Bunky HepG2 – zdroj pre výskum rakoviny pečene

Hep-G2 je ľudská bunková línia rakoviny pečene pochádzajúca z pečeňového tkaniva 15-ročného muža kaukazského pôvodu s hepatocelulárnym karcinómom. Tieto bunky sa často využívajú v štúdiách metabolizmu liekov a hepatotoxicity. Hoci majú bunky HepG2 vysokú rýchlosť proliferácie a epiteliálny vzhľad, nie sú tumorigenické a plnia rôzne diferencované pečeňové funkcie. V roku 1975 vedci odvodili bunky HepG2 z hepatocelulárneho karcinómu, čím sa stali prvou pečeňovou bunkovou líniou, ktorá vykazuje kľúčové charakteristiky hepatocytov. Na rozdiel od skôr zavedenej buneckej línie SK-Hep1, ktorej chýbajú základné markery pečeňových buniek, bunky HepG2 môžu vylučovať rôzne plazmatické proteíny a poskytujú cenný model na štúdium intracelulárnej dynamiky domén na povrchu buniek v ľudských hepatocytoch. Tieto bunky vykazujú epiteliálnu morfológiu, majú modálny počet chromozómov 55 a môžu byť stimulované ľudským rastovým hormónom.

Prehľad buniek hepatocelulárneho karcinómu HepG2 vo výskume pečene

Bunky HepG2, pochádzajúce z ľudského hepatómu, sa stali neoceniteľným nástrojom pri výskume funkcií a ochorení pečene, vrátane hepatocelulárneho karcinómu. Tieto pečeňové bunkové línie poskytujú pohľad na bunkové reakcie ľudských hepatocytov v rôznych experimentálnych podmienkach. Využitie luciferázových reportérových plazmíd v HepG2 bunkách sa ukázalo ako obzvlášť efektívne pri sledovaní génovej expresie a bunkových transfekcií, ktoré sú základom metabolického výskumu, ako je napríklad štúdium vplyvu etanolu na pečeňové bunky.

Štúdie vírusových infekcií a ochorení pečene s využitím buniek HepG2

Imortalizované pečeňové nádorové bunky, ako sú HepG2 a Huh7, sú nevyhnutné pri štúdiu vírusových infekcií, kde preukazujú kompletnú replikáciu bunkového cyklu vírusu hepatitídy D (HDV) a expresiu vírusu hepatitídy B (HBV) [5,6]. Súčasne hrajú bunkové línie HepaRG kľúčovú úlohu pri objasňovaní mechanizmov vstupu HBV [7]. Bunky HepG2 sa tiež používajú na skúmanie rôznych ochorení ľudskej pečene, od genetických ochorení, ako je progresívna familiárna intrahepatálna cholestáza (PFIC) a Dubin-Johnsonov syndróm, až po environmentálne a výživové štúdie súvisiace s cytotoxickými a genotoxickými látkami, ako aj vo výskume cielenia liekov a hepatokarcinogenézy [8,9]. Ich použitie sa rozširuje aj na klinické štúdie s bio-umelými pečeňovými zariadeniami.

Interakcie buniek HepG2 s biomateriálmi v tkanivovom inžinierstve

Interakcia buniek HepG2 s rôznymi biomateriálmi je kľúčová v tkanivovom inžinierstve. Techniky, ako je technika koloidnej sondy, pomáhajú pochopiť tieto interakcie meraním adhéznych vlastností buniek, ktoré sú nevyhnutné na určenie životaschopnosti buniek pre vývoj nosných štruktúr a presných modelov pečeňového tkaniva.

Správanie buniek a inovácie v modeloch založených na HepG2

Štúdium správania buniek v modeloch založených na HepG2 je kľúčové pre výskum ochorení pečene. Pokroky v trojrozmerných sféroidných bunkových kultúrach viedli k vytvoreniu sféroidov buniek HepG2, ktoré ponúkajú fyziologicky relevantnejší model, ktorý verne odzrkadľuje normálne hepatocyty. Tieto 3D modely so zvýšenou metabolickou aktivitou naznačujú potenciál buniek HepG2 slúžiť ako model pre hepatoblastóm a sú významné vo výskume liečby rakoviny, najmä pri simulácii nádorov pečene a testovaní nových terapeutických prístupov [10-12].

Porovnanie a charakteristiky HepG2 medzi ostatnými nádorovými bunkovými líniami

HepG2 je jednou z najčastejšie používaných línií pečeňových nádorových buniek, vybranou pre jej široké uplatnenie vo vedeckom výskume spomedzi približne 40 dostupných línií pečeňových nádorových buniek [13]. Napriek slabému alebo chýbajúcemu prejavu určitých enzýmov cytochrómu P450 v porovnaní s normálnymi hepatocytmi podnietil metabolický profil HepG2 snahy o modifikáciu buneckej línie s cieľom zlepšiť štúdie metabolizmu liekov [13]. V porovnaní s nádorovými bunkovými líniami, ako sú MCF7, PC3, 143B a HEK293, bunky HepG2 vykazujú jedinečné profily obsahu aminokyselín, ktoré významne ovplyvňujú syntézu a sekréciu bielkovín, čo zdôrazňuje ich jedinečné metabolické dráhy [14].

