HK-2細胞 - 腎臓研究におけるHK-2細胞による腎機能および病態の研究
HK-2は、毒物学研究によく用いられる不死化ヒト腎臓上皮細胞株である。研究者は、環境毒素がこれらの腎臓細胞に及ぼす影響を評価する。さらに、HK-2細胞を用いて、腎臓病とその基礎にあるメカニズムを調べることもある。
この記事では、HK-2細胞の一般的な特徴、細胞培養条件、研究への応用など、HK-2細胞に関するほぼすべての重要な情報を説明する。その内容は以下の通りである：
1.HK-2細胞由来と一般的特徴
細胞株の起源と一般的な特徴は、細胞株を適切に取り扱い、維持し、使用するために知っておく必要があります。この項では以下のことを取り上げます：ヒト腎臓のHK-2細胞とは何か？HK2の役割は何か？HK2細胞とは何ですか？HK-2細胞株の起源は何ですか？ HK-2細胞のサイズと形態は？
- ヒト腎臓2（HK-2）細胞は、ヨーロッパ成人の正常な腎臓組織に由来する近位尿細管細胞の一種です。HK-2細胞株は、ヒトパピローマウイルス16のE6/E7遺伝子からなる組換えレトロウイルスで腎臓細胞をトランスフェクトすることにより樹立された。この実験によって不死化し、継続的に増殖するHK-2腎臓上皮細胞株が樹立された。
- HK-2細胞は上皮形態を示す。
- HK-2細胞の大きさは直径17.4-18.6μmである。平均直径は18.2μmである[1]。
2.HK-2細胞株培養に関する情報
ヒト腎臓2細胞株の培養に関する情報は、それを扱う前に大いに役立つ。HK-2細胞の培養に関する重要な情報は、このセクションで述べられている。あなたは知ることができる：HK-2細胞は接着するか？HK-2細胞の倍加時間は？HK-2細胞の培養にはどのような培地を使用するのか？
HK-2細胞培養のポイント
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細胞数の倍加時間： |
HK-2細胞の倍加時間は47.3～61.7時間である。 |
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接着または懸濁状態： |
HK-2腎臓上皮細胞株は接着性である。 |
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サブカルチャー率： |
HK-2細胞は1:2～1:4の割合でサブ培養する。接着したHK-2細胞を1 x PBSで洗浄し、アキュターゼ溶液を加えた後、周囲温度で8～10分間インキュベートする。解離した細胞に培地を加え、遠心分離する。回収した細胞を注意深く再懸濁し、培養用の新しいフラスコに流し込む。 |
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増殖培地： |
10％ウシ胎児血清、0.05mg/mlウシ下垂体抽出物（BPE）および5ng/ml上皮成長因子（EGF）を含むケラチノサイト細胞株培地が理想的なHK-2細胞培地である。培地は1週間に2～3日ごとに交換する。 |
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増殖条件 |
ヒト腎臓2細胞株培養液は、37℃、5％CO2供給、加湿インキュベーター内で保存する。 |
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保存： |
凍結細胞は液体窒素の気相中、または超低温フリーザーで-150℃以下で保存する。 |
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凍結プロセスと培地 |
HK-2細胞の凍結には、CM-1またはCM-ACF凍結培地が最適である。簡単に説明すると、1分間に1℃しか温度が下がらないような緩慢な凍結方法を選択し、細胞を衝撃から保護する。 |
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解凍プロセス： |
凍結細胞は37℃に設定したウォーターバスで解凍する。この細胞に新しい培地を加え、再懸濁する。その後、細胞を培地の入った新しいフラスコに分注する。24時間後に培地を交換し、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 |
HK-2細胞培養物は、バイオセーフティレベル1の実験室で維持されている。 |
3.HK-2細胞の利点と限界
HK-2はヒト近位尿細管上皮細胞株として広く用いられている。他の細胞株と同様に、HK-2細胞株にもいくつかの利点と限界がある。このセクションでは、ヒト腎臓2細胞株の主な長所と短所について述べる。
長所
HK-2細胞株の主な長所は以下の通りである：
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よく特性化されている |
HK-2細胞株は、その形態、大きさ、ゲノムに関して広範に特性化されている。この正常腎臓細胞を用いた研究は数多く行われている。 |
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不死化 |
HK-2は寿命が長く、数回の継代培養が可能な細胞株である。この特徴により、実験室での実験に必要な細胞が継続的に供給される。 |
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近位尿細管上皮の特徴 |
HK-2細胞は、ヒト腎臓に見られる近位尿細管細胞（PTC）に特徴的な高分化表現型を示す。このユニークな特徴により、HK-2細胞は腎臓の生理学、細胞プロセス、様々な刺激に対する応答を研究するための貴重なin vitroモデルとなる。 |
限界
HK-2細胞株の限界は以下のとおりである：
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in vitroモデル |
