발행일: 2023년 | 최종 검토일: 2026년 5월
HCT116 세포주: 대장암 연구의 초석
HCT116 세포 주는 대장암 연구의 초석 역할을 하며, 이 질환의 발병 기전과 잠재적인 치료 방향에 대한 귀중한 통찰력을 제공합니다. 암 연구 및 약리학적 평가에서 그 유용성으로 잘 알려진 HCT116은 종양 행동과 약물 효능에 대한 중추적인 연구를 가능하게 합니다.
- 배양 배지
L-글루코스 3.0 g/L, L-글루타민 1.5 mM, NaHCO3 3.0 g/L 및 10% 소 태아 혈청이 보충된 McCoys 5a 배지는 HCT116 세포 배양에 최적입니다. 배지는 주 1~2회 교체하는 것이 좋습니다. - 배양 배지
HCT116 암세포의 배양 배지 교체 주기는 25~35시간입니다. - 증식 유형
HCT116 대장암 세포주는 부착성 세포주로, 세포는 단층으로 성장합니다. - 생물안전 등급
BSL-1
HCT116 세포의 기원과 기본 특성
형태학적 특징, 유전적 구성, 세포 크기 등 HCT116 세포의 기원과 기본 특성을 이해하는 것은 이 세포주를 사용하여 연구를 시작하는 연구자들에게 필수적입니다.
유래 및 유전적 특성: 대장암 진단을 받은 48세 백인 남성의 결장에서 유래한 HCT116 세포는 RAS/RAF/MEK/ERK 신호 전달 경로의 일부인 KRAS 유전자의 코돈 13(G13D)에 돌연변이가 있는 것으로 유명합니다. 이 특정 돌연변이는 해당 세포의 발암성 변형에 핵심적인 역할을 하며, 이는 암 연구에서 이 세포의 중요성을 강조합니다.
형태 및 증식 특성: 상피세포와 유사한 형태를 보이는 HCT116 세포는 일반적으로 단층 배양에서 증식하지만, 직경 150-400 µm의 구형체(spheroids)를 형성할 수도 있습니다. 이러한 성장 패턴의 적응성은 다양한 실험 설정에서 이 세포의 다용도성을 강조합니다.
염색체 프로필: HCT116 세포의 염색체 구성은 준이배체에 가까우며, 세포 집단의 약 70%가 45개의 염색체를 가지고 있습니다. 특히, 8, 10, 16, 17번 염색체의 장완에서 반복적인 증폭이 관찰되는 반면, Y 염색체는 결여되어 있어 이 세포주만의 독특한 유전체적 특징을 형성합니다.
비교 분석: HCT116 대 HT29 세포주
HCT116을 또 다른 인간 대장암 세포주인 HT29와 비교할 때, 발암 잠재력과 분화 능력에 뚜렷한 차이가 나타납니다:
발암성 공격성과 분화: HCT116 세포는 높은 발암성 공격성과 제한된 분화 잠재력을 특징으로 하여, 공격적인 종양 표현형을 연구하기 위한 모델로 사용됩니다. 반면, HT29 세포는 장상피세포 유사 및 점액 생성 계통으로 분화할 수 있는 능력을 보여주며, 대장암 생물학의 다양한 측면을 모방하는 대조적인 모델을 제공합니다.
HCT116 및 HT29 세포주에 대한 이러한 비교적 이해는 연구자들에게 제공되는 도구 세트를 풍부하게 하여, 대장암의 다면적인 특성에 대한 보다 세밀한 연구를 가능하게 한다.
HCT116 세포 취급 방법
배양 배수 시간:
HCT116 암세포의 배양 배수 시간은 25~35시간입니다.
부착형 또는 현탁형:
HCT116 대장암 세포주는 부착성 세포주로, 세포가 단층으로 증식합니다.
접종 밀도:
HCT116 세포 배양에는 2 x 10⁴ 세포/cm²의 접종 밀도를 권장합니다. 재배양 시에는 1x PBS로 1회 세척한 후 Accutase 용액을 사용하여 세포를 분리해야 합니다. 원심분리 후, 세포 펠릿을 새로운 배양액에 재현탁시켜 새로운 플라스크로 옮깁니다.
