เซลล์ HaCaT - การสำรวจชีววิทยาของผิวหนังและโรค

ลักษณะทางพันธุกรรมและแหล่งกำเนิดของเซลล์ HaCaT

เซลล์ HaCaT เป็นเซลล์ไลน์เคราติโนไซต์ของมนุษย์ที่เกิดการเป็นอมตะโดยธรรมชาติ มีต้นกำเนิดจากผิวหนังผู้ใหญ่ และเป็นตัวแทนของเส้นทางวิวัฒนาการที่ไม่เหมือนใคร เซลล์เหล่านี้มีการกลายพันธุ์ในยีน p53 ทั้งสองอัลลีล ซึ่งเป็นลักษณะทั่วไปของการกลายพันธุ์ที่เกิดจากรังสี UV [3,4] นอกจากนี้ เซลล์ HaCaT ถูกสันนิษฐานว่าถูกสร้างขึ้นโดยการกลายพันธุ์ของยีน p53 ซึ่งเป็นยีนกดการเกิดเนื้องอก ตามด้วยการสูญเสียยีนที่เกี่ยวข้องกับการแก่ชรา [5]

ยีนยับยั้งการเกิดเนื้องอก p53 ซึ่งเป็นที่รู้จักจากบทบาทในการซ่อมแซม DNA และในฐานะผู้พิทักษ์ของจีโนม กระตุ้นการตอบสนองของผิวหนังมนุษย์ต่อความเสียหายของ DNA [4] มีการสังเกตพบว่าเซลล์ HaCaT สูญเสียกลไกการป้องกันความเสียหายของดีเอ็นเอไปบางส่วนเนื่องจากการกลายพันธุ์ของยีน p53 ในร่างกาย ทำให้เซลล์เหล่านี้ไวต่อการสะสมการเปลี่ยนแปลงทางไซโตเจเนติกในตอบสนองต่ออุณหภูมิการเพาะเลี้ยงที่สูงขึ้น กลไกอีกประการหนึ่งที่ทำให้เซลล์ HaCaT มีลักษณะเป็นอมตะคือการเพิ่มขึ้นของกิจกรรมของเอนไซม์เทโลเมอเรส [7] ในเซลล์ปกติ เทโลเมียร์จะสั้นลงอย่างต่อเนื่องในแต่ละครั้งที่เซลล์แบ่งตัว จนกระทั่งถึงจุดที่เซลล์เข้าสู่ภาวะชราภาพ เทโลเมอเรสเป็นเอนไซม์เชิงซ้อนเฉพาะของเซลล์ที่มีกิจกรรมย้อนกลับของเทโลเมอเรส ซึ่งช่วยรักษาความยาวของเทโลเมียร์ให้คงที่ ในทางตรงกันข้าม เซลล์ HaCaT แสดงกิจกรรมเทโลเมอเรสที่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ส่งผลให้ความยาวของเทโลเมียร์คงที่ การสังเกตเหล่านี้ยืนยันบทบาทของเทโลเมอเรสในกระบวนการทำให้เซลล์ HaCaT มีชีวิตอยู่ตลอดไป

มีการระบุการเคลื่อนย้ายโครโมโซมเฉพาะสามชนิดที่ส่งผลให้สูญเสียแขนโครโมโซม 3p, 4p และ 9p หนึ่งชุด, การได้มาซึ่ง 9q และการสร้างไอโซโครโมโซม การสูญเสียแขนสั้นของโครโมโซม 3p อาจนำไปสู่การสูญเสียยีนที่เกี่ยวข้องกับการแก่ชราและการทำให้เซลล์ HaCaT มีชีวิตอยู่ตลอดไป [8] เซลล์ HaCaT เป็นเซลล์ที่มีโครโมโซมต่ำกว่าปกติและมีโครโมโซมเครื่องหมายที่ชัดเจนและคงที่ซึ่งแสดงถึงต้นกำเนิดที่เป็นโคลนเดียว ลักษณะเฉพาะและหัวของสายพันธุ์เซลล์ HaCaT ได้รับการยืนยันโดยใช้การพิมพ์ลายนิ้วมือดีเอ็นเอด้วยเครื่องหมายมินิแซทเทลไลต์ที่มีความแปรปรวนสูง [3-6]

