Calu-3-cellinjen

Calu-3-celler utgör en från människa härledd cellinje av luftvägsepitelceller som representerar icke-småcellig lungcancer. De används i stor utsträckning inom biomedicinsk forskning, bland annat för att studera lungcancerbiologi, luftvägssjukdomar, interaktioner mellan värd och patogen samt läkemedelstransport i luftvägarna. Dessutom används de för att utveckla behandlingar för flera luftvägssjukdomar.

Ursprung och allmänna egenskaper hos Calu-3-cellerna

Den viktigaste informationen du behöver om en cellinje är dess ursprung och allmänna egenskaper. Den hjälper dig att avgöra hur den kan användas i ditt forskningsarbete. Detta avsnitt hjälper dig att lära dig denna viktiga information om cellinjen Calu-3. Det innehåller följande: Vad är en Calu-3-cellinje? Hur ser Calu-3-cellernas morfologi ut? Vad är Calu-3-cellernas ursprung?

• Calu-3-cellerna erhölls från pleurautgjutningen (metastaseringsstället) hos en kaukasisk man (25 år) med adenokarcinom i lungan. Cellinjen etablerades 1975 av Jorgen Fogh och Germain Trempe vid Memorial Sloan Kettering Cancer Center.
• Calu-3-celler har en epitelial liknande morfologi.
• Calu-3-cellernas storlek varierar mellan 8–9 och 20 mikrometer i diameter.
• De bär på mutationer i generna K-RAS (G13D), TP53 och CDKN2A och uttrycker vildtyp-EGFR.

A549 jämfört med Calu-3

A549- och Calu-3-cellerna är cellinjer från humant lungadenokarcinom men har olika egenskaper. Den främsta skillnaden mellan Calu-3- och A549-cellmodellerna är slemlagrets tjocklek. Calu-3-celler bildar ett tunnare slemlager och efterliknar därmed epitelet i de proximala luftvägarna. A549-celler saknar däremot denna egenskap och är bättre lämpade för att representera den fysiologiska strukturen i de distala luftvägarna [1].

Calu-3-cellinjen: Information om odling

I detta avsnitt får du veta vad du behöver veta om odling av cellinjen Calu-3. Här kommer vi att diskutera: Vad är fördubblingstiden för Calu-3-celler? Vad är odlingsmediet för Calu-3-celler? Vad är odlingsprotokollet för Calu-3-celler? Hur odlar man Calu-3-celler?

Viktiga punkter för odling av Calu-3-celler

Fördubblingstid:

Fördubblingstiden för Calu-3-celler är cirka 35 timmar.

Adherenta eller i suspension:

Calu-3 är en vidhäftande cellinje från lungadenokarcinom.

Delningsförhållande:

Subkultiveringsförhållandet för cellinjen Calu-3 är 1:2 till 1:4. För subkultivering sköljs cellerna med 1 x fosfatbuffrad saltlösning (PBS) och inkuberas med Accutase (passageringslösning) vid rumstemperatur i nästan 10 minuter. Därefter tillsätts färskt odlingsmedium och de lossnade cellerna centrifugeras. Cellpelleten resuspenderas försiktigt och cellerna överförs till en kolv som innehåller färskt odlingsmedium för tillväxt.

Odlingsmedium:

EMEM-medium innehållande 10 % FBS, 2 mM L-glutamin, 1,5 g/L NaHCO3, EBSS, 1 mM natriumpyruvat och NEAA används för odling av Calu-3-celler. Odlingsmediet för Calu-3-cellerna bör bytas ut 2 till 3 gånger per vecka.

Odlingsförhållanden:

Calu-3-celler odlas i en befuktad inkubator vid en temperatur på 37 °C och med 5 % CO₂-tillförsel.

Förvaring:

Frysta celler ska förvaras i ångfasen av flytande kväve eller vid en temperatur under -150 °C för att säkerställa cellernas livskraft på längre sikt.

Frysningsprocess och medium:

Frysmedierna CM-1 eller CM-ACF används främst för att frysa Calu-3-lungcellinjen. För att bevara cellernas livskraft och förhindra att cellerna utsätts för någon chock genomgår cellerna en långsam frysprocess där temperaturen endast sänks med 1 °C per minut.

Upptining:

Cellerna tinas genom att placera en ampull i ett vattenbad som är förinställt på 37 °C i cirka 1 minut eller tills endast en liten isklump återstår. Färskt odlingsmedium tillsätts och cellerna centrifugeras för att avlägsna komponenterna i frysmediet. Därefter resuspenderas cellpelleten och cellerna hälls över i en ny kolv som innehåller odlingsmedium.

Biosäkerhetsnivå:

Laboratoriemiljöer med biosäkerhetsnivå 1 är nödvändiga för hantering av cellinjen Calu-3.

Fördelar och nackdelar med Calu-3-celler

Precis som andra humana cellinjer har Calu-3-celler sina egna fördelar och nackdelar. Här kommer vi att diskutera några viktiga sådana.

Fördelar

• In vitro-modell för luftvägsepitel:

  Inom andningsforskningen fungerar Calu-3-celler som en effektiv in vitro-modell för luftvägsepitel. De återspeglar egenskaperna hos det mänskliga luftvägsslemhinnan, vilket möjliggör undersökningar av läkemedelstransport, studier av interaktioner mellan värd och patogen samt mucinproduktion.

• Polarisering:

  Calu-3-celler bildar polariserade monolager, vilket gör att de ofta används för att undersöka läkemedelstransport och interaktioner mellan värd och patogen i ett mer realistiskt sammanhang.

Nackdelar

• Cancercellinje:

  Calu-3-celler härrör från lungadenokarcinom, så det är viktigt att notera att de kanske inte helt representerar frisk lungvävnad. Forskare bör beakta detta när de använder dem som modell i studier.

