HuH7-cellen: een toegangspoort tot onderzoek naar leverkanker en HCV

De HuH7-cellijn, afkomstig van menselijk hepatoma, vertegenwoordigt een geïmmortaliseerde verzameling tumorogene epitheelachtige cellen. Deze lijn, samen met de afgeleiden HuH7.5 en HuH7.5.1, dient als een praktisch surrogaat voor primaire hepatocyten in experimentele contexten. Ze wordt voornamelijk gebruikt in celkweekmodellen om hepatitis C-virus (HCV)-infectie en de pathofysiologie van hepatoma te onderzoeken.

Oorsprong en kenmerken van HuH7-cellen

Het is essentieel om de oorsprong, de belangrijkste kenmerken en de optimale kweekomstandigheden van de HuH7-cellijn te begrijpen voordat deze in onderzoek wordt toegepast.

De HuH7-cellijn werd in 1982 opgericht door Sato, J, en Nakabayshi, H, afgeleid van een sterk gedifferentieerde hepatocytenkankerstam. De oorspronkelijke bron was een hepatocellulair carcinoom bij een 57-jarige Japanse man. HuH7-cellen worden gekenmerkt door hun vermogen om verschillende fysiologisch relevante stoffen te produceren, zoals albumine en alfa-fetoproteïne, en vertonen een hoge gevoeligheid voor HCV-infectie, waardoor ze geschikt zijn voor gebruik in HCV-repliconsystemen. Deze eigenschap maakt de cellijn waardevol voor de screening en ontwikkeling van anti-HCV-geneesmiddelen. HuH7-cellen vertonen een epitheelachtige morfologie, met een zeshoekige vorm, en hechten zich tijdens de groei aan oppervlakken om 2D-monolagen te vormen. Gemiddeld hebben HuH7-cellen een diameter van 21,9 µm en neigen ze naar een groter, afgeplat uiterlijk. De HuH7-cellijn wordt gekenmerkt door een heterogeen aantal chromosomen, dat doorgaans varieert tussen 55 en 63, wat de genetische variabiliteit binnen de celpopulatie weerspiegelt. Deze heterogeniteit is een gevolg van selectieve druk tijdens de celkweek en kan variëren onder verschillende laboratoriumomstandigheden.

Vergelijkende analyse: HuH7 versus HuH7.5-cellijnen

De HuH7.5-cellijn, een afgeleide van HuH7, verschilt voornamelijk door een missense-mutatie in het RIG-I (DDX58)-gen, dat cruciaal is voor de intracellulaire antivirale respons. Deze mutatie verhoogt de gevoeligheid van HuH7.5-cellen voor de replicatie van genomisch en subgenomisch HCV-RNA, waardoor deze zich onderscheidt van de oorspronkelijke HuH7-cellijn wat betreft het nut ervan in virologisch onderzoek.

Het kweken van HuH7-cellen: essentiële protocollen voor optimale groei

HuH7-cellen, die een integraal onderdeel vormen van talloze onderzoeksstudies, vereisen nauwkeurige kweekomstandigheden om goed te gedijen. In dit hoofdstuk wordt dieper ingegaan op de fundamentele aspecten van de HuH7-celkweek, om ervoor te zorgen dat hun fysiologische relevantie in wetenschappelijk onderzoek behouden blijft.

Dynamiek van de verdubbelingstijd

De verdubbelingstijd voor HuH7-cellen is doorgaans 24 uur, hoewel variaties in kweekmedia deze periode kunnen verlengen tot 36-48 uur, wat de invloed van omgevingsfactoren op celproliferatie benadrukt.

Adhesie-eigenschappen

HuH7-cellen vormen overwegend een tweedimensionale monolaag, die hecht aan de oppervlakken van kweekplaten en -flessen, wat hun voorkeur voor een stabiel fysiek substraat boven suspensieculturen onderstreept.

Optimale bezaaidichtheid

Het handhaven van de confluentie van HuH7-cellen binnen het bereik van 30-90% is cruciaal om een afname van de proliferatiesnelheid bij een confluentie van meer dan 90% te voorkomen. Subcultivering met accutase vergemakkelijkt het losmaken, waardoor bezaaiing mogelijk is bij dichtheden die zijn afgestemd op de experimentele behoeften, variërend van optimale (2×10⁴ cellen/cm²) tot verzadigingsniveaus (6×10⁴ cellen/cm²).

Voedingsbehoeften

Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium (DMEM) met een hoog glucosegehalte en aangevuld met 10% foetaal runderserum (FBS) biedt een ideale voedingsomgeving voor HuH7-cellen. Regelmatige verversing van het medium, idealiter 2-3 keer per week, is cruciaal voor een blijvende goede gezondheid van de cellen.

