PC-12 šūnas — PC-12 šūnu nozīme neirobioloģiskajos un neiroloģiskajos pētījumos

PC-12 ir nemirstīga, no žurkām iegūta neironu šūnu līnija, ko izmanto neirobioloģijas pētījumos. Tā ir vērtīgs pētniecības instruments neironu šūnu diferenciācijas un proliferācijas izpētei. Turklāt pētnieki izmanto šīs šūnas, lai pētītu nervu fizioloģiju, šūnu signālu pārraides ceļus un neirotoksicitāti. Bez tam tās tiek izmantotas arī zāļu testēšanā un izstrādē.

Vispārīga informācija un PC-12 šūnu līnijas izcelsme

Pirms sākt darbu ar šūnu līniju, ir ļoti svarīgi izprast tās vispārīgās īpašības un izcelsmi. Šī sadaļa palīdzēs jums uzzināt būtisku informāciju par PC12 šūnu līniju. Šeit jūs uzzināsiet: Kas ir PC12 šūnu līnija feohromocitomas gadījumā? Kā tiek diferencētas PC12 šūnas? Kāda ir PC12 izcelsme? Kāds ir PC12 šūnas izmērs?

• PC12 neironu šūnas ir līdzīgas primārajai augļa neironu kultūrai. Tās tika iegūtas no žurku virsnieru medullas feohromocitomas. Šīs šūnas ir embrionālas izcelsmes un atgādina eozinofīlo un neiroblastisko šūnu maisījumu [1].
• PC12 šūnas darbojas kā kateholamīnu šūnas. Tās sintēzē, uzkrāj un izdalī dopamīnu un norepinefrīnu.
• Feohromocitomas (PC12) šūnu diametrs ir no 10 līdz 12 µm.
• PC-12 šūnām ir daudzstūra formas morfoloģija.
• PC-12 šūnām ir viendabīgs un gandrīz diploīds hromosomu skaits (n=40).

PC-12 šūnu kultivēšana

Neironu modelis, kas balstās uz PC-12 šūnu līniju, tiek plaši izmantots neirozinātnes pētījumos. Lai nodrošinātu vieglu un efektīvu šūnu kultivēšanu, ir jāzina šādi svarīgi punkti. Šajā sadaļā tiks aprakstīts PC-12 barotne, šūnu dubultošanās laiks, sēšanas blīvums, šūnu kultivēšanas protokoli un apstākļi.

Galvenie punkti PC-12 šūnu kultivēšanai

Šūnu populācijas dubultošanās laiks:

PC-12 šūnu dubultošanās laiks ir aptuveni 40 stundas.

Pielipušas vai suspensijā:

PC12 neironu šūnas aug nelielos kopumos suspensijā. Tās slikti adheziējas pie nepārklātām virsmām un veido plankumus uz kolagēna.

Sēšanas blīvums:

PC-12 šūnu līnijas sēšanas blīvums tiek uzturēts 1 x 10^⁴ šūnu/cm² līmenī. Suspensijas gadījumā šūnas no substrāta tiek noņemtas, pipetējot ar svaigu kultivēšanas vidi. Lai iegūtu atsevišķas šūnas, tās tiek izvadītas caur 22. izmēra adatu un ielietas jaunās kolbās. Šūnām, kas audzētas uz kolagēna, šūnas mazgā ar PBS un inkubē pārnesšanas šķīdumā (TrypleExpress) 10 minūtes. Pēc tam pievieno svaigu barotni un centrifugē šūnas. Tad uzmanīgi atkārtoti suspendē nogulsnes un izlej šūnas kultūras traukā.

Augšanas barotne:

PC 12 šūnu līnijas kultivēšanai izmanto RPMI 1640, kas satur 10 % teļa serumu, 2,1 mM stabilu glutamīnu un 2,0 g/l NaHCO3. Barotni atjauno 2–3 reizes nedēļā.

Augšanas apstākļi:

PC-12 kultūras tiek uzturētas 37 °C mitrinātā inkubatorā ar 5 % CO₂ pievadi.

Uzglabāšana:

PC-12 šūnas uzglabā šķidrā slāpekļa tvaika fāzē vai temperatūrā zem -150 °C, lai ilgāk saglabātu šūnu dzīvotspēju.

Sasaldēšanas process un barotne:

PC-12 šūnu sasaldēšanai izmanto CM-1 vai CM-ACF. Tiek izmantota lēnās sasaldēšanas metode, kas ļauj temperatūrai pazemināties par 1 °C. Tas novērš šūnu šoku un saglabā to dzīvotspēju.

