Клітини HepG2 — ресурс для досліджень раку печінки
Hep-G2 — це лінія клітин раку печінки людини, отримана з тканини печінки 15-річного чоловіка європейської раси з гепатоцелюлярною карциномою. Ці клітини часто використовуються в дослідженнях метаболізму ліків та гепатотоксичності. Хоча клітини HepG2 мають високі показники проліферації та епітеліоподібний вигляд, вони не є пухлиногенними та виконують різні диференційовані функції печінки. У 1975 році дослідники виділили клітини HepG2 з гепатоцелюлярної карциноми, що зробило їх першою лінією печінкових клітин, яка демонструє критичні характеристики гепатоцитів. На відміну від раніше створеної клітинної лінії SK-Hep1, якій бракує основних маркерів печінкових клітин, клітини HepG2 можуть секретувати різні білки плазми та слугують цінною моделлю для вивчення внутрішньоклітинної динаміки доменів клітинної поверхні в гепатоцитах людини. Ці клітини мають епітеліоподібну морфологію, модальне число хромосом 55 і можуть стимулюватися людським гормоном росту.
- Середовище для культивування
- Див. сторінку продукту
- Час подвоєння
- Див. сторінку продукту
- Тип росту
- Адгезивний
- Рівень біобезпеки
- BSL-1
- Доступно у
- Cytion — Замовити HepG2
Характеристики клітин HepG2
Типова форма первинних гепатоцитів — кубічна, зазвичай вони містять два ядра. На відміну від них, клітини HepG2 мають епітеліоподібну морфологію з одним ядром і кількістю хромосом від 48 до 54 на клітину. Хоча клітини HepG2 можуть становити до 25% від загального білка клітини, їх розмір більший, ніж у нормальних гепатоцитів, і вони складають близько 10% від загального білка в клітині. Клітинні білки відіграють вирішальну роль у клітині, виконуючи функції, визначені генами.
Пухлинні клітини, включаючи ті, що мають аномальну кількість хромосом, часто демонструють збільшення кількості ядер — до семи на клітину. Завдяки високому ступеню диференціації in vitro клітини HepG2 є ідеальною моделлю для вивчення внутрішньоклітинного транспорту та динаміки білків жовчних канальців, синусоїдальних мембран та ліпідів у гепатоцитах людини.
Середній діаметр клітини HepG2 становить близько 10–20 мкм, що менше, ніж у гепатоцита з діаметром 15 мкм, але схоже на пухлинні клітини гепатобластоми (HB), розмір яких становить від 10 до 20 мкм.
Генетика HepG2
Клітинна лінія Hep-G2 демонструє кілька транслокацій, зокрема між короткими плечима хромосом 1 та 21, трисомії хромосом 2, 16 та 17, а також тетрасомію хромосоми 20. Також спостерігається втрата ділянки 4q3 хромосоми, пов’язана з транслокацією t(1;4), що часто зустрічається при гепатобластомі (HB), та іншими хромосомними аномаліями, такими як трисомії 2 та 20. Кількість хромосом у клітинах HepG2 коливається від 50 до 60, що вказує на гіпердиплоїдний каріотип, тоді як у деяких випадках спостерігається понад 100 хромосом, що характеризується тетраплоїдним збільшенням. Клітини HepG2 містять приблизно 7,5 пг ДНК, що на 15 % більше, ніж у середній соматичній клітині. Для порівняння, первинні гепатоцити мають кубічну форму і зазвичай містять два ядра [1].
Мутаційний профіль клітин HepG2
Клітинна лінія HepG2 несе мутацію C228T у промоторній ділянці TERT, яка також присутня в гепатоцелюлярній карциномі (ГЦК) та гепатобластомі (ГБ). Ця мутація сприяє безсмертності, захищаючи теломери в ракових клітинах. Крім того, клітини HepG2 мають дикий тип TP53 — ген, критично важливий для пригнічення раку у людини, оскільки він відіграє роль у зупинці клітинного циклу, апоптозі та старінні. Мутації в цьому гені можуть сприяти проліферації клітин.
Клітини HepG2 беруть участь у декількох сигнальних шляхах, включаючи порушення регуляції клітинного росту, шляхи виживання, такі як фетальна та ембріональна ГБ, а також шлях Wnt/β-катенін. Крім того, клітинна лінія має характерну делецію третього екзону гена CTNNB1, яка ідентична тій, що спостерігається при епітеліальному типі HB [2,3].