배지:
L-글루코스 3.0 g/L, L-글루타민 1.5 mM, NaHCO3 3.0 g/L 및 10% 소 태아 혈청을 보충한 McCoys 5a 배지가 HCT116 세포 배양에 최적입니다. 배지는 주 1~2회 교체하는 것이 좋습니다.
배양 조건 (온도, CO₂):
배양은 5% CO₂ 분위기에서 37°C로 가습된 인큐베이터 내에서 수행됩니다.
보관:
HCT116 세포는 액체 질소의 기상 또는 액상 상태에서 -150°C 이하의 온도에서 보관할 수 있습니다.
동결 과정 및 배지:
동결 보존에는 CM-1 또는 CM-ACF 배지를 사용합니다. 세포 생존율을 유지하는 데 도움이 되도록 분당 1°C씩 서서히 온도를 낮추는 제어 속도 동결 방법을 권장합니다.
해동 과정:
HCT116 세포를 37°C 수조에서 해동하십시오. 배양 배지를 첨가한 후 원심분리하여 동결 배지 잔여물을 제거하십시오. 세포 펠릿을 새로운 배지에 재현탁시킨 후 새로운 플라스크에서 배양하십시오.
생물안전 등급:
1등급
HCT116 세포주의 장점
이 섹션에서는 HCT116 세포주를 심층적으로 살펴보고, 특히 대장암 연구를 비롯한 암 연구에서 이 세포주가 수행하는 핵심적인 역할을 강조하며, 그 고유한 장점에 대해 논의합니다.
HCT116 세포주는 다음과 같은 몇 가지 주요 장점 덕분에 암 연구 분야에서 두각을 나타냅니다:
대장암 모델: 전 세계적으로 세 번째로 흔한 암인 대장암에 대해 널리 인정받는 체외 모델 역할을 합니다. 인간 대장암을 모방하는 데 있어 그 관련성은 암 생물학을 이해하고 치료 전략을 시험하는 데 있어 매우 귀중합니다.
동질성: 놀랍게도 HCT116 세포의 약 70%가 일관된 유전적 프로파일을 보여 상대적으로 동질적인 집단을 형성합니다. 이러한 균일성은 실험 결과의 일관성과 신뢰성을 보장하므로, 유전자 발현, 세포 신호 전달 경로 연구 및 약물 치료 효능 평가에 있어 매우 중요합니다.
전사 효율: HCT116 세포의 두드러진 특징 중 하나는, 특히 바이러스 벡터를 이용한 전사에 대한 높은 수용성입니다. 이 특성은 유전자 치료 연구에서 특히 유용하며, 유전 물질을 효율적이고 정밀하게 도입할 수 있게 하여, 고도의 유전자 조작 및 기능 연구를 용이하게 합니다.
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HCT116 세포주의 연구적 응용
HCT116 세포주는 암 연구 분야에서 폭넓게 활용되고 있습니다. 주요 응용 분야는 다음과 같습니다:
암 생물학
HCT116 대장암 세포주는 대장암의 진행 및 발병 과정을 연구하는 데 사용됩니다. 또한, 암의 증식, 이동 및 침윤에 관여하는 근본적인 메커니즘과 신호 전달 경로를 규명하는 데 도움을 줍니다. 한 연구에서는 HCT116 세포를 사용하여 약물 내성 발달에 관여하는 유전자들을 연구했습니다. 연구진은 대장암 세포에서 MDR1 유전자를 과발현시키고 NOX(NADPH 산화효소) 이소형 및 Nrf2의 발현을 관찰했습니다. 이 연구는 NOX2와 Nrf2의 발현 증가가 암세포의 화학요법 내성을 유발한다는 사실을 밝혀냈으며, 따라서 이러한 유전자들을 표적으로 삼아 암 치료 중 내성 발달을 극복할 수 있습니다 [1]. 마찬가지로, 2021년에 수행된 연구에서는 NF-κB 신호전달 경로가 대장암의 증식과 이동 조절에 관여한다고 보고했다. 따라서 이 경로를 표적으로 삼아 대장암에 대한 새롭고 효과적인 치료제를 개발할 수 있다 [2].