HK-2は正常腎細胞のin vitroモデルとして機能し、特に近位尿細管上皮細胞の特徴を示す。しかし、ヒト腎臓組織の複雑さやin vivoで見られる微小環境を完全に再現することはできない。 |
4.HK-2細胞株の研究応用
HK-2細胞株は、毒性学研究において数多くの応用が可能である。ここでは、このヒト近位尿細管細胞株の具体的かつ重要な研究利用法について考察した。
- 腎臓生理学： HK-2細胞は、正常な腎臓の生理学および機能を研究するために一般的に使用されている。研究者たちはこの近位尿細管上皮細胞を用いて、イオンチャネル、輸送過程、および腎臓の恒常性を制御する他の細胞メカニズムを研究している。例えば、研究者たちは、腎臓上皮細胞HK-2においてネオリグナンである(+)-コノカルパン（CNCP）が誘導する細胞死における一過性受容体電位チャネル6（TRPC6）チャネルの役割を研究した[2]。
- 腎臓病： ヒト腎臓2細胞株は、急性腎障害や糖尿病性腎症といったさまざまな腎臓病と、その根底にある細胞・分子メカニズムの研究に利用されている。例えば、klothoタンパク質のメチル化レベルが腎障害と関連していることが研究で見出された。Klotho遺伝子プロモーターのメチル化を減少させると、その発現が促進され、糖尿病db/dbマウスモデルや高グルコース処理HK-2細胞で誘発される腎障害を緩和することができる[3]。
- 毒性研究： HK-2細胞は、様々な薬物、化学物質、環境汚染物質の潜在的影響を評価するための優れた研究ツールである。この研究は、研究者が腎臓細胞に対する薬物の安全性や副作用を評価するのに役立つ可能性がある。例えば、2022年に発表された研究では、HK-2細胞におけるウラン誘発腎毒性に対する天然ハーブPolygonatumkingianum（PK）の多糖類と水抽出物の潜在的効果が評価された。彼らは、PKが保護作用を発揮し、腎臓細胞におけるウラン中毒を予防することを発見した[4]。
5.HK-2細胞研究発表
HK-2腎上皮細胞に関する興味深い研究発表を以下に紹介する。
CircHIPK3はmiR-326/miR-487a-3p/SIRT1の制御を介してヒト腎尿細管上皮HK-2細胞に対する高グルコース毒性を緩和する
Diabetes, Metabolic Syndrome, and Obesity誌（2022年）に掲載されたこの研究では、環状RNA HIPK3が、高グルコース毒性によるHK-2細胞の増殖阻害を減少させることができることが提唱された。さらに、miR-326/miR-487a-3p/SIRT1カスケードを制御することにより、細胞死を抑制することができる。
HK-2腎近位尿細管細胞と786-0癌細胞における金ナノ粒子の毒性メカニズムの違い
Nanomedicine (2020)に掲載されたこの研究論文は、786-0癌細胞とHK-2腎近位尿細管上皮細胞における金ナノ粒子（AuNPs）の異なる毒性メカニズムを評価したものである。
HK-2細胞における高グルコース誘導毒性は、miRNA-320cの阻害によって緩和される。
この論文はRenal Failure誌（2022年）に掲載された。マイクロRNA-320cは、PTENを標的とし、PI3K/AKTシグナルを阻害することにより、腎細胞（HK-2）の高グルコース誘導毒性を軽減することができるという知見である。
間葉系幹細胞由来エクソソームはHK-2細胞の上皮間葉転換を抑制する
Tissue Engineering Part A（2022）に掲載されたこの研究では、間葉系幹細胞由来のエクソソームが、HK-2腎細胞の上皮間葉転換を抑制することが提唱された。
LncRNA TapSAKIはHK-2細胞の炎症傷害と尿由来の敗血症誘発腎障害を促進する
Journal of Pharmacy and Pharmacology (2019)の論文によると、lncRNA TapSAKIは、マイクロRNA-22/PTEN/TLR4/NF-κBシグナル伝達経路を制御することにより、HK-2の炎症反応と細胞死を促進する。
6.HK-2細胞株のリソース：プロトコル、ビデオ、その他
HK-2は有名な細胞株である。 HK-2細胞培養プロトコールについて説明したいくつかのリソースを以下に示す。
- HK-2細胞培養このウェブサイトにはHK-2細胞培養に関する情報が豊富に掲載されている。例えば、HK-2細胞培地のレシピ、継代培養のプロトコール、増殖培養や凍結保存培養の取り扱いや維持のプロトコールなどがある。
- 細胞継代このビデオでは、接着細胞株の一般的な分割または継代プロトコルを学ぶことができます。
参考文献
- Handl, J., et al.,The effect of repeated passaging on the susceptibility of human proximal tubular HK-2 cells to toxic compounds.生理学的研究、2020年。69(4): p. 731.
- 楊貴妃、他、TRPC6チャネルの活性化は、HK-2細胞における（＋）-コノカルパン誘導アポトーシス細胞死に寄与する。Food and Chemical Toxicology, 2019.129: p. 281-290.
- Yang, X.H., et al.,EGCG attenuates renal damage via reversing klotho hypermethylation in diabetic db/db mice and HK-2 cells.Oxidative Medicine and Cellular Longevity, 2020. 2020.
- Li,W.、他、ヒト腎臓（HK-2）細胞におけるウラン誘発毒性に対するPolygonatum kingianum多糖および水抽出物の保護効果。International Journal of Biological Macromolecules, 2022.202: p. 68-79.