Огляд клітин гепатоцелюлярної карциноми HepG2 у дослідженнях печінки
Клітини HepG2, що походять з гепатоми людини, стали незамінним інструментом для дослідження функцій та захворювань печінки, включаючи гепатоцелюлярну карциному. Ці печінкові клітинні лінії дають змогу отримати уявлення про клітинні реакції гепатоцитів людини за різних експериментальних умов. Використання репортерних плазмідів люциферази в клітинах HepG2 виявилося особливо ефективним для відстеження експресії генів та клітинних трансфекцій, що є фундаментальним у метаболічних дослідженнях, таких як вивчення впливу етанолу на клітини печінки.
Дослідження вірусних інфекцій та захворювань печінки з використанням клітин HepG2
Імунізовані лінії клітин печінкових пухлин, такі як HepG2 та Huh7, є незамінними у дослідженні вірусних інфекцій, демонструючи повну реплікацію клітинного циклу вірусу гепатиту D (HDV) та експресію вірусу гепатиту B (HBV) [5,6]. Паралельно з цим клітинні лінії HepaRG відіграють вирішальну роль у з’ясуванні механізмів проникнення HBV [7]. Клітини HepG2 також використовуються для дослідження різноманітних захворювань печінки людини, від генетичних станів, таких як прогресуючий сімейний внутрішньопечінковий холестаз (PFIC) та синдром Дубіна-Джонсона, до досліджень впливу навколишнього середовища та раціону харчування, пов’язаних із цитотоксичними та генотоксичними агентами, а також у дослідженнях цільової дії лікарських засобів та гепатокарциногенезу [8,9]. Їх використання поширюється на випробування біо-штучних печінкових пристроїв.
Взаємодія клітин HepG2 з біоматеріалами в тканинній інженерії
Взаємодія клітин HepG2 з різними біоматеріалами має вирішальне значення в тканинній інженерії. Такі методи, як техніка колоїдних зондів, допомагають зрозуміти ці взаємодії шляхом вимірювання властивостей клітинної адгезії, що є життєво важливим для визначення життєздатності клітин з метою розробки каркасів та точних моделей печінкової тканини.
Поведінка клітин та інновації в моделях на основі HepG2
Вивчення поведінки клітин у моделях на основі HepG2 має вирішальне значення для досліджень захворювань печінки. Прогрес у створенні тривимірних сфероїдних клітинних культур привів до створення сфероїдів клітин HepG2, що пропонують більш фізіологічно релевантну модель, яка точно відтворює нормальні гепатоцити. Ці 3D-моделі з підвищеною метаболічною активністю свідчать про потенціал клітин HepG2 слугувати моделлю гепатобластоми та мають велике значення в дослідженнях з лікування раку, особливо для моделювання пухлин печінки та випробування нових терапевтичних підходів [10–12].
Порівняння та характеристики HepG2 серед інших ліній пухлинних клітин
HepG2 — одна з найпоширеніших ліній клітин пухлин печінки, обрана для широкого застосування в наукових дослідженнях серед приблизно 40 доступних ліній клітин пухлин печінки [13]. Незважаючи на слабку або відсутню експресію певних ферментів цитохрому P450 порівняно з нормальними гепатоцитами, метаболічний профіль HepG2 став поштовхом до спроб модифікувати клітинну лінію для кращих досліджень метаболізму ліків [13]. У порівнянні з лініями пухлинних клітин, такими як MCF7, PC3, 143B та HEK293, клітини HepG2 демонструють унікальні профілі вмісту амінокислот, які суттєво впливають на синтез та секрецію білків, підкреслюючи їхні унікальні метаболічні шляхи [14].
Дослідження захворювань печінки з використанням клітинної лінії HepG2
Пересівання клітин HepG2
Ось п'ять кроків для видалення адгезивних клітин з колб для культивування клітин за допомогою Accutase:
- Видаліть середовище з колби для культивування клітин і промийте адгезивні клітини за допомогою PBS без кальцію та магнію. Використовуйте 3–5 мл PBS для колб T25 та 5–10 мл для колб T75.
- Додайте Accutase до колби для культивування клітин, використовуючи 1–2 мл на колбу T25 та 2,5 мл на колбу T75. Переконайтеся, що Accutase покриває весь клітинний шар.
- Інкубуйте колбу при кімнатній температурі протягом 8–10 хвилин.
- Обережно ресуспендуйте клітини в середовищі, використовуючи 10 мл свіжого середовища.
- Центрифугуйте ресуспендовані клітини протягом 5 хвилин при 300xg, ресуспендуйте їх у свіжому середовищі та розлийте в нові колби, що містять свіже середовище.
