Клітини K562 — основна клітинна лінія для досліджень хронічного мієлоїдного лейкозу

Вступ

Клітини K562, також відома як K-562, є однією з найбільш досліджуваних ліній лейкозних клітин людини в біомедичних дослідженнях. Ця лінія, отримана з плеврального випоту, стала еталонною моделлю in vitro BCR-ABL1-позитивної хронічної мієлоїдної лейкемії (ХМЛ) у стадії бластного кризу. З моменту першої характеристики в середині 1970-х років лінія K562 використовується в надзвичайно широкому спектрі наукових дисциплін, зокрема в цільовій терапії раку, імунології природних кілерних (NK) клітин, гемопоезі, еритропоезі та скринінгу лікарських засобів. Її стабільне зростання в суспензії, чітко виражена експресія онкопротеїну злиття BCR-ABL та чутливість до інгібіторів тирозинкінази зробили її незамінним інструментом для розуміння біології мієлоїдної лейкемії. Сьогодні лінія K562 залишається еталонним стандартом у тестах на цитотоксичність, геномних дослідженнях та доклінічній оцінці нових протиракових сполук.

Основні висновки

• K562 — це BCR-ABL1-позитивна лінія клітин еритролейкемії людини, отримана з плеврального випоту, що виник під час бластної фази хронічного мієлоїдного лейкозу (ХМЛ).
• Ця клітинна лінія експресує онкобілок-фузію BCR-ABL, що робить її стандартною моделлю для вивчення реакції на інгібітори тирозинкінази.
• Клітини K562 ростуть у суспензії та не мають поверхневої експресії MHC класу I (HLA), що робить їх еталонною мішенню в тестах на цитотоксичність NK-клітин.
• Ця лінія несе гомозиготну мутацію з зсувом рамки зчитування в гені TP53 та генну фузію BCR-ABL, що охоплює екзон 14 гена BCR та екзон 2 гена ABL1.
• K562 широко використовується для скринінгу протиракових препаратів, досліджень мікроРНК, вивчення диференціації гемопоетичних клітин та геномних аналізів у рамках проекту ENCODE.
• Псевдотриплоїдний каріотип та добре вивчений геном роблять клітини K562 надійною та відтворюваною моделлю для мультиомічних досліджень.

Що таке K562?

Лінія K562 була отримана з плеврального випоту 53-річної пацієнтки, у якої було діагностовано BCR-ABL1-позитивний хронічний мієлоїдний лейкоз у стадії бластного кризу. Ця клітинна лінія була вперше охарактеризована в 1975 році і швидко стала основоположною моделлю для розуміння біології мієлоїдної лейкемії. Вона класифікується як еритролейкемічна лінія, що має ознаки як недиференційованих гранулоцитарних, так і еритроцитарних попередників. На генетичному рівні клітини K562 несуть генну фузію BCR-ABL1, в якій екзон 14 гена BCR з’єднаний з екзоном 2 гена ABL1, утворюючи конститутивно активну тирозинкиназу, що зумовлює лейкогенез. Крім того, ця лінія містить гомозиготну мутацію TP53 з зсувом рамки зчитування (p.Gln136fs*13; c.406_407insC), що додатково визначає її клітинну поведінку та профіль реакції на ліки. Номер доступу K562 у базі даних Cellosaurus — CVCL_0004.

Інформація про клітинну культуру K562

K562 — низька конфлюенція

K562 — висока конфлюенція

Переваги клітин K562

Клітини K562 мають низку виняткових переваг, що пояснюють їхню незмінну популярність у дослідженнях лейкемії. Їхнє культивування у суспензії усуває необхідність у ферментативних процедурах відокремлення, що спрощує рутинне культивування та експериментальні робочі процеси. Клітини швидко та надійно проліферують, досягаючи високої щільності з життєздатністю, що перевищує 90 %, вже після першого пасажу після розморожування. Така стабільність росту зменшує експериментальну варіабельність і спрощує масштабування досліджень. Крім того, у клітинах K562 відсутня виявляєма експресія поверхневих молекул MHC класу I (HLA) — властивість, яка робить їх надзвичайно чутливими до цитотоксичного впливу NK-клітин. Це робить клітинну лінію K562 «золотим стандартом» серед клітин-мішеней, що використовуються практично у всіх аналізах цитотоксичності NK-клітин у всьому світі.

