HaCaT-cellen – Onderzoek naar de biologie en aandoeningen van de huid
HaCaT-cellen zijn afkomstig van menselijke epidermale keratinocyten en worden vaak gebruikt om de homeostase van de epidermis en daarmee samenhangende pathologieën te onderzoeken. Deze cellen worden beschouwd als spontaan geïmmortaliseerde menselijke keratinocyten, wat opmerkelijk is omdat ze zijn afgeleid van normale huidkeratinocyten zonder dat ze een crisis of groeiachterstand hebben ondergaan. Deze unieke oorsprong geeft HaCaT-cellen een reeks genetische en groeieigenschappen die verschillen van andere cellijnen. Ondanks dat ze in vitro een getransformeerd fenotype vertonen met klonogene eigenschappen op agar of plastic, blijft de HaCaT-cellijn niet-tumorigeen. Als eerste stabiele epitheelcellijn afkomstig van volwassen menselijke huid die normale differentiatie vertoont, zijn HaCaT-cellen een waardevol hulpmiddel voor het onderzoeken van de regulering van keratinisatie in menselijke cellen. Deze cellen hebben een breed scala aan toepassingen vanwege hun vermogen om zich in vitro effectief te vermenigvuldigen en te differentiëren.
- Groeimedium
- Zie productpagina
- Verdubbelingstijd
- Zie productpagina
- Groeitype
- Adherent
- Bioveiligheidsniveau
- BSL-1
- Verkrijgbaar bij
- Cytion — Bestel HaCaT
- Kenmerken van HaCaT-cellen
- Genetische kenmerken en oorsprong van HaCaT-cellen
- Hoe HaCaT-cellen te oogsten in 5 eenvoudige stappen
- Toepassingen van HaCaT-cellen
- Aanbevolen video's: Ontdek de wereld van HaCaT-cellen
Kenmerken van HaCaT-cellen
HaCaT-cellen kunnen worden gekweekt onder omstandigheden met een laag calciumgehalte en hebben een spindelvormig uiterlijk zonder cell-to-cell tight junctions, net als primaire cellen die onder dezelfde omstandigheden worden gekweekt. In de normale opperhuid ontwikkelen keratinocyten zich vanuit stamcellen in de basale laag en doorlopen ze de spinous- en granulaire lagen voordat ze de hoornlaag bereiken en afschilferen in de omgeving. Dit strak gereguleerde evenwicht tussen proliferatie en afschilfering resulteert in een volledige vernieuwing of verandering om de 28 dagen, een complex proces dat bekend staat als keratinisatie. Dit proces is sterk gereguleerd en omvat opvallende veranderingen in genexpressie, structureel ontwerp en enzymatische activiteit. Voor in-vitro- en in-vivo-analyse moeten HaCaT-cellen de epidermale keratines behouden die kenmerkend zijn voor de gedifferentieerde lagen van menselijke epidermiscellen, die essentieel zijn voor het behoud van de structurele integriteit en veerkracht van de huid. Hoewel er sequentiële chromosomale veranderingen kunnen optreden in HaCaT-cellen, zijn deze mogelijk niet gekoppeld aan significante differentiatieproblemen en tonen ze in plaats daarvan de spontane transformatie van menselijke volwassen keratinocyten in vitro aan.
Genetische kenmerken en oorsprong van HaCaT-cellen
HaCaT-cellen zijn een spontaan geïmmortaliseerde menselijke keratinocytencellijn die afkomstig is van volwassen huid en een uniek evolutionair traject vertegenwoordigt. Deze cellen bezitten mutaties in beide allelen van het p53-gen, wat kenmerkend is voor mutaties die worden veroorzaakt door UV-straling [3,4]. Bovendien wordt aangenomen dat HaCaT-cellen zijn ontstaan door mutaties in het p53-tumorsuppressorgen, gevolgd door het verlies van senescentiegenen [5].
Het tumorsuppressorgen p53, bekend om zijn rol bij DNA-herstel en als bewaker van het genoom, induceert de reactie van de menselijke huid op DNA-schade [4]. Er is waargenomen dat HaCaT-cellen hun beschermingsmechanisme tegen DNA-schade gedeeltelijk hebben verloren als gevolg van de in vivo mutatie van het p53-gen, waardoor ze vatbaar zijn voor de accumulatie van cytogenetische veranderingen als reactie op verhoogde kweektemperaturen. Een ander mechanisme voor het onsterfelijk maken van HaCaT-cellen betreft verhoogde telomerase-enzymactiviteit [7]. In normale cellen worden de telomeren bij elke celdeling steeds korter totdat cellulaire senescentie wordt bereikt. Telomerase is een gespecialiseerd cellulair enzymcomplex met reverse-transcriptase-activiteit dat de telomeerlengte stabiel houdt. HaCaT-cellen vertonen daarentegen een aanzienlijk verhoogde telomerase-activiteit, wat resulteert in een goed behouden telomeerlengte. Deze waarnemingen bevestigen de rol van telomerase in het onsterfelijkmakingsproces van HaCaT-cellen.
