Calu-3-cellelinjen

Calu-3-celler utgjør en menneskelig luftveiepitelcellelinje som representerer ikke-småcellet lungekreft. De brukes mye i biomedisinsk forskning, blant annet til å studere lungekreftbiologi, luftveissykdommer, interaksjoner mellom vert og patogen og legemiddeltransport i luftveiene. Videre brukes de til å utvikle behandlinger for flere luftveissykdommer.

Opprinnelse og generelle egenskaper ved Calu-3-cellene

Den viktigste informasjonen du trenger om en cellelinje, er dens opprinnelse og generelle egenskaper. Dette vil hjelpe deg med å avgjøre hvordan den kan brukes i ditt forskningsarbeid. Denne delen vil hjelpe deg med å lære denne viktige informasjonen om Calu-3-cellelinjen. Den vil omfatte: Hva er en Calu-3-cellelinje? Hva er morfologien til Calu-3-celler? Hva er opprinnelsen til Calu-3-celler?

• Calu-3-celler ble hentet fra pleural effusjon (metastaseområde) hos en kaukasisk mann (25 år) med adenokarsinom i lungen. Cellelinjen ble etablert i 1975 av Jorgen Fogh og Germain Trempe fra Memorial Sloan Kettering Cancer Center.
• Calu-3-celler har en epitelignende morfologi.
• Calu-3-cellene har en diameter på mellom 8–9 og 20 mikrometer.
• De bærer på mutasjoner i K-RAS (G13D)-, TP53- og CDKN2A-genene og uttrykker EGFR av villtype.

A549 vs. Calu-3

A549- og Calu-3-celler er humane adenokarsinomcellelinjer fra lungene, men har forskjellige egenskaper. Den viktigste forskjellen mellom Calu-3- og A549-cellemodellene er tykkelsen på slimlaget. Calu-3-celler danner et tynnere slimlag og modellerer dermed epitelet i de proksimale luftveiene. A549-celler mangler derimot denne egenskapen og er mer egnet til å representere den fysiologiske strukturen i de distale luftveiene [1].

Calu-3-cellelinje: Informasjon om dyrking

Dette avsnittet vil hjelpe deg med å forstå de viktigste punktene ved dyrking av Calu-3-cellelinjen. Her vil vi diskutere: Hva er doblingstiden for Calu-3-celler? Hva er dyrkningsmediet for Calu-3-celler? Hva er protokollen for dyrking av Calu-3-celler? Hvordan dyrker man Calu-3-celler?

Viktige punkter for dyrking av Calu-3-celler

Fordoblingstid:

Fordoblingstiden for Calu-3-celler er omtrent 35 timer.

Adherente eller i suspensjon:

Calu-3 er en vedheftende lungeadenokarsinomcellelinje.

Delingsforhold:

Subkultiveringsforholdet for Calu-3-cellelinjen er 1:2 til 1:4. For subkultivering skylles cellene med 1 x fosfatbuffersaltvann (PBS) og inkuberes med Accutase (passasjeløsning) ved romtemperatur i nesten 10 minutter. Deretter tilsettes ferskt cellemedium, og løsrevne celler sentrifugeres. Cellepelleten resuspenderes forsiktig, og cellene fordeles i kolben som inneholder ferskt dyrkningsmedium for vekst.

Vekstmedium:

EMEM-medium som inneholder 10 % FBS, 2 mM L-glutamin, 1,5 g/L NaHCO₃, EBSS, 1 mM natriumpyruvat og NEAA brukes til å dyrke Calu-3-celler. Calu-3-cellemediet bør skiftes ut 2 til 3 ganger per uke.

Vekstbetingelser:

Calu-3-celler dyrkes i en fuktet inkubator ved en temperatur på 37 °C og med 5 % CO₂-tilførsel.

Oppbevaring:

Frosne celler bør oppbevares i dampfasen av flytende nitrogen eller ved temperaturer under -150 °C for å sikre cellenes levedyktighet på lang sikt.

