HepG2 세포 - 간암 연구 리소스
Hep-G2는 간세포암종에 걸린 15세 백인 남성의 간 조직에서 유래한 인간 간암 세포주입니다. 이 세포는 약물 대사 및 간독성 연구에 자주 활용됩니다. HepG2 세포는 증식 속도가 빠르고 상피와 유사한 외관을 가지고 있지만 종양 유발성이 없으며 다양한 분화된 간 기능을 수행합니다. 1975년, 연구자들은 간세포암종에서 HepG2 세포를 추출하여 간세포의 중요한 특성을 나타내는 최초의 간 세포주를 만들었습니다. 필수 간세포 마커가 결여된 이전에 확립된 SK-Hep1 세포주와 달리 HepG2 세포는 다양한 혈장 단백질을 분비할 수 있으며 인간 간세포의 세포 표면 도메인의 세포 내 역학을 연구하는 데 유용한 모델을 제공합니다. 이 세포는 상피와 유사한 형태를 띠고 55번 염색체 수를 가지며 인간 성장호르몬으로 자극할 수 있습니다
HepG2의 특징
원발성 간세포의 전형적인 모양은 입방체이며 일반적으로 두 개의 핵을 포함합니다. 반면, HepG2 세포는 핵이 하나이고 염색체 수가 세포당 48~54개에 이르는 상피세포와 유사한 형태를 가지고 있습니다. HepG2 세포는 전체 세포 단백질의 최대 25%를 차지할 수 있지만, 그 크기가 정상 간세포보다 커서 세포 전체 단백질의 약 10%를 차지합니다. 세포 단백질은 세포 내에서 중요한 역할을 하며 유전자가 지정한 기능을 수행합니다.
비정상적인 염색체 수를 가진 종양 세포는 종종 세포당 최대 7개까지 핵 수가 증가합니다. 시험관 내에서 분화도가 높기 때문에 HepG2 세포는 인간 간세포에서 담관, 정현파 막 단백질 및 지질의 세포 내 이동과 역학을 연구하는 데 이상적인 모델을 제공합니다.
HepG2 세포의 평균 직경은 약 10-20 µm로, 직경 15 µm의 간세포보다는 작지만 10-20 µm의 간모세포종(HB) 종양 세포와 유사합니다.
HepG2 유전학
Hep-G2 세포주는 염색체 1과 21의 짧은 팔 사이의 전위, 염색체 2, 16, 17의 삼염색체, 염색체 20의 사염색체 등 여러 가지 전위를 나타냅니다. 염색체 4q3 영역의 손실도 관찰되는데, 이는 간모세포종(HB)에서 흔히 나타나는 전위 t(1;4) 및 2번 및 20번 삼염색체와 같은 기타 염색체 이상과 관련이 있습니다. HepG2 세포의 염색체 수는 50~60개로 이배체 핵형을 나타내며, 일부 사례는 100개 이상의 염색체를 나타내며 사배체 확대가 특징입니다. HepG2 세포는 평균 체세포보다 15% 더 많은 약 7.5pg의 DNA를 함유하고 있습니다. 이에 비해 원발성 간세포는 입방체 세포 모양이며 일반적으로 두 개의 핵을 포함합니다[1].
HepG2 세포의 돌연변이 프로필
HepG2 세포주는 간세포암종(HCC)과 간모세포종(HB)에도 존재하는 TERT 프로모터 영역 돌연변이 C228T를 가지고 있습니다. 이 돌연변이는 암세포의 텔로미어를 보호하여 불멸화에 기여합니다. 또한 HepG2 세포는 세포 주기 정지, 세포 사멸 및 노화에 중요한 역할을 하는 인간 암을 억제하는 데 중요한 유전자인 야생형 TP53을 나타냅니다. 이 유전자의 돌연변이는 세포 증식을 촉진할 수 있습니다.
HepG2 세포는 세포 성장 조절 장애, 태아 및 배아 HB와 같은 생존 경로, Wnt/β-카테닌 경로를 포함한 여러 경로에 관여합니다. 또한, 이 세포주는 상피형 HB에서 나타나는 것과 동일한 CTNNB1 유전자의 세 번째 엑손이 결실된 특징적인 결손을 가지고 있습니다[2,3].