วิธีเก็บเกี่ยวเซลล์ HaCaT ใน 5 ขั้นตอนง่ายๆ

4. นำอาหารเลี้ยงเชื้อออกและล้างเซลล์ที่เกาะติดโดยใช้ PBS ปริมาณ 3-5 มิลลิลิตรที่ไม่มีแคลเซียมและแมกนีเซียมสำหรับขวด T25 หรือ 5-10 มิลลิลิตรสำหรับขวด T75
5. เติมสารละลาย EDTA 0.05% ที่เตรียมใหม่ 1-2 มิลลิลิตรต่อขวด T25 หรือ 2.5 มิลลิลิตรต่อขวด T75 ให้แน่ใจว่าครอบคลุมแผ่นเซลล์ทั้งหมด แล้วทำการบ่มที่อุณหภูมิ 37°C เป็นเวลา 10 นาที
6. เติมสารละลายทริปซิน/EDTA (0.05%/0.025%) ที่เตรียมสดใหม่ 1 มิลลิลิตรต่อขวด T25 หรือ 2.5 มิลลิลิตรต่อขวด T75 โดยให้แน่ใจว่าครอบคลุมแผ่นเซลล์อย่างทั่วถึงอีกครั้ง เซลล์จะหลุดออกภายใน 1-2 นาที
7. หยุดการทำงานของทริปซินโดยการเติมอาหารเลี้ยงเซลล์ที่มี FBS
8. นำเซลล์ไปใส่ในขวดเพาะเลี้ยงใหม่ที่มีอาหารเลี้ยงเซลล์สด

การประยุกต์ใช้เซลล์ HaCaT

เซลล์ HaCaT เป็นเครื่องมือที่มีคุณค่าสำหรับการศึกษาเซลล์เคราติไนต์ [9] เซลล์อมตะเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นเซลล์ก่อนเกิดเนื้องอก และสามารถให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงเป็นมะเร็งและการเกิดเนื้องอก [10] การเพาะเลี้ยงเซลล์ HaCaT แบบชั้นเดียวมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการวิเคราะห์ความเป็นพิษต่อเซลล์และการศึกษาการสมานแผลในหลอดทดลอง เซลล์ HaCaT ยังสามารถใช้ประเมินความเป็นพิษต่อผิวหนังที่เกิดจากสารต่าง ๆ รวมถึงกระบวนการเนื้องอกหรือการอักเสบ นอกจากนี้ยังสามารถนำมาใช้ในการวิเคราะห์กลไกต่าง ๆ ของปฏิกิริยาภูมิแพ้ทางผิวหนัง ผลกระทบของอนุมูลอิสระ และรังสี UV เมื่อถูกกระตุ้น เซลล์ HaCaT สามารถแยกตัวและแสดงตัวบ่งชี้การแยกตัวเฉพาะได้ เช่น อินโวลูคริน, K14, และ K10. เซลล์ HaCaT ยังถูกใช้เป็นแบบจำลองอย่างแพร่หลายในการศึกษาพยาธิสรีรวิทยาของความสมดุลของผิวหนังชั้นนอก [6].

วิดีโอแนะนำ: สำรวจโลกของเซลล์ HaCaT

"HaCaT Cell Migration": วิดีโอนี้แสดงให้เห็นกระบวนการเคลื่อนที่ของเซลล์ในเซลล์ HaCaT การเคลื่อนที่ของเซลล์เป็นกระบวนการสำคัญสำหรับกระบวนการทางชีววิทยาต่างๆ เช่น การหายของแผลและการแพร่กระจายของมะเร็ง วิดีโอนี้แสดงให้เห็นการเคลื่อนไหวของเซลล์ HaCaT ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ ซึ่งเป็นการนำเสนอภาพที่ชัดเจนของการเคลื่อนที่ของเซลล์เหล่านี้ กิจกรรมของเซลล์ถูกสังเกตขณะที่พวกมันเคลื่อนที่จากตำแหน่งหนึ่งไปยังอีกตำแหน่งหนึ่ง และวิดีโอนี้ยังแสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในเซลล์ระหว่างกระบวนการนี้อย่างชัดเจน

"การทดสอบแบบ Scratch Assay ที่ดำเนินการบนเซลล์ HaCaT": วิดีโอนี้แสดงการทดสอบแบบ Scratch Assay ที่ดำเนินการบนเซลล์ HaCaT การทดสอบแบบขีด (Scratch Assay) เป็นเทคนิคที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการศึกษาการเคลื่อนที่ของเซลล์ และในกรณีนี้ ใช้เพื่อวิเคราะห์การเคลื่อนที่ของเซลล์ HaCaT วิดีโอแสดงกระบวนการสร้างรอยขีดบนพื้นผิวของจานเพาะเลี้ยงเซลล์ ซึ่งจากนั้นจะสังเกตภายใต้กล้องจุลทรรศน์ขณะที่เซลล์ HaCaT เคลื่อนที่และปิดช่องว่างเมื่อเวลาผ่านไป

"การเจริญเติบโตของเซลล์ HaCaT keratinocytes สำหรับการทดลองการรักษาแผล": วิดีโอนี้แสดงกระบวนการเจริญเติบโตของเซลล์ HaCaT keratinocytes สำหรับการทดลองการรักษาแผล HaCaT keratinocytes เป็นสายเซลล์ที่ใช้กันทั่วไปในการศึกษาการรักษาแผล

