HepG2 Hücreleri - Bir Karaciğer Kanseri Araştırma Kaynağı
Hep-G2, hepatoselüler karsinomlu 15 yaşındaki Kafkasyalı bir erkeğin karaciğer dokusundan köken alan bir insan karaciğer kanseri hücre hattıdır. Bu hücreler ilaç metabolizması ve hepatotoksisite çalışmalarında sıklıkla kullanılmaktadır. HepG2 hücreleri yüksek proliferasyon oranlarına ve epitel benzeri bir görünüme sahip olmalarına rağmen, tümörijenik değildirler ve çeşitli farklılaşmış hepatik fonksiyonları yerine getirirler. 1975 yılında araştırmacılar HepG2 hücrelerini hepatoselüler karsinomdan türeterek hepatositlerin kritik özelliklerini sergileyen ilk hepatik hücre hattı haline getirmişlerdir. Temel karaciğer hücresi belirteçlerinden yoksun olan daha önce kurulmuş SK-Hep1 hücre hattının aksine, HepG2 hücreleri çeşitli plazma proteinlerini salgılayabilir ve insan hepatositlerinde hücre yüzeyi alanlarının hücre içi dinamiklerini incelemek için değerli bir model sağlar. Bu hücreler epitel benzeri bir morfoloji sergiler, 55 modal kromozom sayısına sahiptir ve insan büyüme hormonu ile uyarılabilir
HepG2 Özellikleri
Primer hepatositlerin tipik şekli kübiktir ve genellikle iki çekirdek içerir. Bunun aksine, HepG2 hücreleri tek bir çekirdek ve hücre başına 48 ila 54 arasında değişen kromozom sayısı ile epitel benzeri bir morfolojiye sahiptir. HepG2 hücreleri toplam hücresel proteinin %25'ine kadarını oluşturabilse de, boyutları normal hepatositlerden daha büyüktür ve hücredeki tüm proteinin yaklaşık %10'unu oluşturur. Hücresel proteinler, genler tarafından belirlenen işlevleri yerine getiren, hücre içindeki kritik aktörlerdir.
Anormal sayıda kromozoma sahip olanlar da dahil olmak üzere tümör hücreleri, genellikle hücre başına yediye kadar çekirdek sayısında artış gösterir. HepG2 hücreleri, in vitro ortamda yüksek derecede farklılaşmaları nedeniyle, insan hepatositlerinde safra kanaliküler, sinüzoidal membran proteinleri ve lipidlerin hücre içi trafiğini ve dinamiklerini incelemek için ideal bir model sağlar.
Bir HepG2 hücresinin ortalama çapı 10-20 µm civarındadır, bu da 15 µm çapındaki bir hepatositten daha küçüktür, ancak 10-20 µm arasında değişen Hepatoblastomlu (HB) tümör hücrelerine benzer.
HepG2 genetiği
Hep-G2 hücre hattı, kromozom 1 ve 21'in kısa kolları arasında olanlar, kromozom 2, 16 ve 17'nin trizomileri ve kromozom 20'nin tetrasomisi dahil olmak üzere çeşitli translokasyonlar sergiler. Hepatoblastomda (HB) sıklıkla görülen translokasyon t(1;4) ve trizomi 2 ve 20 gibi diğer kromozomal anormalliklerle ilişkili olarak kromozom 4q3 bölgesinin kaybı da gözlenir. HepG2 hücrelerindeki kromozom sayısı hiperdiploid karyotipi gösteren 50 ila 60 arasında değişirken, bazı vakalar 100'den fazla kromozom sergiler ve tetraploid genişleme ile karakterize edilir. HepG2 hücreleri ortalama bir somatik hücreden %15 daha fazla, yaklaşık 7,5 pg DNA içerir. Buna karşılık, birincil hepatositler kübik bir hücre şekline sahiptir ve tipik olarak iki çekirdek içerir [1].
