HaCaT-celler – utforsking av hudbiologi og hudsykdommer
HaCaT-celler stammer fra humane epidermale keratinocytter og brukes ofte til å utforske epidermal homeostase og tilhørende patologier. Disse cellene regnes som spontant immortalisert humane keratinocytter, noe som er bemerkelsesverdig fordi de stammer fra normale hudkeratinocytter uten å ha opplevd krise eller veksthemming. Denne unike opprinnelsen gir HaCaT-celler en rekke genetiske og vekstmessige egenskaper som skiller seg fra andre cellelinjer. Til tross for at de viser en transformert fenotype in vitro med klonogene egenskaper på agar eller plast, forblir HaCaT-cellelinjen ikke-tumorigen. Som den første stabile epitelcellelinjen fra voksen menneskelig hud som viser normal differensiering, er HaCaT-celler et verdifullt verktøy for å undersøke reguleringen av keratinisering i menneskelige celler. Disse cellene har et bredt spekter av anvendelser på grunn av deres evne til å proliferere og differensiere effektivt in vitro.
- Vekstmedium
- Se produktsiden
- Fordoblingstid
- Se produktsiden
- Veksttype
- Adherent
- Biosikkerhetsnivå
- BSL-1
- Tilgjengelig fra
- Cytion — Bestill HaCaT
- Kjennetegn ved HaCaT-celler
- Genetiske egenskaper og opprinnelse til HaCaT-celler
- Hvordan høste HaCaT-celler i 5 enkle trinn
- Anvendelser av HaCaT-celler
- Utvalgte videoer: Utforsk verdenen av HaCaT-celler
Egenskaper ved HaCaT-celler
HaCaT-celler kan dyrkes under forhold med lavt kalsiuminnhold og har et spindelformet utseende uten tette forbindelser mellom cellene, i likhet med primærceller som holdes under de samme forholdene. I normal epidermis utvikler keratinocytter seg fra stamceller i basalaget og beveger seg gjennom spinøse og granulære lag før de når hornhinnelaget og avskalles ut i miljøet. Denne tett regulerte balansen mellom proliferasjon og avskalling resulterer i fullstendig fornyelse eller forandring hver 28. dag, en kompleks prosess kjent som keratinisering. Denne prosessen er strengt regulert og innebærer markante endringer i genuttrykk, strukturell utforming og enzymatisk aktivitet. For in vitro- og in vivo-analyse må HaCaT-celler opprettholde de epidermale keratinene som er karakteristiske for de differensierte lagene av humane epidermisceller, som er avgjørende for å opprettholde hudens strukturelle integritet og motstandskraft. Selv om sekvensielle kromosomale endringer kan forekomme i HaCaT-celler, er de ikke nødvendigvis knyttet til betydelige differensieringsproblemer, men viser i stedet den spontane transformasjonen av humane voksne keratinocytter in vitro.
Genetiske egenskaper og opprinnelse til HaCaT-celler
HaCaT-celler er en spontant immortalisert human keratinocyttcellelinje som stammer fra voksen hud og representerer en unik evolusjonær utviklingsvei. Disse cellene har mutasjoner i begge alleler av p53-genet, noe som er typisk for mutasjoner indusert av UV-stråling [3,4]. I tillegg antas HaCaT-celler å ha blitt generert av mutasjoner i p53-tumorsuppressorgenet, etterfulgt av tap av senesensgener [5].