종양학 분야에서 세포 주기, 증식 및 성장, 그리고 세포 사멸의 복잡한 과정을 이해하는 것은 근본적인 과제이다. 이러한 생물학적 기능은 인간 세포주, 특히 인간 대장암 세포나 췌장암 모델과 같은 악성 세포에서 유래한 세포주를 연구하는 데 있어 핵심적이다. 예를 들어, HCT116 및 SW620 세포주는 각각 대장암과 췌장암의 기전을 규명하는 데 중요한 역할을 한다. 유세포 분석 및 클론 형성 분석과 같은 기술을 통해 연구자들은 종양 내 개별 세포의 유전자 발현 프로파일과 행동을 규명함으로써, 암세포가 세포외 기질 내에서 어떻게 소통하는지에 대한 통찰을 얻을 수 있다.
암 진행에서 세포 사멸(아포토시스)의 역할
아포토시스(프로그램된 세포 사멸)는 세포 내 항상성 유지에 결정적인 역할을 하며, 암 연구의 핵심 분야입니다. 비관련 아포토시스와 대장암 세포 사멸과 같이 암의 맥락에서 특이적으로 유도되는 아포토시스를 구분하는 것은 매우 중요합니다. 이 과정은 단순히 세포를 제거하는 것뿐만 아니라 종양 성장과 전이에 영향을 미칠 수 있는 신호들의 복잡한 상호작용을 포함합니다. 과학자들은 전이 억제 인자 및 종양 억제 인자의 활성과 함께 세포 사멸을 조사함으로써, 암 진행과 전이 가능성을 조절하는 경로에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다.
암의 전이와 분자 표지자
전이(metastasis)는 여전히 암의 가장 위협적인 측면 중 하나로, 혈행성 전이는 악성 세포의 확산에 있어 중대한 우려 사항입니다. 전이에 대한 연구는 암세포의 이동 및 침습 능력, 즉 세포 운동성과 세포가 세포외 기질(extracellular matrix)을 포함한 주변 환경과 어떻게 상호작용하는지를 연구하는 것을 포함합니다. CD133 발현 및 상피성장인자 수용체와 같은 분자 표지자는 양성 대장암 세포 및 기타 암 유형의 행동을 식별하고 이해하는 데 매우 중요합니다. 예를 들어, SIRT6 경로는 종양 성장과 전이성 대장암을 조절하는 잠재적 역할로 인해 주목받는 분야로 부상했습니다.
독성학/신약 개발
HCT116 세포주는 새로운 항암제 스크리닝 모델로 사용됩니다. 천연물 및 화학적으로 합성된 나노입자를 포함한 항암제의 효능과 독성을 평가하기 위해 여러 연구가 수행되었습니다. 이에 따라, 한 연구에서는 약용 식물인 Caesalpinia pulcherrima 추출물로부터 합성된 은 나노입자의 HCT116 세포에 대한 세포 독성을 평가했습니다 [3]. 한 연구에서 연구진은 HCT116 암 세포주를 사용하여 코코아 차 추출물의 항암 잠재력을 평가했습니다. 그 결과, 코코아 차 추출물이 대장암의 증식을 억제하고 세포 사멸을 유도한다는 사실을 발견했습니다 [4]. 또 다른 연구에서는 HCT116 암세포를 사용하여, 공감자(Dioscorea bulbifera) 추출물이 JNK 신호 전달 경로의 활성화와 ERK1/2 유전자의 억제를 통해 대장암 세포에서 세포 사멸 촉진 활성을 나타낸다는 사실을 발견했다 [5].
특히 대장암 및 췌장암의 맥락에서 메트포르민이 암세포에 미치는 영향은, 암세포의 생물학적 기능을 이해하는 것이 어떻게 잠재적인 치료 전략으로 이어질 수 있는지를 잘 보여준다. 메트포르민과 같은 약제나 표피 성장 인자 수용체(EGFR)와 같은 특정 경로를 표적으로 하는 치료에 따른 암세포의 클론 형성 능력(clonogenic survival)에 대한 연구는 효과적인 암 치료법에 대한 귀중한 통찰력을 제공할 수 있다. 또한, 이러한 연구에서 HCT116 클론과 HCT116 세포 집단을 사용함으로써 암세포가 다양한 치료적 개입에 어떻게 반응하는지에 대한 미묘한 차이를 이해할 수 있게 되어, 암 치료에 대한 보다 개인화된 접근의 길을 열어줍니다.