Перспективи розвитку клітин HepG2
Пошук шляхів розкриття повного потенціалу клітинної лінії HepG2 триває завдяки революційним досягненням у збільшенні експресії цитохромів. Дослідники також вивчають можливість створення тривимірних сфероїдних клітинних культур, які забезпечують більш фізіологічно релевантну систему. Метаболічна активність, включаючи цитохроми, є значно вищою в 3D сфероїдальних моделях HepG2, ніж у 2D клітинах, що наближає нас до створення моделі, яка віддзеркалює нормальні гепатоцити. Крім того, дослідження динамічних процесів, що лежать в основі неправильного розподілу білків на поверхні клітин, може прокласти шлях до кращого розуміння захворювань печінки.
Клітини HepG2: розуміння їхньої ролі та особливостей у біомедичних дослідженнях — поширені запитання
Література
- Vyas, R.C., Darroudi, F., Natarajan, A.T. Радіаційно-індуковані розриви та з'єднання хромосом у хромосомах інтерфази-метафази лімфоцитів людини, 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., Сарабія, С.Ф. та ін. Інгібування MDM4: нова терапевтична стратегія для реактивації P53 при гепатобластомі. Sci. Rep. 2021, 11, 2967.
- Хуссейн, С.П., Шванк, Дж., Стайб, Ф., Ван, С.В., Харріс, К.К. Мутації TP53 та гепатоцелюлярна карцинома: розуміння етіології та патогенезу раку печінки. Oncogene 2004.
- Schicht, G., Seidemann, L., Haensel, R., Seehofer, D., Damm, G. Критичне дослідження придатності клітинних ліній гепатоми HepG2 та Huh7 як моделей для метаболічного представлення резектабельної гепатоцелюлярної карциноми. Cancers 2022, 14(17), 4227.
- Веррієр, Е.Р., Колпіттс, К.К., Шустер, К., Зейзель, М.Б., Баумерт, Т.Ф. Моделі клітинних культур для дослідження інфекції вірусами гепатиту В і D. Viruses 2016, 8, 261.
- Веррієр, Е.Р., Колпіттс, К.К., Бах, К., Гейдманн, Л., Вайс, А., Рено, М., Дюран, С.К., Хаберсецер, Ф., Дюрантель, Д., Абу-Жауде, Г., та ін. Цільовий скринінг функціонального РНК-інтерференції виявляє гліпікан 5 як фактор проникнення вірусів гепатиту В і D. Hepatology 2016, 63, 35–48.
- Гріпон, П., Румін, С., Урбан, С., Ле Сейек, Ж., Глейз, Д., Канні, І., Гійомар, К., Лукас, Ж., Трепо, К., Гуген-Гільузо, К. Інфікування клітинної лінії гепатоми людини вірусом гепатиту В. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2002, 99, 15655–15660.
- Mersch-Sundermann, V., Knasmüller, S., Wu, X.J., Darroudi, F., Kassie, F. Використання клітинної лінії печінки людини для виявлення цитопротекторних, антигенотоксичних та когенотоксичних агентів. Toxicology. 2004; 198(1–3): 329–340.
- Фанеллі, А. HepG2 (гепатоцелюлярна карцинома печінки): клітинна культура. HepG2. Отримано 3 грудня 2017 р.
- Сюань, Ц., Чен, С., Нін, Б., Толлесон, В.Г., Гуо, Л. Розробка клітин, похідних від HepG2, що експресують цитохром P450, для оцінки метаболічно-асоційованої токсичності печінки, індукованої лікарськими засобами. Physiol. Behav. 2017, 176, 139–148.
- Оока, М., Лінч, К., Ся, М. Застосування активації метаболізму in vitro у високопродуктивному скринінгу. Int. J. Mol. Sci. 2020, 21, 8182.
- Хуан, Л., Коутрі, М.В.Х., Хсу, Х. Зниження експресії гена дегідроепіандростеронсульфотрансферази при гепатоцелюлярній карциномі людини. Mol. Cell. Endocrinol.
- Чжу, З., Хао, С., Ян, М. та ін. Ракові стовбурові/прогеніторні клітини значною мірою представлені в популяції CD133+ CD44+ при гепатоцелюлярній карциномі. Int J Cancer. 2010; 126:2067-2078.
- Арбус, К., Беняміна, А., Льорка, П.-М., Байле, Ф., Бромет, Н., Massiere, F., Garay, R.P., Hameg, A. Характеристика ферментів цитохрому P450 людини, що беруть участь у метаболізмі циамемазину. Eur J Pharm Sci. Грудень 2007; 32(4-5):357-66.