HepG2 šūnas – resurss aknu vēža pētniecībai

Hep-G2 ir cilvēka aknu vēža šūnu līnija, kas iegūta no 15 gadus veca kaukāziešu vīrieša aknu audiem, kuram bija hepatocelulārais karcinoms. Šīs šūnas bieži izmanto zāļu metabolisma un hepatotoksicitātes pētījumos. Lai gan HepG2 šūnām ir augsts proliferācijas ātrums un tās izskatās kā epitēlija šūnas, tās nav tumorogēnas un veic dažādas diferencētas aknu funkcijas. 1975. gadā pētnieki izdalīja HepG2 šūnas no hepatocelulārās karcinomas, padarot to par pirmo aknu šūnu līniju, kas uzrāda hepatocītu kritiskās īpašības. Atšķirībā no iepriekš izveidotās SK-Hep1 šūnu līnijas, kurai trūkst būtisku aknu šūnu marķieru, HepG2 šūnas var izdalīt dažādas plazmas proteīnus un nodrošina vērtīgu modeli cilvēka hepatocītu šūnu virsmas domēnu intracelulārās dinamikas pētīšanai. Šīs šūnas izrāda epitēlija tipa morfoloģiju, to hromosomu skaits ir 55, un tās var stimulēt ar cilvēka augšanas hormonu.

HepG2 aknu šūnu karcinomas šūnu pārskats aknu pētniecībā

HepG2 šūnas, kas iegūtas no cilvēka hepatomas, ir kļuvušas par nenovērtējamu rīku aknu funkciju un slimību, tostarp hepatocelulārās karcinomas, pētniecībā. Šīs aknu šūnu līnijas sniedz ieskatu cilvēka hepatocītu šūnu reakcijās dažādos eksperimentālos apstākļos. Luciferāzes reporterplazmīdu izmantošana HepG2 šūnās ir bijusi īpaši efektīva gēnu ekspresijas un šūnu transfekcijas izsekošanai, kas ir fundamentāli svarīgi metabolisma pētījumos, piemēram, etanola ietekmes uz aknu šūnām izpētē.

Vīrusu infekciju un aknu slimību pētījumi, izmantojot HepG2 šūnas

Imortalizētas aknu audzēju šūnu līnijas, piemēram, HepG2 un Huh7, ir būtiskas vīrusu infekciju pētījumos, demonstrējot pilnīgu hepatīta D (HDV) šūnu cikla replikāciju un hepatīta B (HBV) ekspresiju [5,6]. Vienlaikus HepaRG šūnu līnijas spēlē izšķirošu lomu HBV iekļūšanas mehānismu izskaidrošanā [7]. HepG2 šūnas tiek izmantotas arī dažādu cilvēka aknu slimību izpētē, sākot no ģenētiskām saslimšanām, piemēram, progresējošas ģimenes intrahepatiskās holestāzes (PFIC) un Dubina-Džonsona sindroma, līdz vides un uztura pētījumiem saistībā ar citotoksiskām un genotoksiskām vielām, kā arī zāļu mērķtiecības un hepatokarcinogēzes pētījumos [8,9]. To izmantošana attiecas arī uz pētījumiem ar bio-mākslīgajām aknu ierīcēm.

HepG2 šūnu mijiedarbība ar biomateriāliem audu inženierijā

HepG2 šūnu mijiedarbība ar dažādiem biomateriāliem ir izšķiroša audu inženierijā. Tādas metodes kā koloidālo zondes metode palīdz izprast šīs mijiedarbības, mērot šūnu adhezijas īpašības, kas ir vitāli svarīgas šūnu dzīvotspējas noteikšanai skeleta struktūru un precīzu aknu audu modeļu izstrādē.