간 연구에서의 간세포암종 세포 HepG2 개요
인간 간종양에서 유래한 HepG2 세포는 간세포암종을 포함한 간 기능 및 질병을 연구하는 데 매우 유용한 도구가 되었습니다. 이 간세포주는 다양한 실험 조건에서 인간 간세포의 세포 반응에 대한 통찰력을 제공합니다. HepG2 세포에서 루시퍼라제 리포터 플라스미드를 사용하면 에탄올이 간세포에 미치는 영향 연구와 같은 대사 연구의 기본이 되는 유전자 발현과 세포 감염을 추적하는 데 특히 효과적입니다
HepG2 세포를 이용한 바이러스 감염 및 간 질환 연구
HepG2 및 Huh7과 같은 불멸화된 간 종양 세포주는 바이러스 감염 연구에 필수적이며, D형 간염(HDV)의 완전한 세포주기 복제 및 B형 간염(HBV)의 발현을 보여줍니다[5,6]. 이와 동시에 HepaRG 세포주는 HBV 진입 메커니즘을 규명하는 데 중요한 역할을 합니다[7]. HepG2 세포는 또한 진행성 가족성 간내 담즙 정체증(PFIC) 및 듀빈-존슨 증후군과 같은 유전적 질환부터 세포 독성 및 유전 독성 물질과 관련된 환경 및 식이 연구, 약물 표적화 및 간암 발생 연구에 이르기까지 다양한 인간 간 질환을 조사하는 데 사용됩니다 [8,9]. 또한 바이오 인공 간 장치를 이용한 임상시험에도 사용됩니다
조직 공학에서 HepG2 세포와 생체 재료의 상호작용
조직 공학에서 HepG2 세포와 다양한 생체 재료의 상호작용은 매우 중요합니다. 콜로이드 프로브 기법과 같은 기술은 스캐폴드 및 정확한 간 조직 모델 개발을 위한 세포 생존력을 결정하는 데 필수적인 세포 접착 특성을 측정하여 이러한 상호작용을 이해하는 데 도움이 됩니다
HepG2 기반 모델에서의 세포 행동 및 혁신
간 질환 연구에는 HepG2 기반 모델에서 세포의 거동을 연구하는 것이 매우 중요합니다. 3차원 스페로이드 세포 배양의 발전으로 HepG2 세포 스페로이드가 만들어져 정상 간세포와 매우 흡사한 생리학적 모델을 제공할 수 있게 되었습니다. 대사 활동이 증가된 이러한 3D 모델은 간모세포종의 모델로 HepG2 세포가 사용될 수 있는 가능성을 보여주며, 특히 간 종양 시뮬레이션과 새로운 치료 접근법을 테스트하는 암 치료 연구에서 중요한 역할을 합니다[10-12]
다른 종양 세포주와 HepG2의 비교 및 특징
HepG2는 가장 널리 사용되는 간 종양 세포주 중 하나로, 약 40개의 간 종양 세포주 중에서 과학 연구에 폭넓게 적용하기 위해 선택되었습니다 [13]. 정상 간세포에 비해 특정 시토크롬 P450 효소의 발현이 약하거나 없더라도, HepG2의 대사 프로필은 더 나은 약물 대사 연구를 위해 세포주를 수정하려는 노력을 주도했습니다 [13]. MCF7, PC3, 143B, HEK293과 같은 종양 세포주와 비교했을 때 HepG2 세포는 단백질 합성과 분비에 큰 영향을 미치는 독특한 아미노산 함량 프로필을 나타내며 고유한 대사 경로를 강조합니다 [14]
HepG2로 간 질환 연구 살펴보기
HepG2 세포 하위 배양하기
다음은 Accutase를 사용하여 세포 배양 플라스크에서 부착된 세포를 제거하는 5단계입니다:
- 세포 배양 플라스크에서 배지를 제거하고 칼슘과 마그네슘이 없는 PBS를 사용하여 부착된 세포를 헹굽니다. T25 플라스크의 경우 3~5ml, T75 플라스크의 경우 5~10ml의 PBS를 사용합니다.
- 세포 배양 플라스크에 Accutase를 T25 플라스크당 1-2ml, T75 플라스크당 2.5ml를 사용하여 추가합니다. 아큐타제가 세포 시트 전체를 덮도록 합니다.
- 플라스크를 실온에서 8~10분간 배양합니다.
- 10ml의 신선한 배지를 사용하여 세포를 배지에 조심스럽게 재부유시킵니다.
- 재부유된 세포를 300배속에서 5분간 원심분리하고 신선한 배지에 다시 부유시킨 후 신선한 배지가 들어있는 새 플라스크에 분주합니다.