HCT116 세포: 연구 논문
이 섹션에서는 HCT116 세포주를 다룬 중요하고 가장 많이 인용된 최근 논문 몇 가지를 살펴보겠습니다.
대장암(HCT116) 및 폐암(A549) 세포주를 대상으로 한 Piper nigrum 종자 매개 합성 SnO2 나노입자의 세포 독성 연구
이 연구는 Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology (2017)에 게재되었습니다. 연구진은 HCT116 대장암 및 A549 폐암 세포주를 사용하여 Piper nigrum 씨앗을 매개로 합성된 산화주석 나노입자의 세포 독성 효과를 평가했습니다.
장쇄 비코딩 RNA SNHG15는 전사 인자 Slug와 상호작용하여 이를 안정화시키고 대장암의 진행을 촉진한다
Cancer Letters(2018)에 게재된 이 연구는 lncRNA SNHG15가 HCT116을 포함한 대장암 세포주에서 대장암 세포의 이동을 촉진한다고 제안한다.
장쇄 비코딩 RNA TUG1의 과발현은 대장암 진행을 촉진한다
이 논문은 2016년 Medical Science Monitor 저널에 게재되었다. 이 연구는 발암성 LncRNA TUG1이 HCT116 대장암 세포의 증식과 이동을 촉진한다는 사실을 발견했다.
약물 내성은 HCT116 대장암 세포에서 H2S 생성 효소의 발현 증가를 유도한다
『Biochemical Pharmacology』 저널(2018)에 실린 이 연구는 약물 내성 발달이 HCT116 대장암 세포에서 H2S 생성 효소의 수준을 급격히 증가시킨다고 제안한다.
HCT 116 세포주에서 마이크로RNA 발현에 대한 Inula viscosa L. 물 추출물의 세포 사멸 및 항증식 효과: 체외 연구
International Journal of Environmental Health Research (2023)에 게재된 이 연구 논문은 Inula viscosa L. 추출물이 마이크로RNA를 조절하여 HCT116 대장암 세포에 항암 효과를 발휘한다고 제안합니다.
HCT116 세포 관련 자료
다음은 HCT116 세포에 관한 몇 가지 자료입니다.
- HCT116 형질 도입: 이 동영상은 HCT116 암세포에 형질을 도입하는 단계별 안내입니다.
- HCT116 세포주 배양: 이 동영상은 HCT116 대장암 세포주의 분배양 프로토콜을 보여줍니다.
- HCT116 세포주 재배양: 이 웹사이트에는 HCT116 배양 배지에 대한 유용한 정보가 많이 포함되어 있습니다. 또한, 세포의 동결, 해동 및 재배양 절차도 제공합니다.
HCT116 세포에 대해 자주 묻는 질문
참고문헌
- Waghela, B.N., F.U. Vaidya, 및 C. Pathak: NOX-2 및 Nrf-2의 발현 증가는 인간 결장암(HCT-116) 세포에서 5-플루오로우라실 내성을 촉진한다. Biochemistry (Moscow), 2021, 86, p. 262-274.
- Yang, M. 외, 아스트라갈린은 NF-κB 신호 전달 경로를 조절하여 인간 대장암 HCT116 세포의 증식과 이동을 억제한다. Frontiers in Pharmacology, 2021, 12: p. 639256.
- Deepika, S., C.I. Selvaraj, S.M. Roopan, Caesalpinia pulcherrima L. swartz의 생리 활성 및 HCT116 세포주에서 추출물로 합성된 은 나노입자의 세포 독성 스크리닝. Materials Science and Engineering, C, 2020, 106, p. 110279.
- Gao, X. 외, 코코아 차(Camellia ptilophylla)는 ROS 생성과 PI3K/Akt 신호 전달 경로를 통해 HCT116 세포에서 미토콘드리아 의존적 세포 사멸을 유도한다. Food Research International, 2020, 129, p. 108854.
- Hidayat, A.F.A. 외, Dioscorea bulbifera는 HCT116 인간 대장암 세포에서 ERK 1/2의 억제와 JNK 신호 전달 경로의 활성화를 통해 세포 사멸을 유도한다. Biomedicine & Pharmacotherapy, 2018. 104: p. 806-816.