Šūnu uzvedība un inovācijas HepG2 balstītos modeļos

Šūnu uzvedības pētīšana HepG2 balstītos modeļos ir būtiska aknu slimību pētniecībā. Trīsdimensiju sfēroīdu šūnu kultūru attīstība ir novedusi pie HepG2 šūnu sfēroīdu izveides, piedāvājot fizioloģiski atbilstošāku modeli, kas precīzi atspoguļo normālos hepatocītus. Šie 3D modeļi ar paaugstinātu metabolisko aktivitāti liecina par HepG2 šūnu potenciālu kalpot par hepatoblastomas modeli un ir nozīmīgi vēža ārstēšanas pētījumos, jo īpaši aknu audzēju simulēšanā un jaunu terapeitisko pieeju testēšanā [10-12].

HepG2 salīdzinājums un raksturlielumi starp citām audzēju šūnu līnijām

HepG2 ir viena no visplašāk izmantotajām aknu audzēju šūnu līnijām, kas izvēlēta tās plašo pielietojumu dēļ zinātniskajos pētījumos starp aptuveni 40 pieejamajām aknu audzēju šūnu līnijām [13]. Neskatoties uz to, ka salīdzinājumā ar normāliem hepatocītiem HepG2 šūnu līnijai ir vāja vai nav vispār noteiktu citohroma P450 enzīmu ekspresija, tās metabolisma profils ir veicinājis centienus modificēt šo šūnu līniju, lai uzlabotu zāļu metabolisma pētījumus [13]. Salīdzinot ar tādiem audzēja šūnu līnijām kā MCF7, PC3, 143B un HEK293, HepG2 šūnas uzrāda unikālus aminoskābju satura profilus, kas ievērojami ietekmē proteīnu sintēzi un sekrēciju, izceļot to unikālos metabolisma ceļus [14].

Aknu slimību pētījumu izpēte, izmantojot HepG2 šūnu līniju

HepG2 šūnu subkultivēšana

Šeit ir pieci soļi, kā no šūnu kultūras kolbām izņemt piekļāvušās šūnas, izmantojot Accutase:

1. Noņemiet barotni no šūnu kultūras kolbas un noskalojiet adhezīvās šūnas, izmantojot PBS bez kalcija un magnija. Izmantojiet 3–5 ml PBS T25 kolbām un 5–10 ml T75 kolbām.
2. Pievienojiet Accutase šūnu kultūras kolbai, izmantojot 1–2 ml uz T25 un 2,5 ml uz T75 kolbu. Pārliecinieties, ka Accutase pārklāj visu šūnu slāni.
3. Inkubējiet kolbu istabas temperatūrā 8–10 minūtes.
4. Rūpīgi atkārtoti suspendējiet šūnas ar barotni, izmantojot 10 ml svaigas barotnes.
5. Centrifugējiet atkārtoti suspendētās šūnas 5 minūtes pie 300xg, atkārtoti suspendējiet tās svaigā barotnē un izdaliet tās jaunās kolbās, kas satur svaigu barotni.

HepG2 šūnu nākotnes perspektīvas

Meklējumi, lai atraisītu HepG2 šūnu līnijas pilnu potenciālu, turpinās ar revolucionāriem panākumiem citohromu ekspresijas palielināšanā. Pētnieki arī izpēta trīsdimensiju sfēroidu šūnu kultūru iespējas, kas piedāvā fizioloģiski atbilstošāku sistēmu. Metaboliskā aktivitāte, ieskaitot citohromus, ir ievērojami augstāka 3D sfēroidālajos HepG2 modeļos nekā 2D šūnās, tādējādi tuvinot mūs normālu hepatocītu atspoguļošanas modeļa izveidei. Turklāt, pētot dinamiskos procesus, kas ir pamatā šūnu virsmas proteīnu nepareizai sadalei, var pavērt ceļu uz labāku aknu slimību izpratni.