Omgevingsomstandigheden

Een bevochtigde incubator ingesteld op 5% CO₂ en 37 °C ondersteunt de HuH7-celkweek optimaal en simuleert fysiologische omstandigheden die bevorderlijk zijn voor cellulaire activiteiten.

Langdurige opslag

Voor langdurige bewaring moeten HuH7-cellen worden opgeslagen in de dampfase van vloeibare stikstof, waardoor hun levensvatbaarheid voor toekomstig onderzoek wordt gewaarborgd.

Cryopreservatie en herstel

Het gebruik van een geleidelijke invriestechniek is van cruciaal belang voor het behoud van de levensvatbaarheid van de cellen tijdens cryopreservatie. Cellen moeten worden gesuspendeerd in een speciaal ontworpen invriesmedium, zoals CM-1, om een soepele overgang naar cryogene opslag te garanderen. Na het ontdooien is een snelle maar voorzichtige reanimatie in een waterbad van 37 °C, gevolgd door centrifugeren om het invriesmedium af te voeren en resuspensie in vers groeimedium, essentieel voor het herstellen van de celculturen.

Overwegingen inzake bioveiligheid

Het wordt aangeraden om bij de hantering en vermeerdering van de HuH7-cellijn een protocol van bioveiligheidsniveau 1 te volgen, in overeenstemming met de veiligheids- en ethische normen in laboratoriumomgevingen.

Door zich aan deze zorgvuldig omschreven kweekomstandigheden te houden, kunnen onderzoekers de robuuste groei en fysiologische relevantie van HuH7-cellen in hun wetenschappelijke onderzoeken waarborgen, wat de weg vrijmaakt voor baanbrekende ontdekkingen in het onderzoek naar hepatoma en het hepatitis C-virus.

Ontdek HuH7-cellen voor uw wetenschappelijke doorbraken

HuH7-cellen: voor- en nadelen

De HuH7-cellijn biedt zowel voordelen als beperkingen. Laten we de mogelijke voor- en nadelen van deze cellijn eens bekijken, want dit kan u helpen beslissen of deze geschikt is voor uw experimenten.

Voordelen van de HuH7-cellijn

HuH7-cellen hebben veel kenmerken die ze aantrekkelijk maken voor onderzoek.

• Eenvoudige vermeerdering: In tegenstelling tot andere menselijke hepatomacellijnen kan de HuH7-cellijn gemakkelijk worden gekweekt zonder toevoeging van serum; CLS raadt echter aan om RPMI 1640 met 10% FBS en 2 mM L-glutamine te gebruiken. HuH-7-cellen scheiden een groeifactor af die cellen helpt groeien zonder serum.
• Flexibiliteit bij transfectie: De HuH7-cellijn wordt op grote schaal gebruikt voor transfectiedoeleinden vanwege de hoge ontvankelijkheid voor het HCV-genoom. Daarom zijn deze cellen cruciaal voor de screening en ontwikkeling van anti-HCV-geneesmiddelen.
• Alternatief voor menselijke hepatocyten: De HuH7-cellijn is een uitstekende vervanging voor menselijke hepatocyten. Het kan onderzoekers helpen bij het bestuderen van hepatische medicijntransporters en het begrijpen van de interactie van bepaalde medicijnen met MRP's (multi-drug resistance-associated proteins).
• Ontwikkeling van een xenotransplantaat-muismodel: HuH7-cellen zijn gebruikt om een van een cellijn afkomstig xenotransplantaat-muismodel te produceren. Dit diermodel kan onderzoekers waardevolle inzichten verschaffen over proteïnekinaseremmers en antikankertherapieën.
• Kankeronderzoek: De HuH7-cellijn is een menselijke leverkankercellijn, die onderzoekers helpt bij het uitvoeren van leverkankeronderzoek.

Beperkingen van de HuH-7-cellijn

Er zijn enkele beperkingen verbonden aan het kweken van de HuH7-cellijn.

Microbiële besmetting: Bacteriële besmetting is het meest voorkomende probleem bij celkweek. Wanneer er een infectie optreedt, is dit te herkennen aan de verandering in pH en de troebelheid van het kweekmedium. Van de bacteriële besmettingen is mycoplasmabesmetting meestal niet direct zichtbaar. Deze beïnvloedt echter langzaam de morfologie, genexpressie en andere kenmerken van de cellijn.

Kweekperiode: Hoewel de HuH-7-cellijn onsterfelijk is, kan het overschrijden van de kweekperiode de gezondheid van de cellen geleidelijk aantasten. Dit kan de proliferatiesnelheid en genexpressie beïnvloeden, wat de reproduceerbaarheid van de resultaten kan verminderen. Voor de HuH-7-cellijn moet het aantal passages onder de 20–25 worden gehouden.