HepG2 Hücrelerinin Mutasyonel Profili
HepG2 hücre hattı, hepatosellüler karsinom (HCC) ve hepatoblastomda (HB) da bulunan TERT promoter bölge mutasyonu C228T'yi taşır. Bu mutasyon kanser hücrelerinde telomerleri koruyarak ölümsüzleşmeye katkıda bulunur. Ek olarak, HepG2 hücreleri, hücre döngüsünün durması, apoptoz ve yaşlanmada rol oynadığı için insan kanserini baskılamak için kritik bir gen olan vahşi tip TP53 sergiler. Bu gendeki mutasyonlar hücre çoğalmasını teşvik edebilir.
HepG2 hücreleri, hücre büyümesinin düzensizliği, fetal ve embriyonal HB gibi hayatta kalma yolları ve Wnt/β-katenin yolu dahil olmak üzere çeşitli yollara katılır. Ayrıca, hücre hattı CTNNB1 geninin üçüncü ekzonunda epitelyal tip HB'de görülenle aynı olan karakteristik bir delesyona sahiptir [2,3].
Karaciğer Araştırmalarında HepG2 Hepatoselüler Karsinom Hücrelerine Genel Bakış
İnsan hepatoma kaynaklı HepG2 hücreleri, hepatoselüler karsinom da dahil olmak üzere karaciğer fonksiyonları ve hastalıklarının araştırılması için paha biçilmez bir araç haline gelmiştir. Bu hepatik hücre hatları, çeşitli deneysel koşullar altında insan hepatositlerinin hücresel tepkileri hakkında bilgi sağlar. HepG2 hücrelerinde lusiferaz raportör plazmidlerinin kullanımı, etanolün karaciğer hücreleri üzerindeki etkilerinin incelenmesi gibi metabolik araştırmalarda temel olan gen ekspresyonu ve hücresel transfeksiyonların izlenmesinde özellikle etkili olmuştur
HepG2 Hücreleri Kullanılarak Viral Enfeksiyonlar ve Karaciğer Hastalığı Çalışmaları
HepG2 ve Huh7 gibi ölümsüzleştirilmiş hepatik tümör hücre hatları, hepatit D'nin (HDV) tam hücre döngüsü replikasyonunu ve hepatit B'nin (HBV) ekspresyonunu göstererek viral enfeksiyonların incelenmesinde esastır [5,6]. Buna paralel olarak, HepaRG hücre hatları HBV giriş mekanizmalarının aydınlatılmasında kritik bir rol oynamaktadır [7]. HepG2 hücreleri ayrıca progresif ailesel intrahepatik kolestaz (PFIC) ve Dubin-Johnson Sendromu gibi genetik durumlardan sitotoksik ve genotoksik ajanlarla ilgili çevresel ve diyet çalışmalarına, ilaç hedefleme ve hepatokarsinogenez araştırmalarına kadar çeşitli insan karaciğer hastalıklarını araştırmak için de kullanılmaktadır [8,9]. Bunların kullanımı biyo-yapay karaciğer cihazlarıyla yapılan denemelere kadar uzanmaktadır
Doku Mühendisliğinde HepG2 Hücrelerinin Biyomalzemelerle Etkileşimleri
HepG2 hücrelerinin çeşitli biyomateryallerle etkileşimi doku mühendisliğinde çok önemlidir. Kolloidal prob tekniği gibi teknikler, iskelelerin ve doğru karaciğer dokusu modellerinin geliştirilmesi için hücre canlılığının belirlenmesinde hayati önem taşıyan hücre yapışma özelliklerini ölçerek bu etkileşimlerin anlaşılmasına yardımcı olur
HepG2 Tabanlı Modellerde Hücre Davranışı ve Yenilikler