Fryseprosess og medium:

CM-1- eller CM-ACF-frysemedier brukes hovedsakelig til å fryse ned Calu-3-lungecellelinjen. For å bevare cellenes levedyktighet og forhindre at cellene utsettes for sjokk, gjennomgår cellene en langsom fryseprosess der temperaturen kun synker med 1 °C per minutt.

Tineprosess:

Cellene tines ved å plassere et hylse i et vannbad forhåndsinnstilt til 37 °C i omtrent 1 minutt eller til det gjenstår en liten isklump. Det tilsettes ferskt dyrkningsmedium, og cellene sentrifugeres for å fjerne komponenter fra frysemediet. Deretter resuspenderes cellepelleten, og cellene helles over i en ny kolbe som inneholder vekstmedium.

Biosikkerhetsnivå:

Laboratorieforhold på biosikkerhetsnivå 1 er avgjørende for håndtering av Calu-3-cellelinjen.

Fordeler og ulemper ved Calu-3-celler

I likhet med andre humane cellelinjer har Calu-3-celler sine egne fordeler og ulemper. Her vil vi diskutere noen viktige av dem.

Fordeler

• In vitro-modell for luftveiepitel:

  I respirasjonsforskning fungerer Calu-3-celler som en effektiv in vitro-modell for luftveiepitel. De gjenspeiler egenskapene til slimhinnen i menneskets luftveier, noe som muliggjør undersøkelser av legemiddeltransport, studier av interaksjon mellom vert og patogen samt mucinproduksjon.

• Polarisering:

  Calu-3-celler danner polariserte monolag, noe som gjør at de er mye brukt til å undersøke legemiddeltransport og interaksjoner mellom vert og patogen i en mer realistisk sammenheng.

Ulemper

• Kreftcellelinje:

  Calu-3-celler stammer fra lungeadenokarsinom, så det er viktig å merke seg at de kanskje ikke fullt ut representerer sunt lungevev. Forskere bør ta hensyn til dette når de bruker dem som modell i studier.

Anvendelser av Calu-3-cellelinjen i forskning

Calu-3 har flere anvendelser innen biomedisinsk forskning. Denne delen av artikkelen vil belyse noen av de mest lovende.

• Studier av luftveissykdommer: Calu-3-lungeceller brukes til å undersøke ulike luftveissykdommer eller -lidelser, for eksempel cystisk fibrose, astma og kronisk obstruktiv lungesykdom (KOLS). En studie av Chiara Papi og kolleger undersøkte effekten av anti-miR-101-3p-peptid-nukleinsyre (PNA) ved målretting mot miRNA-101-3p ved bruk av Calu-3-in vitro-modellen for cystisk fibrose. Studien fant at PNA-behandling har en tendens til å øke uttrykket av CFTR-genet (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator), noe som tyder på en potensiell terapeutisk strategi for cystisk fibrose og relaterte lidelser [2].
• Legemiddelutvikling: Calu-3-celler fungerer som en modell for testing og utvikling av legemidler mot flere luftveissykdommer. Dessuten brukes disse cellene også til å studere legemiddeltransport gjennom luftveiepitelet. For eksempel undersøkte forskning utført i 2021 den antivirale aktiviteten til planteekstraktet fra Andrographis paniculata og dets bioaktive andrographolid på Calu-3-cellers SARS-CoV-2-infeksjon [3].
• Interaksjoner mellom vert og patogen: Calu-3-celler er ideelle for å studere patogeners interaksjon med luftveiepitelet, noe som bidrar til forståelsen av luftveisinfeksjoner som SARS-CoV-2. For eksempel undersøkte Byoung Kwon Park og kolleger responsene i Calu-3- og Vero-celler samt virusproduksjonen som svar på SARS-CoV-2-infeksjon [4].