Er zijn drie specifieke chromosomale translocaties geïdentificeerd die resulteren in het verlies van één kopie van de chromosoomarmen 3p, 4p en 9p, een winst van 9q en de vorming van isochromosomen. Het verlies van de korte arm van chromosoom 3p kan leiden tot het verlies van senescentiegenen en de onsterfelijkmaking van HaCaT-cellen [8]. HaCaT-cellen zijn hypodiploïd en bezitten duidelijke en stabiele markerchromosomen die hun monoklonale oorsprong vertegenwoordigen. De kenmerken en afkomst van de HaCaT-cellijn werden bevestigd met behulp van DNA-vingerafdrukken met hypervariabele minisatellietmarkers [3-6].
Hoe HaCaT-cellen te oogsten in 5 eenvoudige stappen
- Verwijder het kweekmedium en spoel de aangehechte cellen af met 3-5 ml PBS zonder calcium en magnesium voor T25-flessen of 5-10 ml voor T75-flessen.
- Voeg 1-2 ml vers bereide 0,05% EDTA-oplossing per T25-kolf toe, of 2,5 ml per T75-kolf, waarbij u ervoor zorgt dat het gehele celvlies bedekt is, en incubeer bij 37 °C gedurende 10 minuten.
- Voeg 1 ml vers bereide trypsine/EDTA-oplossing (0,05%/0,025%) toe per T25-kolf, of 2,5 ml per T75-kolf, waarbij u er opnieuw voor zorgt dat het celvlies volledig bedekt is. De cellen zouden zich binnen 1-2 minuten moeten losmaken.
- Stop de trypsineactiviteit door een FBS-bevattend celkweekmedium toe te voegen.
- Verdeel de cellen over nieuwe flessen met vers celkweekmedium.
Toepassingen van HaCaT-cellen
HaCaT-cellen zijn een waardevol hulpmiddel voor het bestuderen van keratinocyten [9]. Deze onsterfelijke cellen functioneren als preneoplastische cellen en kunnen inzicht verschaffen in veranderingen die betrokken zijn bij maligne en neoplastische transformatie [10]. Monolaag HaCaT-celculturen zijn essentieel voor toepassingen op het gebied van cellulaire toxiciteit en in-vitro-wondgenezingsanalyse. HaCaT-cellen kunnen ook worden gebruikt om huidtoxiciteit te beoordelen die wordt veroorzaakt door verschillende stoffen en neoplastische of inflammatoire processen. Ze kunnen worden gebruikt om verschillende mechanismen van cutane allergische reacties, de effecten van reactieve zuurstofsoorten en bestraling met UV te analyseren. Bij stimulatie kunnen HaCaT-cellen differentiëren en specifieke differentiatiemarkers tot expressie brengen, zoals involucrine, K14 en K10. HaCaT-cellen worden ook vaak gebruikt als model voor het bestuderen van de pathofysiologie van de epidermale homeostase [6].
HaCaT-cellen behouden na transplantatie hun vermogen om in vivo een gestructureerde opperhuid te vormen, wat resulteert in een gelaagde opperhuidstructuur die door veranderingen in de calciumconcentratie in het medium kan worden omgeschakeld tussen een basale en een gedifferentieerde toestand. Deze cellen maken ook de karakterisering van verschillende biologische processen mogelijk, zoals hun gebruik als modelsysteem voor vitamine D en het metabolisme in de huid. Omdat HaCaT-cellen niet genetisch gemanipuleerd zijn, bieden ze een onbevooroordeeld beeld van het brede spectrum aan initiële genetische gebeurtenissen in de menselijke huid.
Aanbevolen video’s: Een kijkje in de wereld van HaCaT-cellen
"HaCaT-celmigratie": Deze video toont het proces van celmigratie in HaCaT-cellen. De migratie van cellen is een essentieel proces voor diverse biologische processen, zoals wondgenezing en uitzaaiing van kanker. De video toont de beweging van HaCaT-cellen onder een microscoop en geeft een visuele weergave van hoe deze cellen migreren. De activiteit van de cellen wordt geobserveerd terwijl ze zich van de ene locatie naar de andere verplaatsen, en de video geeft een duidelijke illustratie van de veranderingen die tijdens dit proces in de cellen plaatsvinden.