На молекулярному рівні конститутивна фузійна кіназа BCR-ABL є чітко визначеним онкогенним драйвером, який достовірно відтворює ключові порушення сигнальних шляхів при ХМЛ у стадії бластної кризи. Отже, дослідники можуть вивчати реакцію на інгібітори тирозинкінази в контрольованій та відтворюваній системі. Псевдотриплоїдний каріотип цієї лінії та детально охарактеризований геном — включаючи її провідну роль як основної еталонної клітинної лінії проекту ENCODE — означають наявність великих обсягів загальнодоступних даних щодо транскриптоміки, епігеноміки та доступності хроматину. Ці ресурси значно прискорюють формування гіпотез та інтерпретацію даних у дослідженнях, орієнтованих на геноміку.

Обмеження клітин K562

Незважаючи на широке застосування, лінія K562 має суттєві обмеження, які слід враховувати дослідникам. Гомозиготна мутація TP53 з зсувом рамки зчитування означає, що лінія не має функціональних p53-залежних апоптотичних реакцій, що може ускладнювати дослідження шляхів пошкодження ДНК або p53-залежних механізмів дії лікарських засобів. Оскільки лінія K562 походить із стадії бластної кризи ХМЛ, вона може не повністю відображати ранні, більш індолентні фази захворювання. Цю часову специфічність слід враховувати при спробах моделювання раннього патогенезу ХМЛ або реакцій на лікарські препарати в клітинах хронічної фази.

Тривале пасажування in vitro може призвести до виникнення додаткових хромосомних аберацій, що потенційно може спричинити фенотипний дрейф між лабораторними лініями. Тому різні установи можуть підтримувати сублінії K562 з дещо відмінними каріотипами або профілями експресії генів, що ускладнює міжлабораторні порівняння. Відсутність експресії MHC класу I, хоча й є перевагою для аналізів NK-клітин, також означає, що K562 не можна використовувати для дослідження Т-клітинних відповідей, обмежених HLA. Нарешті, як суспензійна клітинна лінія, K562 не підходить для експериментальних платформ, що вимагають прикріплення до поверхні, що обмежує її використання в певних форматах мікрофлюїдних аналізів або аналізів загоєння ран.

Застосування клітин K562

ХМЛ, сигнальний шлях BCR-ABL та цільова терапія

Клітини K562 слугували основною моделлю in vitro для вивчення онкогенного сигнального шляху, опосередкованого BCR-ABL, та механізмів дії інгібіторів тирозинкінази. Пріоритетна характеристика клітинної лінії K562 як лінії людської еритролейкемії, виконана Андерссоном та ін. (1979), встановила, що ці клітини мають унікальні властивості гематопоетичних попередників та антигенний профіль, що відповідає ранній мієлоїдній та еритроїдній диференціації. [1] Це фундаментальне дослідження заклало біологічну основу, на якій будувалася розробка ліків проти ХМЛ протягом десятиліть, підтвердивши статус клітин K562 як остаточного клітинного еталону для досліджень BCR-ABL.

Більш сучасні молекулярні дослідження продовжують уточнювати наше розуміння сигнальних мереж BCR-ABL з використанням клітин K562. Акбарі-Ардабілі та ін. дослідили часові реакції шляху Hippo-YAP у клітинах K562, оброблених іматинібом, продемонструвавши скоординовану активацію транскриптів шляху Hippo через 12 годин та подальшу затримку реакції мікроРНК на 48 годин. [2] Ці результати проливають світло на ранні молекулярні події, що пов’язують інгібування BCR-ABL1 із визначенням долі лейкозних клітин. У паралельному напрямку досліджень Антоненко та ін. вивчили просторові взаємовідносини між FNBP1 та онкобілком BCR-ABL за допомогою імунофлуоресценції та конфокальної мікроскопії в клітинах K562. [3] Їхній біоінформаційний аналіз показав, що FNBP1 бере участь у пов’язаних із BCR-ABL сигнальних мережах, які беруть участь у ремоделюванні цитоскелету, що вказує на потенційну нову мішень у терапії ХМЛ.