5. Calu-3-celler: Forskningspublikasjoner

Følgende er noen spennende og ofte siterte forskningsstudier som omhandler Calu-3-cellene:

Molekylet CORM-2 (Carbon monoxide releasing molecule-2) hemmer proliferasjon, migrasjon og invasjon, og fremmer apoptose i Calu-3-celler fra ikke-småcellet lungekreft

Denne studien ble publisert i European Review for Medical and Pharmacological Sciences i 2018. Forskningen antydet at karbonmonoksidfrigivende molekyl-2 (CORM-2) fremmer apoptose i ikke-småcellede lungekreftceller (Calu-3) og hemmer deres proliferasjon, migrasjon og invasjon.

Calu-3-epitelceller viser forskjellige immun- og epitelbarriere-responser sammenlignet med nyisolerte primære neseepitelceller in vitro

Denne studien, publisert i *Clinical and Translational Allergy* (2018), sammenlignet immun- og epitelbarriere-responsene til Calu-3-cellelinjen og nykultiverte primære neseepitelceller.

Kinin hemmer infeksjon av humane cellelinjer med SARS-CoV-2

Denne artikkelen i *Viruses* (2021) foreslo kinin som en potensiell behandling for SARS-CoV-2-infeksjon ved å vurdere virkningen på ulike virusinfiserte cellelinjer, som for eksempel Calu-3.

Høye D-glukosenivåer induserer ACE2-ekspresjon via GLUT1 i den humane luftveiepitelcellelinjen Calu-3

Denne studien i BMC Molecular and Cell Biology (2022) foreslo at høye D-glukosenivåer fremmer ACE2-ekspresjon i Calu-3-celler via regulering av GLUT1-genet.

Dolosigranulum pigrum modulerer immuniteten mot SARS-CoV-2 i respiratoriske epitelceller

Denne artikkelen i Pathogens (2021) undersøkte de immunmodulerende effektene av Dolosigranulum pigrum 040417 i lungeepitelceller. I tillegg undersøkte den potensialet til denne immunbiotiske bakterien når det gjelder beskyttelse mot SARS-CoV-2-infeksjon.

Ressurser for Calu-3-celler: Protokoller, videoer og mer

Det finnes mange nettressurser om Calu-3-celler som inneholder informasjon om cellekultivering og transfeksjon.

• Transfeksjonsprotokoll for Calu-3-celler: Denne ressursen gir viktig kunnskap om transfeksjon av Calu-3-celler.
• Transfeksjon av Calu-3: Denne videoopplæringen er en trinnvis veiledning for å lære in vitro-protokollen for transfeksjon av Calu-3.

Protokollen for Calu-3-cellekultur er nevnt her.

• Calu-3-celler: Dette dokumentet inneholder informasjon om medium for Calu-3-celler og protokoll for subkultivering eller passering.

Referanser

1. Wiese-Rischke, C., R.S. Murkar og H. Walles, «Biologiske modeller av de nedre luftveiene hos mennesker – utfordringer og spesielle krav til humane 3D-barrieremodeller for biomedisinsk forskning». Pharmaceutics, 2021. 13(12).
2. Fabbri, E. m.fl., «Behandling av humane luftveiepitelceller av typen Calu-3 med et peptid-nukleinsyre (PNA) rettet mot mikroRNA miR-101-3p er assosiert med økt ekspresjon av cystisk fibrose-transmembran-konduktansregulatorgenet (CFTR)». European Journal of Medicinal Chemistry, 2021. 209: s. 112876.
3. Sa-Ngiamsuntorn, K., et al., Anti-SARS-CoV-2-aktivitet av Andrographis paniculata-ekstrakt og dets hovedkomponent andrographolid i humane lungeepitelceller og evaluering av cytotoksisitet i representanter for celler fra viktige organer. Journal of natural products, 2021. 84(4): s. 1261–1270.
4. Park, B.K., et al., Differensial signalering og virusproduksjon i Calu-3-celler og Vero-celler ved SARS-CoV-2-infeksjon. Biomol Ther (Seoul), 2021. 29(3): s. 273–281.