"Scratch-test uitgevoerd op HaCaT-cellen": Deze video toont een scratch-test die wordt uitgevoerd op HaCaT-cellen. De Scratch Assay is een veelgebruikte techniek om celmigratie te bestuderen, en in dit geval wordt deze gebruikt om de migratie van HaCaT-cellen te analyseren. De video toont het proces waarbij een krasje wordt gemaakt op het oppervlak van een celkweekschaal, dat vervolgens onder een microscoop wordt geobserveerd terwijl HaCaT-cellen migreren en de opening na verloop van tijd dichten.
"Celgroei van HaCaT-keratinocyten voor wondgenezingsexperimenten": Deze video toont het proces van celgroei van HaCaT-keratinocyten voor wondgenezingsexperimenten. HaCaT-keratinocyten zijn een veelgebruikte cellijn in wondgenezingsstudies.
"HaCaT-celdifferentiatie": Deze video toont de stappen die nodig zijn om HaCaT-cellen te differentiëren. HaCaT-cellen kunnen differentiëren tot verschillende soorten huidcellen. De video toont de veranderingen in HaCaT-cellen tijdens de differentiatie en geeft een visuele weergave van de verschillende markers en kenmerken van differentiatie. Het differentiatieproces is cruciaal voor een normale huidfunctie en de video belicht de verschillende stadia van differentiatie die HaCaT-cellen doorlopen.
Referenties
- Angel P en Karin M: De rol van Jun, Fos en het AP-1-complex bij celproliferatie en -transformatie. Biochim Biophys Acta 1072:129-157, 1991 Argyris TS: De regulering van hyperplastische groei van de opperhuid. Crit Rev Toxicol 9:151-200, 1981
- Baden HP, Kubilus J, Kvedar JC, Steinberg ML, Wolman SR: Isolatie en karakterisering van een spontaan ontstane, langlevende lijn van menselijke keratinocyten (NM-1). In Vitro Cell Dev Biol 23(3):205-13, 1987
- Lehmann TA, Modali R, Boukamp P, Stanek J, Bennett WP, Welsh JA, Metcalf RA, Stampfer MR, Fusenig NE, Rogan EM, Harriss CC: p53-mutaties in menselijke onsterfelijke epitheelcellijnen. Carcinogenesis 14:833-839, 1993
- Ziegler A-M, Leffell DJ, Kunala S, Sharma HW, Gailani M, Simon JA, Halperin AJ, Baden HP, Shapiro PE, Bale AE, Brash DE: Mutatiehotspots als gevolg van zonlicht in het p53-gen van niet-melanome huidkanker. Proc Natl Acad Sci USA 90:4216-4220, 1993
- Fusenig NE, Boukamp P. Meerdere stadia en genetische veranderingen bij onsterfelijkmaking, kwaadaardige transformatie en tumorprogressie van menselijke huidkeratinocyten. Mol Carcinog. 1998;23(3):144-158.
- Harle-Bachor C, Boukamp P: Telomerase-activiteit in de regeneratieve basale laag van de epidermis in de menselijke huid en in onsterfelijke en van carcinoom afgeleide huidkeratinocyten. Proc Natl Acad Sci USA 93:6476-81, 1996
- Colombo I, Sangiovanni E, Maggio R, et al. HaCaT-cellen als betrouwbaar in-vitro-differentiatiemodel om de ontstekings-/herstelreactie van menselijke keratinocyten te ontrafelen. Mediators Inflamm. 2017;2017:7435621.
- Boukamp, P. et al. Normale keratinisatie in een spontaan onsterfelijk gemaakte aneuploïde menselijke keratinocytencellijn. J. Cell Biol. 106, 1996, 761–771.
- Gibbs, Graham: Analysing qualitative data. The Sage qualitative research kit. Londen: Sage 978-0-7619-4980-0.
- Hedrick TE, Bickman L, Rog DJ. 1993. Applied research design: a practical guide. Sage: Londen
- Boukamp P. Petrussevska R. T. Breitkreutz D. Hornung J. Markham A. Fusenig N. E. Normale keratinisatie in een spontaan onsterfelijk gemaakte aneuploïde menselijke keratinocytencellijn. Cell Biol. (1988);106:761–771.