HepG2 šūnas: to loma un atšķirības biomedicīniskajā pētniecībā – bieži uzdotie jautājumi

Atsauces

1. Vyas, R.C., Darroudi, F., Natarajan, A.T. Starojuma izraisīti hromosomu lūzumi un atjaunošanās cilvēka limfocītu interfāzes-metafāzes hromosomās, Mutat Res, 1991; 249(1):29-35.
2. 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., et al. MDM4 inhibīcija: jauna terapeitiska stratēģija P53 reaktivācijai hepatoblastomā. Sci. Rep. 2021, 11, 2967.
3. Hussain, S.P., Schwank, J., Staib, F., Wang, X.W., Harris, C.C. TP53 mutācijas un hepatocelulārā karcinoma: ieskats aknu vēža etioloģijā un patogēnēzē. Oncogene 2004.
4. Schicht, G., Seidemann, L., Haensel, R., Seehofer, D., Damm, G. Kritiska izpēte par hepatomas šūnu līniju HepG2 un Huh7 lietojamību kā modeļiem resecējamas hepatocelulārās karcinomas metaboliskajai reprezentācijai. Cancers 2022, 14(17), 4227.
5. Verrier, E.R., Colpitts, C.C., Schuster, C., Zeisel, M.B., Baumert, T.F. Šūnu kultūru modeļi B un D hepatīta vīrusu infekcijas izpētei. Viruses 2016, 8, 261.
6. Verrier, E.R., Colpitts, C.C., Bach, C., Heydmann, L., Weiss, A., Renaud, M., Durand, S.C., Habersetzer, F., Durantel, D., AbouJaoudé, G., et al. Mērķtiecīga funkcionālā RNS interferences skrīninga rezultātā atklāts, ka glikopīns 5 ir B un D hepatīta vīrusu iekļūšanas faktors. Hepatology 2016, 63, 35–48.
7. Gripon, P., Rumin, S., Urban, S., Le Seyec, J., Glaise, D., Cannie, I., Guyomard, C., Lucas, J., Trepo, C., Guguen-Guillouzo, C. Cilvēka hepatomas šūnu līnijas inficēšanās ar B hepatīta vīrusu. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2002, 99, 15655–15660.
8. Mersch-Sundermann, V., Knasmüller, S., Wu, X.J., Darroudi, F., Kassie, F. Cilvēka aknu šūnu līnijas izmantošana citoprotektīvo, antigenotoksisko un kogenotoksisko vielu noteikšanai. Toxicology. 2004; 198(1–3): 329–340.
9. Fanelli, A. HepG2 (aknu hepatocelulārā karcinoma): šūnu kultūra. HepG2. Atsauce 2017. gada 3. decembrī.
10. Xuan, J., Chen, S., Ning, B., Tolleson, W.H., Guo, L. No HepG2 atvasinātu šūnu, kas ekspresē citohromu P450, izstrāde, lai novērtētu ar vielmaiņu saistītu zāļu izraisītu aknu toksicitāti. Physiol. Behav. 2017, 176, 139–148.
11. Ooka, M., Lynch, C., Xia, M. In vitro metabolisma aktivācijas pielietojums augstas caurlaidspējas skrīningā. Int. J. Mol. Sci. 2020, 21, 8182.
12. Huang, L., Coughtrie, M.W.H., Hsu, H. Dehidroepiandrosterona sulfotransferāzes gēna ekspresijas samazināšanās cilvēka aknu šūnu karcinomā. Mol. Cell. Endocrinol.
13. Zhu, Z., Hao, X., Yan, M., et al. Vēža cilmes/priekšteču šūnas ir ļoti bagātīgi pārstāvētas CD133 + CD44 + populācijā aknu šūnu karcinomā. Int J Cancer. 2010; 126:2067-2078.
14. Arbus, C., Benyamina, A., Llorca, P.-M., Baylé, F., Bromet, N., Massiere, F., Garay, R.P., Hameg, A. Cilvēka citohroma P450 enzīmu, kas iesaistīti ciamemazīna metabolizmā, raksturojums. Eur J Pharm Sci. 2007. gada decembris; 32(4-5):357-66.