HepG2 tabanlı modellerde hücre davranışını incelemek karaciğer hastalığı araştırmaları için çok önemlidir. Üç boyutlu sferoid hücre kültürlerindeki gelişmeler, HepG2 hücre sferoidlerinin oluşturulmasına yol açmış ve normal hepatositleri yakından yansıtan daha fizyolojik olarak ilgili bir model sunmuştur. Artan metabolik aktiviteye sahip bu 3D modeller, HepG2 hücrelerinin hepatoblastoma için bir model olarak hizmet etme potansiyelinin göstergesidir ve özellikle karaciğer tümörlerini simüle etmek ve yeni terapötik yaklaşımları test etmek için kanser tedavisi araştırmalarında önemlidir [10-12]
HepG2'nin Diğer Tümör Hücre Hatlarıyla Karşılaştırılması ve Özellikleri
HepG2, mevcut yaklaşık 40 hepatik tümör hücre hattı arasından bilimsel araştırmalardaki geniş uygulamaları nedeniyle seçilen ve en yaygın kullanılan hepatik tümör hücre hatlarından biridir [13]. Normal hepatositlere kıyasla bazı sitokrom P450 enzimlerinin zayıf veya hiç eksprese edilmemesine rağmen, HepG2'nin metabolik profili, daha iyi ilaç metabolizması çalışmaları için hücre hattını modifiye etme çabalarını yönlendirmiştir [13]. MCF7, PC3, 143B ve HEK293 gibi tümör hücre hatlarıyla karşılaştırıldığında, HepG2 hücreleri protein sentezini ve salgılanmasını önemli ölçüde etkileyen benzersiz amino asit içeriği profilleri sergileyerek benzersiz metabolik yollarını vurgulamaktadır [14]
HepG2 ile Karaciğer Hastalığı Araştırmalarını Keşfetmek
HepG2 Hücrelerinin Alt Kültüre Alınması
Accutase kullanarak yapışkan hücreleri hücre kültürü şişelerinden çıkarmak için beş adımı aşağıda bulabilirsiniz:
- Ortamı hücre kültürü şişesinden çıkarın ve yapışmış hücreleri kalsiyum ve magnezyum içermeyen PBS kullanarak durulayın. T25 şişeleri için 3-5 ml ve T75 şişeleri için 5-10 ml PBS kullanın.
- T25 şişesi başına 1-2 ml ve T75 şişesi başına 2,5 ml kullanarak Accutase'i hücre kültürü şişesine ekleyin. Accutase'in tüm hücre tabakasını kapladığından emin olun.
- Şişeyi oda sıcaklığında 8-10 dakika inkübe edin.
- Hücreleri 10 ml taze besiyeri kullanarak besiyeri ile dikkatlice yeniden süspanse edin.
- Yeniden süspanse edilen hücreleri 300xg'de 5 dakika santrifüjleyin, taze besiyerinde yeniden süspanse edin ve taze besiyeri içeren yeni flasklara dağıtın.
HepG2 Hücreleri için Gelecek Beklentileri
HepG2 hücre hattının tüm potansiyelini ortaya çıkarma arayışı, sitokromların ifadesini artırmada çığır açan ilerleme ile devam ediyor. Araştırmacılar ayrıca fizyolojik olarak daha uygun bir sistem sunan üç boyutlu sferoid hücre kültürleri olasılığını da araştırıyor. Sitokromlar da dahil olmak üzere metabolik aktivite, 3D sferoidal HepG2 modellerinde 2D hücrelere göre oldukça yüksektir ve bizi normal hepatositleri yansıtan bir model oluşturmaya yaklaştırmaktadır. Ayrıca, hücre yüzeyi proteinlerinin yanlış dağılımının altında yatan dinamik süreçlerin keşfedilmesi, karaciğer hastalıklarının daha iyi anlaşılmasının yolunu açabilir
HepG2 Hücreleri: Biyomedikal Araştırmalardaki Rollerini ve Farklılıklarını Anlamak - SSS
Referanslar
- Vyas, R.C., Darroudi, F., Natarajan, A.T. İnsan lenfositlerinin interfaz-metafaz kromozomlarında radyasyona bağlı kromozomal kırılma ve yeniden birleşme, Mutat Res, 1991; 249(1):29-35.