Atkausēšanas process:

Sasaldētās PC-12 šūnas atkausē 37 °C ūdens vannā. Pēc tam šūnām pievieno svaigu barotni un centrifugē. Tas palīdz noņemt sasaldēšanas barotnes elementus. Savāktās šūnas atkārtoti suspendē un pārnes kolbā, kas satur svaigu augšanas barotni. Atkausēšanas process ilgst gandrīz 24 stundas.

Bioloģiskās drošības līmenis:

PC12 neironu šūnu kultivēšanai ir nepieciešama 1. bioloģiskās drošības līmeņa laboratorija.

Publicēts: 2023 | Pēdējā pārskatīšana: 2026. gada maijs

PC-12 šūnu līnija: priekšrocības un ierobežojumi

PC-12 šūnu līnijai ir dažas raksturīgas iezīmes, kas to atšķir no citām neironu šūnu līnijām. Šajā sadaļā tiks izskatītas priekšrocības un ierobežojumi, kas saistīti ar šīs šūnu līnijas izmantošanu pētniecībā.

Priekšrocības

• Viegli kultivējamas: PC-12 šūnas ir izturīgas un salīdzinoši viegli kultivējamas, tādējādi tās ir pieejamas dažādās laboratorijās un pētniecības nolūkos.
• Neironu diferenciācija: tās var indukēt, lai tās diferenciētos par neironveidīgām šūnām, tādējādi kalpojot kā lielisks modelis neironu attīstības, diferenciācijas un ar neiroģenēzi saistītu procesu pētīšanai.
• Daudzpusība pētniecībā: PC-12 šūnas tiek izmantotas plašā neirobioloģisko pētījumu spektrā, tostarp neirotoksicitātes, neiroprotekcijas un neirodeģeneratīvo slimību pamatā esošo mehānismu izpētē.
• Augsta transfekcijas efektivitāte: Tām piemīt augsta transfekcijas efektivitāte, kas atvieglo ģenētisko manipulāciju un padara tās piemērotas pētījumiem, kuros tiek izpētīta gēnu ekspresija un funkcija.

Ierobežojumi

• Ne-cilvēciska izcelsme: Tā kā šīs šūnas ir iegūtas no žurku feohromocitomas, to ne-cilvēciskā izcelsme ierobežo to pielietojamību noteiktās cilvēkam specifiskās pētniecības jomās un tās var pilnībā neatspoguļot cilvēka neirofizioloģiju.
• Heterogenitāte: diferenciācijas procesā PC-12 šūnas var izrādīt ievērojamu morfoloģisko un funkcionālo heterogenitāti, kas var apgrūtināt eksperimentālo rezultātu interpretāciju.
• Ierobežots dzīves ilgums: Lai gan PC-12 šūnas ir salīdzinoši viegli kultivējamas, tām ir ierobežots dzīves ilgums, kas var radīt grūtības ilgtermiņa eksperimentos.

PC-12 šūnu līnija: daudzpusīgs instruments neirobioloģiskajos un vēža pētījumos

PC12 šūnu līnijas, kas iegūtas no žurku feohromocitomas, pilda izšķirošu lomu neirobioloģiskajos pētījumos un ir atzītas par to neironu raksturīgo izpausmju dēļ, piemēram, neirītu izaugšanu reakcijā uz nervu augšanas faktoru (NGF). PC12 šūnu daudzpusīgums tiek plaši izmantots neirobioloģijā, lai pētītu neironu diferenciāciju, reakcijas uz neirotrofiskajiem faktoriem un novērtētu neirotoksicitāti. Šī unikālā tendence diferenciēties par neironveidīgām šūnām pēc NGF iedarbības padara tās par neaizstājamu resursu pētniekiem, kuri pēta nervu sistēmas sarežģītību.

Neiroreģenerācija un šūnu diferenciācija

Interesanti, ka kādā pētījumā tika izpētīta zobu pulpas cilmes šūnu un no tām iegūto faktoru ietekme uz PC12 šūnu diferenciāciju, izdzīvošanu un vairošanos, atklājot daudzsološus ceļus neiroreģenerācijai [3]. Cits pētījums pievērsās osteokalcīnam — no kauliem iegūtai olbaltumvielai, kas pazīstama ar savu spēju saistīt kalciju — kā PC12 šūnu izdzīvošanas, proliferācijas un diferenciācijas veicinātājam [4], uzsverot šīs olbaltumvielas potenciālu neironu īpašību uzlabošanā.

Zāļu skrīnings un neiroprotekcija

PC12 šūnu lietderība attiecas arī uz zāļu skrīningu, jo īpaši neiroprotektīvo un neirodeģeneratīvo savienojumu novērtēšanai, kas iezīmē izšķirošu posmu meklējumos pēc jauniem neirodeģeneratīvo slimību ārstēšanas līdzekļiem. Piemēram, pētījumā tika uzsvērtas α-bisabolola neiroprotektīvās īpašības Parkinsona slimības modelī, izmantojot PC12 šūnas, pierādot α-bisabolola spēju mazināt amiloidogēnēzi un apoptozi, vienlaikus modulējot amiloīda beta neirotoksisko iedarbību [5].