Toepassingen van HuH-7-cellen

Deze van humaan hepatoma afgeleide cellijn biedt vele onderzoeksmogelijkheden. Hier beschrijven we enkele onderzoeksgebieden waarbij de HuH7-cellijn wordt gebruikt.

1. Geneesmiddelenresistentie: HuH7 is een hepatocellulair carcinoom (HCC)-cellijn die kan worden gebruikt om geneesmiddelenresistentie tegen mogelijke behandelingen voor leverkanker te bestuderen. In een studie uit 2021 werden HuH7-cellen, die experimenteel resistent waren gemaakt tegen sorafenib, gebruikt om nieuwe en effectieve therapieën te ontwikkelen, namelijk zelfassemblerende peptiden die zich ophopen in mitochondriën.

2. Genetische inzichten en moleculaire profilering via HuH7-cellen: De verschillende HuH7-cellijnen, inclusief diverse derivaten en varianten, hebben een dieper inzicht mogelijk gemaakt in genexpressie en de rol van specifieke genomische markers bij ziekte. Technieken zoals Ramanspectroscopie, gepromoot door onderzoekers als Evgeny Gladilin, zijn toegepast op HuH7-cellen voor moleculaire en cellulaire profilering, wat inzichten heeft opgeleverd in de cellulaire reactie op virale infecties. Het potentieel van Ramanspectroscopie, gecombineerd met methoden zoals kwantitatieve proteomica, heeft het onderzoek naar reacties van gastheercellen vergemakkelijkt, waaronder de interferonreactie en veranderingen in lipidedruppeltjes, die cruciaal zijn voor het begrijpen van HCV-replicatie en het effect van SARS. De expressie van verschillende oncogene markers kan worden onderzocht om hun gedrag in reactie op een behandeling te begrijpen, zoals in een studie waarin HuH7-cellen werden gebruikt om het effect van de Kaempferol-verbinding op het expressiepatroon van MMP9- en AKT-pathway-genen te onderzoeken. Deze pathways reguleren de metastase en invasiviteit van hepatocellulair carcinoom. Een andere recente studie onderzocht ook de rol van het Wnt/β-catenine-signaalcascadegen in de overleving en groei van HCC-cellen.

3. Ontwikkeling van geneesmiddelen: HuH7-cellen worden op grote schaal gebruikt in studies voor het screenen en ontwikkelen van geneesmiddelen tegen leverkanker. Er zijn meerdere studies uitgevoerd om het remmende potentieel van vele plantenextracten, plantaardige verbindingen, nanodeeltjes en andere therapeutische middelen tegen HCC te onderzoeken. Een studie uit 2022 onderzocht de pro-apoptotische en antikankereigenschappen van een radionuclide tegen hepatocellulair carcinoom met behulp van een HuH7-cellijn.

4. HuH7-cellen: een speerpunt in virusonderzoek en cellulaire analyse HuH7-cellen zijn een hoeksteen geworden in het onderzoek naar virale infecties en infectieziekten, met name het hepatitis C-virus (HCV) en hun interacties met coronavirussen zoals SARS-CoV-2, verantwoordelijk voor de coronavirusziekte 2019 (COVID-19). De ontwikkeling van experimentele HCV-celkweeksystemen (HCVcc) met behulp van HuH7-cellen heeft ons vermogen om het ingewikkelde replicatieproces van HCV en de voor HCV-infectie essentiële gastheerfactoren te bestuderen aanzienlijk verbeterd. Dit omvat het onderzoeken van de efficiëntie van HCV-RNA-replicatie en de productie van besmettelijke virionen. De verschillende lijnen van HuH7-cellen, waaronder senescente en geïnfecteerde varianten, bieden een divers panel voor het onderzoeken van de multipliciteit van infectie, virale verspreiding en remmingsmechanismen tegen virussen zoals SARS.

Kortom, de studie van HuH7-cellen omvat een breed spectrum aan wetenschappelijk onderzoek, van de moleculaire mechanismen die ten grondslag liggen aan virale infecties tot de gedetailleerde cellulaire reacties die door deze pathogenen worden opgewekt. Door de lens van HuH7-onderzoek blijft de wetenschappelijke gemeenschap de complexe dynamiek van gastheer-virusinteracties blootleggen, wat bijdraagt aan de vooruitgang van antivirale strategieën en ons begrip van cellulaire determinanten bij virale ziekten.