Preskúmanie výskumu ochorení pečene s použitím buniek HepG2

Subkultivácia buniek HepG2

Tu je päť krokov na odstránenie adhezívnych buniek z kultivačných fliaš pomocou Accutase:

1. Odstráňte médium z kultivačnej fľaše a adhezívne bunky prepláchnite PBS bez vápnika a horčíka. Použite 3–5 ml PBS pre fľaše T25 a 5–10 ml pre fľaše T75.
2. Pridajte Accutase do kultivačnej fľaše, pričom použite 1–2 ml na fľašu T25 a 2,5 ml na fľašu T75. Uistite sa, že Accutase pokrýva celú bunkovú vrstvu.
3. Fľašu inkubujte pri izbovej teplote počas 8–10 minút.
4. Opatrne resuspendujte bunky v médiu, pričom použite 10 ml čerstvého média.
5. Centrifugujte resuspendované bunky počas 5 minút pri 300xg, resuspendujte ich v čerstvom médiu a rozdeľte ich do nových fliaš obsahujúcich čerstvé médium.

Budúce vyhliadky pre bunky HepG2

Snahy o odhalenie plného potenciálu buneckej línie HepG2 pokračujú s prelomovým pokrokom v zvyšovaní expresie cytochromov. Výskumníci tiež skúmajú možnosť trojrozmerných sféroidných buneckych kultúr, ktoré ponúkajú fyziologicky relevantnejší systém. Metabolická aktivita, vrátane cytochrómov, je v 3D sférických modeloch HepG2 výrazne vyššia ako v 2D bunkách, čo nás približuje k vytvoreniu modelu, ktorý odzrkadľuje normálne hepatocyty. Okrem toho skúmanie dynamických procesov, ktoré sú základom nesprávnej distribúcie proteínov na povrchu buniek, môže viesť k lepšiemu pochopeniu ochorení pečene.

Bunky HepG2: Porozumenie ich úlohe a špecifikám v biomedicínskom výskume – Často kladené otázky

Referencie

1. Vyas, R.C., Darroudi, F., Natarajan, A.T. Radiačne indukované zlomy a opätovné spojenie chromozómov v interfázových a metafázových chromozómoch ľudských lymfocytov, Mutat Res, 1991; 249(1):29-35.
2. Woodfield, S.E., Shi, Y., Patel, R.H., Chen, Z., Shah, A.P., Srivastava, R.K., Whitlock, R.S., Ibarra, A.M., Larson, S.R., Sarabia, S.F., et al. Inhibícia MDM4: Nová terapeutická stratégia na reaktiváciu P53 pri hepatoblastóme. Sci. Rep. 2021, 11, 2967.
3. Hussain, S.P., Schwank, J., Staib, F., Wang, X.W., Harris, C.C. Mutácie TP53 a hepatocelulárny karcinóm: pohľad na etiológiu a patogenézu rakoviny pečene. Oncogene 2004.
4. Schicht, G., Seidemann, L., Haensel, R., Seehofer, D., Damm, G. Kritické skúmanie použiteľnosti hepatómových bunkových línií HepG2 a Huh7 ako modelov pre metabolické znázornenie resekovateľného hepatocelulárneho karcinómu. Cancers 2022, 14(17), 4227.
5. Verrier, E.R., Colpitts, C.C., Schuster, C., Zeisel, M.B., Baumert, T.F. Modely bunkových kultúr na skúmanie infekcie vírusom hepatitídy B a D. Viruses 2016, 8, 261.
6. Verrier, E.R., Colpitts, C.C., Bach, C., Heydmann, L., Weiss, A., Renaud, M., Durand, S.C., Habersetzer, F., Durantel, D., AbouJaoudé, G., et al. Cielené funkčné skríningové testovanie RNA interferencie odhalilo glypikán 5 ako vstupný faktor pre vírusy hepatitídy B a D. Hepatology 2016, 63, 35–48.
7. Gripon, P., Rumin, S., Urban, S., Le Seyec, J., Glaise, D., Cannie, I., Guyomard, C., Lucas, J., Trepo, C., Guguen-Guillouzo, C. Infekcia ľudskej hepatómovej bunky vírusom hepatitídy B. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2002, 99, 15655–15660.
8. Mersch-Sundermann, V., Knasmüller, S., Wu, X.J., Darroudi, F., Kassie, F. Využitie ľudskej pečeňovej bunky na detekciu cytoprotektívnych, antigenotoxických a kogenotoxických látok. Toxicology. 2004; 198(1–3): 329–340.
9. Fanelli, A. HepG2 (hepatocelulárny karcinóm pečene): bunková kultúra. HepG2. Citované 3. decembra 2017.
10. Xuan, J., Chen, S., Ning, B., Tolleson, W.H., Guo, L. Vývoj buniek odvodených z HepG2 exprimujúcich cytochróm P450 na posudzovanie metabolizmu súvisiacej liekmi indukovanej pečeňovej toxicity. Physiol. Behav. 2017, 176, 139–148.
11. Ooka, M., Lynch, C., Xia, M. Aplikácia aktivácie metabolizmu in vitro pri vysokokapacitnom skríningu. Int. J. Mol. Sci. 2020, 21, 8182.
12. Huang, L., Coughtrie, M.W.H., Hsu, H. Down-regulácia génu dehydroepiandrosterón sulfotransferázy v ľudskom hepatocelulárnom karcinóme. Mol. Cell. Endocrinol.
13. Zhu, Z., Hao, X., Yan, M., et al. Rakovinové kmeňové/progenitorové bunky sú vysoko obohatené v populácii CD133 + CD44 + pri hepatocelulárnom karcinóme. Int J Cancer. 2010; 126:2067-2078.
14. Arbus, C., Benyamina, A., Llorca, P.-M., Baylé, F., Bromet, N., Massiere, F., Garay, R.P., Hameg, A. Charakterizácia ľudských enzýmov cytochrómu P450 podieľajúcich sa na metabolizme cyamemazínu. Eur J Pharm Sci. Dec 2007;32(4-5):357-66.