- 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. MDM4 İnhibisyonu: Hepatoblastomda P53'ü Yeniden Etkinleştirmek için Yeni Bir Terapötik Strateji. Sci. Rep. 2021, 11, 2967.
- Hussain, S.P., Schwank, J., Staib, F., Wang, X.W., Harris, C.C. TP53 Mutasyonları ve Hepatoselüler Karsinom: Karaciğer Kanserinin Etiyolojisi ve Patogenezine İlişkin Görüşler. Oncogene 2004.
- Schicht, G., Seidemann, L., Haensel, R., Seehofer, D., Damm, G. Hepatoma Hücre Hatları HepG2 ve Huh7'nin Rezektabl Hepatosellüler Karsinomun Metabolik Temsili için Model Olarak Kullanılabilirliğinin Eleştirel İncelenmesi. Cancers 2022, 14(17), 4227.
- Verrier, E.R., Colpitts, C.C., Schuster, C., Zeisel, M.B., Baumert, T.F. Hepatit B ve D Virüsü Enfeksiyonunun Araştırılması için Hücre Kültürü Modelleri. Virüsler 2016, 8, 261.
- Verrier, E.R., Colpitts, C.C., Bach, C., Heydmann, L., Weiss, A., Renaud, M., Durand, S.C., Habersetzer, F., Durantel, D., AbouJaoudé, G., ve ark. Hedefli Fonksiyonel RNA İnterferans ekranı, Hepatit B ve D Virüsleri için bir Giriş Faktörü olarak Glypican 5'i ortaya çıkarır. Hepatology 2016, 63, 35-48.
- Gripon, P., Rumin, S., Urban, S., Le Seyec, J., Glaise, D., Cannie, I., Guyomard, C., Lucas, J., Trepo, C., Guguen-Guillouzo, C. Bir İnsan Hepatoma Hücre Hattının Hepatit B Virüsü ile Enfeksiyonu. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2002, 99, 15655-15660.
- Mersch-Sundermann, V., Knasmüller, S., Wu, X.J., Darroudi, F., Kassie, F. Sitoprotektif, antijenotoksik ve kojenotoksik ajanların tespiti için insan kaynaklı bir karaciğer hücre hattının kullanımı. Toksikoloji. 2004; 198(1-3): 329-340.
- Fanelli, A. HepG2 (karaciğer hepatoselüler karsinomu): hücre kültürü. HepG2. Erişim tarihi: 3 Aralık 2017.
- Xuan, J., Chen, S., Ning, B., Tolleson, W.H., Guo, L. Metabolizma ile İlişkili İlaca Bağlı Karaciğer Toksisitesinin Değerlendirilmesi için Sitokrom P450'leri İfade Eden HepG2 Türetilmiş Hücrelerin Geliştirilmesi. Physiol. Behav. 2017, 176, 139-148.
- Ooka, M., Lynch, C., Xia, M. Yüksek Verimli Taramada İn Vitro Metabolizma Aktivasyonunun Uygulanması. Int. J. Mol. Sci. 2020, 21, 8182.
- Huang, L., Coughtrie, M.W.H., Hsu, H. İnsan Hepatoselüler Karsinomunda Dehidroepiandrosteron Sülfotransferaz Geninin Aşağı Regülasyonu. Mol. Hücre. Endocrinol.
- Zhu, Z., Hao, X., Yan, M., et al. Kanser kök/progenitör hücreleri hepatosellüler karsinomda CD133 + CD44 + popülasyonunda yüksek oranda zenginleşmiştir. Int J Cancer. 2010; 126:2067-2078.
- Arbus, C., Benyamina, A., Llorca, P.-M., Baylé, F., Bromet, N., Massiere, F., Garay, R.P., Hameg, A. Cyamemazine metabolizmasında yer alan insan sitokrom P450 enzimlerinin karakterizasyonu. Eur J Pharm Sci. 2007 Dec;32(4-5):357-66.