Publicaties over HuH-7

Er is een overvloed aan publicaties waarin de HuH7-cellijn voor verschillende doeleinden wordt gebruikt. Hier noemen we enkele recente en belangrijke publicaties.

• Toepassing van zelfassemblerende peptiden gericht op de mitochondriën als een nieuwe behandeling voor sorafenib-resistente hepatocellulaire carcinoomcellen.

Deze studie werd in 2021 gepubliceerd in Nature Scientific Reports. In de studie werden experimenteel geïnduceerde sorafenib-resistente hepatocellulaire carcinoomcellen (HuH7-cellijn) gebruikt om de pro-apoptotische en antitumorale effecten van recent ontwikkelde Mito-FF (mitochondria-accumulerende zelfassemblerende peptiden) te onderzoeken.

• Kaempferol remt de celmigratie van menselijke hepatocellulaire carcinoomcellen door MMP-9 en Akt-signalering te onderdrukken

Dit artikel werd in 2021 gepubliceerd in het tijdschrift Environmental Toxicology door Po-Chung Ju en collega's. In deze studie onderzochten de onderzoekers het anti-metastatische potentieel van een plantaardige verbinding, kaempferol, tegen hepatocellulaire carcinoomcellen (HuH7). Daarnaast bestudeerden ze ook de signaalroutes die de metastase en invasie van leverkankercellen reguleren.

• Daphnetine remt de overleving van hepatocellulaire carcinoomcellen door de Wnt/β-catenine-signaalroute te reguleren

Dit artikel is in 2022 gepubliceerd in het tijdschrift Drug Development Research. Deze studie beschrijft de kankerbestrijdende werking van de verbinding daphnetine tegen HCC. Deze plantaardige verbinding remt de Wnt/β-catenine-signaalroute om de groei van de kankercellen te beperken.

• RGFP966 remt tumorgroei en -migratie door remming van EGFR-expressie in hepatocellulaire carcinoomcellen in vitro

Dit onderzoeksartikel, gepubliceerd in het tijdschrift Drug Design, Development, and Therapy, beschrijft de rol van EGFR-signalering bij de groei en uitzaaiing van hepatocellulair carcinoom. De studie maakte gebruik van HuH7-cellen om het remmende effect van RGFP966, een histon-deacetylase 3 (HDAC3)-remmer, tegen HCC te onderzoeken via het onderdrukken van genen in de EGFR-route.

• Rheniumperrhenaat (188ReO4) induceerde apoptose en verminderde het kankerverwekkende fenotype in leverkankercellen

Deze publicatie in het tijdschrift Cells wijst op het gebruik van HuH7-cellen bij het onderzoeken van het anti-HCC-potentieel van een radionuclide, namelijk rheniumperrhenaat.

• Antivirale activiteit van chitosan-nanodeeltjes die curcumine inkapselen tegen het hepatitis C-virus genotype 4a in menselijke hepatomacellijnen

Deze studie is gepubliceerd in het International Journal of Nanomedicine. In de studie werden HuH7-cellen gebruikt om de antivirale activiteit van chitosan-nanodeeltjes met curcumine tegen HCV-genotype 4a te onderzoeken.

HuH-7-bronnen: protocollen, video's en meer

Er zijn veel bronnen beschikbaar voor het kweken en onderhouden van de HuH7-cellijn. Hier vindt u informatie over de beschikbare bronnen voor het uitleggen van protocollen voor celkweek en transfectie voor HuH7 en educatieve video's.

Protocollen voor celkweek

De volgende bronnen kunnen u helpen om aan de slag te gaan met het kweken en onderhouden van HuH7.

• Informatie en bronnen over HuH-7-celkweek: Deze website bevat veel nuttige informatie, waaronder het subkweekprotocol van de HuH7-cellijn, de opslag en de hantering ervan.

• HuH7-celkweekprotocol

Transfectieprotocollen van HuH7

HuH7-cellen kunnen op vele manieren worden getransfecteerd. De volgende bronnen bieden een schat aan informatie over transfectieprotocollen, benodigde reagentia en chemicaliën, nuttige tips en voorzorgsmaatregelen.

Video's over de HuH7-cellijn

Er zijn veel educatieve video's beschikbaar over basisprotocollen voor subcultivering, uitplaten en transfectie, en meer.

• Cellen passeren: basisprincipes van celkweek: deze video gaat over het basisprotocol voor het kweken van de cellijn.

We verwachten dat de informatie in dit artikel u zal helpen om basis- en geavanceerde kennis over de HuH7-cellijn op te doen voordat u ermee aan de slag gaat. Als u deze cellen in uw onderzoek wilt gebruiken, kunt u ze bij ons bestellen.

Veelgestelde vragen over de HuH7-cellijn en virusonderzoek