pharmacotherapy, 2018. 104: p. 806-816.