Användningsområden för Calu-3-cellinjen inom forskning

Calu-3 har flera tillämpningar inom biomedicinsk forskning. I detta avsnitt av artikeln belyser vi några av de mest lovande.

• Studier av luftvägssjukdomar: Calu-3-lungceller används för att undersöka olika luftvägssjukdomar eller -störningar, till exempel cystisk fibros, astma och kronisk obstruktiv lungsjukdom (KOL). En studie av Chiara Papi och kollegor undersökte effekten av peptidnukleinsyran (PNA) mot miR-101-3p vid inriktning mot miRNA-101-3p med hjälp av Calu-3-modellen för cystisk fibros in vitro. Studien visade att PNA-behandling tenderar att öka uttrycket av CFTR-genen (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator), vilket tyder på en potentiell terapeutisk strategi för cystisk fibros och relaterade tillstånd [2].
• Läkemedelsutveckling: Calu-3-celler fungerar som en modell för att testa och utveckla läkemedel mot flera luftvägssjukdomar. Dessutom används dessa celler även för att studera läkemedelstransport genom luftvägsepitelet. Till exempel undersöktes i en studie från 2021 den antivirala aktiviteten hos växtextraktet från Andrographis paniculata och dess bioaktiva andrographolid vid SARS-CoV-2-infektion i Calu-3-celler [3].
• Interaktioner mellan värd och patogen: Calu-3-celler är idealiska för att studera patogeners interaktion med luftvägsepitelet, vilket bidrar till förståelsen av luftvägsinfektioner såsom SARS-CoV-2. Till exempel undersökte Byoung Kwon Park och kollegor reaktionerna hos Calu-3- och Vero-celler samt virusproduktionen som svar på en SARS-CoV-2-infektion [4].

5. Calu-3-celler: Forskningspublikationer

Här följer några spännande och ofta citerade forskningsstudier som handlar om Calu-3-celler:

Molekylen CORM-2 (Carbon monoxide releasing molecule-2) hämmar proliferation, migration och invasion samt främjar apoptos i Calu-3-celler från icke-småcellig lungcancer

Denna studie publicerades i European Review for Medical and Pharmacological Sciences 2018. Forskningen visade att koloxidfrisättande molekyl-2 (CORM-2) främjar apoptos hos icke-småcelliga lungcancerceller (Calu-3) och hämmar deras proliferation, migration och invasion.

Calu-3-epitelceller uppvisar olika immun- och epitelbarriärreaktioner jämfört med nyisolerade primära näs-epitelceller in vitro

I denna studie, publicerad i tidskriften *Clinical and Translational Allergy* (2018), jämfördes immun- och epitelbarriärreaktionerna hos cellinjen Calu-3 med dem hos nyodlade primära näs-epitelceller.

Kinin hämmar infektion av humana cellinjer med SARS-CoV-2

Denna artikel i tidskriften *Viruses* (2021) föreslog kinin som en potentiell behandling mot SARS-CoV-2-infektion genom att utvärdera dess effekt på olika virusinfekterade cellinjer, såsom Calu-3.

Höga D-glukosnivåer inducerar ACE2-uttryck via GLUT1 i den humana luftvägsepitelcellinjen Calu-3

Denna forskning i BMC Molecular and Cell Biology (2022) föreslog att höga D-glukosnivåer främjar ACE2-uttrycket i Calu-3-celler genom reglering av GLUT1-genen.

Dolosigranulum pigrum modulerar immunförsvaret mot SARS-CoV-2 i luftvägsepitelceller

Denna artikel i Pathogens (2021) undersökte de immunmodulerande effekterna av Dolosigranulum pigrum 040417 i lungepitelceller. Dessutom undersöktes potentialen hos denna immunobiotiska bakterie att skydda mot SARS-CoV-2-infektion.

Resurser för Calu-3-celler: protokoll, videor och mer

Det finns många online-resurser tillgängliga om Calu-3-celler som innehåller information om cellodling och transfektion.

• Transfektionsprotokoll för Calu-3-celler: Denna resurs ger viktig kunskap om transfektion av Calu-3-celler.
• Transfektion av Calu-3-celler: Denna videohandledning är en steg-för-steg-guide till in vitro-transfektionsprotokollet för Calu-3-celler.

Protokollet för Calu-3-cellodling beskrivs här.

• Calu-3-celler: Detta dokument innehåller information om odlingsmedium för Calu-3-celler samt protokoll för subkultivering eller passering.

Referenser

1. Wiese-Rischke, C., R.S. Murkar och H. Walles, Biologiska modeller av de nedre luftvägarna hos människan – Utmaningar och särskilda krav på humana 3D-barriärmodeller för biomedicinsk forskning. Pharmaceutics, 2021. 13(12).
2. Fabbri, E., et al., Behandling av humana luftvägsepitelceller av typen Calu-3 med en peptid-nukleinsyra (PNA) riktad mot mikroRNA miR-101-3p är förknippad med ökad expression av cystisk fibros-genen Transmembrane Conductance Regulator (). European Journal of Medicinal Chemistry, 2021. 209: s. 112876.
3. Sa-Ngiamsuntorn, K., et al., Anti-SARS-CoV-2-aktivitet hos Andrographis paniculata-extrakt och dess huvudkomponent andrographolid i humana lungepitelceller samt utvärdering av cytotoxicitet i celler från viktiga organ. Journal of natural products, 2021. 84(4): s. 1261–1270.
4. Park, B.K., et al., Differential signalering och virusproduktion i Calu-3-celler och Vero-celler vid SARS-CoV-2-infektion. Biomol Ther (Seoul), 2021. 29(3): s. 273–281.