HepG2 세포의 향후 전망
사이토크롬의 발현을 증가시키는 획기적인 진전과 함께 HepG2 세포주의 잠재력을 최대한 활용하기 위한 탐구는 계속되고 있습니다. 또한 연구자들은 보다 생리적으로 관련성이 높은 시스템을 제공하는 3차원 구상 세포 배양의 가능성을 모색하고 있습니다. 사이토크롬을 포함한 대사 활동은 2D 세포보다 3D 스페로이드 HepG2 모델에서 현저히 높기 때문에 정상 간세포를 반영하는 모델을 만드는 데 더 가까워졌습니다. 또한 세포 표면 단백질의 잘못된 분포의 근간이 되는 동적 과정을 탐구하면 간 질환을 더 잘 이해할 수 있는 길을 열 수 있습니다
HepG2 세포: 생물의학 연구에서의 역할과 차이점 이해 - FAQ
참고 문헌
- 인간 림프구의 간기-상기 염색체에서 방사선에 의한 염색체 파손 및 재결합, Mutat Res, 1991; 249(1):29-35.
- Woodfield, S.E., Shi, Y., Patel, R.H., Chen, Z., Shah, A.P., Srivastava, R.K., Whitlock, R.S., Ibarra, A.M., Larson, S.R., Sarabia, S.F. 등. MDM4 억제: 간모세포종에서 P53을 재 활성화하는 새로운 치료 전략. Sci. Rep. 2021, 11, 2967.
- 후세인, S.P., 슈반크, J., 스타입, F., 왕, X.W., 해리스, C.C. TP53 돌연변이와 간세포암종: 간암의 병인 및 병인에 대한 통찰력. Oncogene 2004.
- Schicht, G., Seidemann, L., Haensel, R., Seehofer, D., Damm, G. 절제 가능한 간세포 암종의 대사 표현 모델로서 간종 세포주 HepG2 및 Huh7의 유용성에 대한 비판적 조사. 암 2022, 14(17), 4227.
- Verrier, E.R., Colpitts, C.C., 슈스터, C., 자이젤, M.B., 바우메르트, T.F. B형 및 D형 간염 바이러스 감염 조사를 위한 세포 배양 모델. Viruses 2016, 8, 261.
- Verrier, E.R., Colpitts, C.C., Bach, C., Heydmann, L., Weiss, A., Renaud, M., Durand, S.C., Habersetzer, F., Durantel, D., AbouJaoudé, G. 등 표적 기능 RNA 간섭 스크린으로 B 형 및 D 형 간염 바이러스 진입 인자로서 Glypican 5 밝혀내다. 간학 2016, 63, 35-48.
- Gripon, P., Rumin, S., Urban, S., Le Seyec, J., Glaise, D., Cannie, I., Guyomard, C., Lucas, J., Trepo, C., Guguen-Guillouzo, C. 인간 간종 세포주에 의한 B 형 간염 바이러스 감염. Proc. Natl. Acad. USA 2002, 99, 15655-15660.
- 메르쉬-순더만, V., 크나스뮐러, S., 우, X.J., 다루디, F., 카시, F. 세포 보호, 항원 독성 및 유전 독성 물질의 검출을 위한 인간 유래 간 세포주 사용. 독성학. 2004; 198(1-3): 329-340.
- Fanelli, A. HepG2 (간 간세포 암종) : 세포 배양. HepG2. 검색된 날: 2017년 12월 3일.
- Xuan, J., Chen, S., Ning, B., Tolleson, W.H., Guo, L. 대사 관련 약물 유발 간 독성 평가를위한 사이토 크롬 P450을 발현하는 HepG2 유래 세포의 개발. Physiol. Behav. 2017, 176, 139-148.
- 오카, M., 린치, C., 샤, M. 고 처리량 스크리닝에서 체외 대사 활성화의 적용. Int. J. Mol. 2020, 21, 8182.
- 인간 간세포 암종에서 디 하이드로 에피안드로스테론 설포 트랜스퍼 라제 유전자의 하향 조절 황, L., Coughtrie, M.W.H., Hsu, H.. Mol. Cell. Endocrinol.
- Zhu, Z., Hao, X., Yan, M., et al. 암 줄기 / 전구 세포는 간세포 암종에서 CD133 + CD44 + 인구에서 고도로 농축됩니다. Int J Cancer. 2010; 126:2067-2078.
- Arbus, C., Benyamina, A., Llorca, P.-M., Baylé, F., Bromet, N., Massiere, F., Garay, R.P., Hameg, A. 사이아메마진의 대사에 관여하는 인간 시토크롬 P450 효소의 특성화. 2007 Dec;32(4-5):357-66.