Tumorsuppressorgenet p53, kjent for sin rolle i DNA-reparasjon og som genomets vokter, induserer den menneskelige hudens respons på DNA-skade [4]. Det er observert at HaCaT-celler delvis har mistet sin beskyttelsesmekanisme mot DNA-skade på grunn av in vivo-mutasjonen av p53-genet, noe som gjør dem utsatt for akkumulering av cytogenetiske endringer som respons på forhøyede dyrkingstemperaturer. En annen mekanisme for å gjøre HaCaT-celler udødelige innebærer økt telomeraseenzymaktivitet [7]. I normale celler forkortes telomerene kontinuerlig med hver celledeling til cellulær senesens er nådd. Telomerase er et spesialisert cellulært enzymkompleks med revers transkriptaseaktivitet som opprettholder stabil telomerlengde. I kontrast viser HaCaT-celler betydelig økt telomeraseaktivitet, noe som resulterer i en godt opprettholdt telomerlengde. Disse observasjonene bekrefter telomerases rolle i immortaliseringen av HaCaT-celler.
Det er identifisert tre spesifikke kromosomale translokasjoner som resulterer i tap av én kopi av kromosomarmene 3p, 4p og 9p, en gevinst av 9q og dannelse av isokromosomer. Tapet av den korte armen av kromosom 3p kan føre til tap av senesensgener og immortalisering av HaCaT-celler [8]. HaCaT-celler er hypodiploide og har distinkte og stabile markørkromosomer som representerer deres monoklonale opprinnelse. Karakteristikkene og opprinnelsen til HaCaT-cellelinjen ble bekreftet ved hjelp av DNA-fingeravtrykk med hypervariable minisatellittmarkører [3-6].
Hvordan høste HaCaT-celler i 5 enkle trinn
- Fjern dyrkningsmediet og skyll de vedheftende cellene med 3–5 ml PBS uten kalsium og magnesium for T25-kolber eller 5–10 ml for T75-kolber.
- Tilsett 1–2 ml fersk tilberedt 0,05 % EDTA-løsning per T25-kolbe, eller 2,5 ml per T75-kolbe, og sørg for at hele cellearket er dekket, og inkuber ved 37 °C i 10 minutter.
- Tilsett 1 ml fersk tilberedt trypsin/EDTA-løsning (0,05 %/0,025 %) per T25-kolbe, eller 2,5 ml per T75-kolbe, og sørg igjen for at hele cellelaget er dekket. Cellene skal løsne seg innen 1–2 minutter.
- Stopp trypsinaktiviteten ved å tilsette et FBS-holdig cellekulturmedium.
- Fordel cellene i nye kolber som inneholder ferskt cellekulturmedium.
Anvendelser av HaCaT-celler
HaCaT-celler er et verdifullt verktøy for å studere keratinocytter [9]. Disse udødelige cellene fungerer som preneoplastiske celler og kan gi innsikt i endringer involvert i ondartet og neoplastisk transformasjon [10]. Monolag HaCaT-cellekulturer er essensielle for anvendelser innen cellulær toksisitet og in vitro-analyse av sårheling. HaCaT-celler kan også brukes til å vurdere hudtoksisitet forårsaket av ulike midler og neoplastiske eller inflammatoriske prosesser. De kan benyttes til å analysere ulike mekanismer for kutane allergiske reaksjoner, effekten av reaktive oksygenarter og bestråling med UV. Ved stimulering kan HaCaT-celler differensiere seg og uttrykke spesifikke differensieringsmarkører, som involukrin, K14 og K10. HaCaT-celler brukes også ofte som modell for å studere patofysiologien til epidermal homeostase [6].
HaCaT-celler beholder evnen til å gjenoppbygge en strukturert epidermis in vivo etter transplantasjon, noe som resulterer i en lagdelt epidermalstruktur som kan veksle mellom en basal og en differensiert tilstand ved endringer i kalsiumkonsentrasjonen i mediet. Disse cellene gjør det også mulig å karakterisere flere biologiske prosesser, for eksempel ved bruk som et vitamin D-modellsystem og for å studere metabolismen i huden. Fordi HaCaT-celler ikke er genetisk modifiserte, gir de et objektivt bilde av det brede spekteret av innledende genetiske hendelser i menneskelig hud.