Šūnu transformācija un neironu tīkli

Diferencēšanās process no PC-12 šūnas uz neironam līdzīgu struktūru sākas ar NGF — būtisku proteīnu, kas ir nepieciešams neironu augšanai un izdzīvošanai. PC-12 šūnu pakļaušana NGF iedarbībai aktivizē sarežģītus intracelulārus signālu ceļus, tādējādi radot pamatu to transformācijai. Šī metamorfoze ir pakāpeniska šūnu potenciāla atklāšanās, kas novērojama zem mikroskopa, kad šūnas izpleš neirītus un veido savienojumus, kas līdzinās neironu tīkliem.

Morfoloģiskās izmaiņas un neironu fenotips

Diferencēšanās rada būtiskas morfoloģiskas un funkcionālas pārmaiņas PC-12 šūnās. No sākotnējās apaļās vai nedaudz iegarenās formas, augot suspensijā vai kā piekļāvušos monoslāni, NGF iedarbība liek tām izaugt pagarinātiem neirītiem, kas liecina par būtisku pāreju uz neironu fenotipu. Šie neirītu izaugumi ir būtiski šūnu komunikācijai un mijiedarbībai, atspoguļojot neironu audiem raksturīgo savienojamību.

Vēža pētījumi un šūnu mehānismi

Vēža pētniecībā PC12 šūnu piedāvātais neironu modelis ir nozīmīgs to tumorogēnās izcelsmes dēļ. Šīs šūnas ir būtiskas vēža šūnu proliferācijas, invāzijas un migrācijas mehānismu izpētē. 2020. gada pētījumā tika izpētīta Ferula assa-foetida ekstrakta ietekme uz PC12 šūnu proliferāciju, tādējādi izgaismojot tā potenciālos terapeitiskos pielietojumus [7].

Insulta pētījumi un neiroprotektīvās stratēģijas

Turklāt PC12 ADH šūnas — variants, kas piestiprinās pie kultūras virsmām — ļauj veikt padziļinātu šūnu morfoloģijas analīzi un reakciju uz tādiem stimuliem kā skābekļa un glikozes trūkums, tādējādi kalpojot kā būtisks modelis insulta pētījumiem un neiroprotektīvo līdzekļu novērtēšanai. PC12 šūnu ātrais dubultošanās laiks, kas svārstās no 24 līdz 48 stundām, uzsver to efektivitāti dinamiskos pētījumos, kur šūnu proliferācijas ātrums ir izšķirošs.

Nobeiguma piezīmes par PC12 šūnu pielietojumiem

Būtībā PC12 šūnas un to atvasinājumi ir daudzpusīgs modelis plašam pētniecības pielietojumu klāstam, kas aptver neirobioloģiju, zāļu atklāšanu un vēža pētījumus. Katrs pielietojums sniedz būtiskas atziņas par šūnu reakcijām, pavērojot ceļu terapeitiskām inovācijām un padziļinot mūsu izpratni par sarežģītiem bioloģiskajiem procesiem.

Atsauces

1. Wu, C., et al., Icariin veicina PC12 šūnu atjaunošanos, inhibējot endoplazmatiskā tīkla stresu. BMC Complement Med Ther, 2021. 21(1): 69. lpp.
2. Sultan, N., et al., Zobu pulpas cilmes šūnas stimulē PC12 šūnu neironālo diferenciāciju. Neural Regeneration Research, 2021. 16(9): 1821. lpp.
3. Ando, E., et al., Osteokalcīns veicina PC12 šūnu proliferāciju, diferenciāciju un izdzīvošanu. Biochemical and Biophysical Research Communications, 2021. 557: 174.–179. lpp.
4. Shanmuganathan, B., et al., α-bisabolola antiamiloidogēnā un antiapoptotiskā iedarbība pret Aβ izraisītu neirotoksicitāti PC12 šūnās. European journal of medicinal chemistry, 2018. 143: 1196.–1207. lpp.
5. Fujita, K., P. Lazarovici un G. Guroff, „PC12 feohromocitomu šūnu diferenciācijas regulācija”. „Environ Health Perspect”, 1989. 80: 127.–42. lpp.
6. Abroudi, M. u. c., Ferula assa-foetida ekstrakta antiproliferatīvā iedarbība uz PC12 un MCF7 vēža šūnām. Int J Biomed Engg Clin Sci, 2020. 6(3): 60.–67. lpp.