"การแยกแยะเซลล์ HaCaT": วิดีโอนี้แสดงขั้นตอนที่จำเป็นในการแยกแยะเซลล์ HaCaT เซลล์ HaCaT สามารถแยกแยะเป็นเซลล์ผิวหนังชนิดต่างๆ ได้ วิดีโอแสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงของเซลล์ HaCaT ในระหว่างกระบวนการแยกแยะ โดยแสดงเครื่องหมายและลักษณะต่างๆ ของการแยกแยะอย่างชัดเจน กระบวนการแยกแยะมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำงานปกติของผิวหนัง และวิดีโอนี้ได้เน้นย้ำถึงขั้นตอนต่าง ๆ ของกระบวนการแยกแยะที่เซลล์ HaCaT ดำเนินไป

เอกสารอ้างอิง

1. Angel P และ Karin M: บทบาทของ Jun, Fos และคอมเพล็กซ์ AP-1 ในการเพิ่มจำนวนและการเปลี่ยนแปลงของเซลล์ Biochim Biophys Acta 1072:129-157, 1991 Argyris TS: การควบคุมการเจริญเติบโตแบบเกินปกติของผิวหนังชั้นนอก. Crit Rev Toxicol 9:151-200, 1981
2. Baden HP, Kubilus J, Kvedar JC, Steinberg ML, Wolman SR: การแยกและลักษณะของเซลล์เคราติไนต์ของมนุษย์ที่มีชีวิตยืนยาวซึ่งเกิดขึ้นเอง (NM-1) In Vitro Cell Dev Biol 23(3):205-13, 1987
3. Lehmann TA, Modali R, Boukamp P, Stanek J, Bennett WP, Welsh JA, Metcalf RA, Stampfer MR, Fusenig NE, Rogan EM, Harriss CC: การกลายพันธุ์ของ p53 ในเซลล์เยื่อบุผิวของมนุษย์ที่ถูกทำให้เป็นอมตะ การเกิดมะเร็ง 14:833-839, 1993
4. Ziegler A-M, Leffell DJ, Kunala S, Sharma HW, Gailani M, Simon JA, Halperin AJ, Baden HP, Shapiro PE, Bale AE, Brash DE: จุดกลายพันธุ์ที่เกิดจากการสัมผัสแสงแดดในยีน p53 ของมะเร็งผิวหนังชนิดไม่ใช่เมลาโนมา Proc Natl Acad Sci USA 90:4216-4220, 1993
5. ฟูเซนิค NE, บูคัมป์ พี. ขั้นตอนหลายขั้นตอนและการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมในกระบวนการทำให้เซลล์ไม่ตายตามธรรมชาติ, การเปลี่ยนแปลงเป็นมะเร็ง, และการเจริญเติบโตของเนื้องอกในเซลล์เคราติไนต์ของผิวหนังมนุษย์. Mol Carcinog. 1998;23(3):144-158.
6. Harle-Bachor C, Boukamp P: กิจกรรมเทโลเมอเรสในชั้นฐานที่ฟื้นฟูของหนังกำพร้าในผิวหนังมนุษย์และในเซลล์เคราติโนไซต์ของผิวหนังที่อมตะและที่มาจากมะเร็งผิวหนัง. Proc Natl Acad Sci USA 93:6476-81, 1996
7. โคลัมโบ ไอ, ซานจิโอวานนี อี, มัจโจ อาร์, และคณะ. เซลล์ HaCaT เป็นแบบจำลองการแยกแยะในหลอดทดลองที่เชื่อถือได้เพื่อวิเคราะห์การตอบสนองต่อการอักเสบ/การซ่อมแซมของเคราติโนไซต์ของมนุษย์. เมดิเอเตอร์ส อินฟลามม. 2017;2017:7435621.
8. Boukamp, P. และคณะ. การสร้างเคอราตินปกติในเซลล์เคราติโนไซต์มนุษย์ที่มีจำนวนโครโมโซมผิดปกติซึ่งเกิดการเป็นอมตะโดยธรรมชาติ. J. Cell Biol. 106, 1996, 761–771.
9. กิ๊บส์, เกรแฮม: การวิเคราะห์ข้อมูลเชิงคุณภาพ ชุดเครื่องมือวิจัยเชิงคุณภาพของเซจ ลอนดอน: เซจ 978-0-7619-4980-0.
10. Hedrick TE, Bickman L, Rog DJ. 1993. การออกแบบการวิจัยประยุกต์: คู่มือปฏิบัติ. Sage: ลอนดอน
11. Boukamp P., Petrussevska R., T. Breitkreutz D., Hornung J., Markham A., Fusenig N. E. การสร้างเคอราตินปกติในเซลล์เคราติโนไซต์ของมนุษย์ที่มีโครโมโซมผิดปกติซึ่งเกิดการอมตะโดยธรรมชาติในสายเซลล์  เซลล์ไบโอล. (1988); 106: 761–771.