Utvalgte videoer: En reise inn i HaCaT-cellenes verden
«HaCaT-cellemigrasjon»: Denne videoen viser prosessen med cellemigrasjon i HaCaT-celler. Cellemigrasjon er en viktig prosess for ulike biologiske prosesser, som sårheling og kreftmetastaser. Videoen viser bevegelsen til HaCaT-celler under et mikroskop og gir en visuell fremstilling av hvordan disse cellene migrerer. Cellenes aktivitet observeres mens de beveger seg fra ett sted til et annet, og videoen gir en tydelig illustrasjon av endringene som skjer i cellene under denne prosessen.
«Scratch Assay utført på HaCaT-celler»: Denne videoen viser en Scratch Assay utført på HaCaT-celler. Scratch Assay er en mye brukt teknikk for å studere cellemigrasjon, og i dette tilfellet brukes den til å analysere migrasjonen av HaCaT-celler. Videoen viser prosessen med å lage en ripe på overflaten av en cellekulturskål, som deretter observeres under et mikroskop mens HaCaT-celler migrerer og lukker gapet over tid.
«Cellevekst av HaCaT-keratinocytter for sårhelingsforsøk»: Denne videoen viser prosessen med cellevekst av HaCaT-keratinocytter for sårhelingsforsøk. HaCaT-keratinocytter er en ofte brukt cellelinje i sårhelingsstudier.
«HaCaT-celledifferensiering»: Denne videoen viser de nødvendige trinnene for å differensiere HaCaT-celler. HaCaT-celler kan differensiere seg til forskjellige typer hudceller. Videoen viser endringene i HaCaT-celler når de differensierer seg, og viser visuelt de ulike markørene og egenskapene ved differensieringen. Differensieringsprosessen er avgjørende for normal hudfunksjon, og videoen belyser de ulike stadiene av differensiering som HaCaT-celler gjennomgår.
Referanser
- Angel P og Karin M: Rollen til Jun, Fos og AP-1-komplekset i celleproliferasjon og -transformasjon. Biochim Biophys Acta 1072:129-157, 1991 Argyris TS: Regulering av hyperplastisk vekst i epidermis. Crit Rev Toxicol 9:151-200, 1981
- Baden HP, Kubilus J, Kvedar JC, Steinberg ML, Wolman SR: Isolering og karakterisering av en spontant oppstått langlivet linje av humane keratinocytter (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-mutasjoner i humane immortalisert epitelcellelinjer. 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: Mutasjonshotspots på grunn av sollys i p53-genet ved ikke-melanom hudkreft. Proc Natl Acad Sci USA 90:4216-4220, 1993
- Fusenig NE, Boukamp P. Flere stadier og genetiske forandringer i immortalisering, ondartet transformasjon og tumorprogresjon av humane hudkeratinocytter. Mol Carcinog. 1998;23(3):144-158.
- Harle-Bachor C, Boukamp P: Telomeraseaktivitet i det regenerative basallaget av epidermis i menneskelig hud og i udødelige og karsinomavledede hudkeratinocytter. Proc Natl Acad Sci USA 93:6476-81, 1996
- Colombo I, Sangiovanni E, Maggio R, et al. HaCaT-celler som en pålitelig in vitro-differensieringsmodell for å analysere den inflammatoriske/reparative responsen hos humane keratinocytter. Mediators Inflamm. 2017;2017:7435621.
- Boukamp, P. et al. Normal keratinisering i en spontant immortalisert aneuploid human keratinocyttcellelinje. J. Cell Biol. 106, 1996, 761–771.
- Gibbs, Graham: Analysing qualitative data. The Sage qualitative research kit. London: Sage 978-0-7619-4980-0.
- Hedrick TE, Bickman L, Rog DJ. 1993. Applied research design: a practical guide. Sage: London
- Boukamp P. Petrussevska R. T. Breitkreutz D. Hornung J. Markham A. Fusenig N. E. Normal keratinisering i en spontant immortalisert aneuploid human keratinocyttcellelinje. Cell Biol. (1988);106:761–771.