Сигнальний шлях JAK/STAT, тісно пов’язаний з активністю BCR-ABL, також було досліджено на клітинах K562. Лі та ін. продемонстрували, що вітамін К4 пригнічує проліферацію лейкозних клітин шляхом індукції зупинки клітинного циклу та мітохондріально-опосередкованого апоптозу — ефектів, пов’язаних із модуляцією шляху JAK/STAT, — і підтвердили ці результати за допомогою моделей ксенотрансплантатів на основі клітин K562. [4] У більш широкому мультиомічному дослідженні Лукіч та ін. вивчали активацію сімейства STAT у різних типах пухлин, спираючись на дані щодо зв’язування з хроматином та транскриптомічні дані клітин K562, щоб проаналізувати контекст онкогенної активності STAT3 та STAT5 у мієлоїдних злоякісних новоутвореннях. [5] Також було показано, що мезенхімальні стовбурові клітини, отримані з кісткового мозку (BMSC), сприяють апоптозу та змінюють розподіл клітинного циклу в клітинах K562 за допомогою секретованих цитокінів, встановлюючи паракринний механізм, що має практичне значення для досліджень мікросередовища ХМЛ.

Імунологія NK-клітин та тести на цитотоксичність

Відсутність поверхневої експресії HLA класу I на клітинах K562 підкреслює їхню центральну роль як клітин-мішеней у функціональних аналізах NK-клітин. Kantakamalakul та ін. розробили стабільну клітинну лінію EGFP-K562, у якій стабільно експресувався посилений зелений флуоресцентний білок, що дозволило вимірювати цитотоксичність NK-клітин методом проточної цитометрії без необхідності проведення радіоактивних тестів на вивільнення хрому-51. [6] Цей підхід показав сильну кореляцію зі стандартним тестом на вивільнення ⁵1Cr (r = 0,87–0,89, p < 0,001) та продемонстрував, що двогодинна інкубація дає результати, порівнянні з чотиригодинними протоколами, що суттєво спрощує вимірювання цитотоксичності.

Клітини K562 й надалі слугують еталонним порівняльним зразком у дослідженнях з розширення та інженерії NK-клітин. Лім та ін. безпосередньо порівняли немодифіковану лінію фідерних клітин ARH-77 з лінією K562 для розмноження NK-клітин ex vivo з мононуклеарних клітин периферичної крові, використовуючи K562 як усталений фідер позитивного контролю для оцінки нових стратегій інженерії. [7] Обидві лінії були додатково модифіковані для коекспресії B7-H6, CD137L, IL-15 та IL-15Rα, що продемонструвало: K562 залишається ключовим інженерним каркасом для створення клінічно значущих продуктів на основі NK-клітин для адоптивної імунотерапії.

Механістичні дослідження активації NK-клітин також використовували систему K562. Бадамі та ін. застосували геномний скринінг за допомогою CRISPR у клітинах K562, щоб ідентифікувати BAP1 як ключовий генетичний детермінант сприйнятливості до NK-клітинно-опосередкованого знищення. [8] Клітини з нокаутом BAP1 демонстрували знижену індукцію HLA класу I при стимуляції IFN-γ та посилену дегрануляцію NK-клітин, що встановило важливий зв’язок між епігенетичною регуляцією та уникненням вродженого імунітету при мієлоїдній лейкемії. Окремо, у дослідженнях γδ-Т-клітин, проведених Cazote та ін., клітини K562 використовували як мішені для стимуляції з метою оцінки функціональних реакцій у пацієнтів з COVID-19 різного ступеня тяжкості захворювання. [9]

Скринінг протиракових препаратів та дослідження природних продуктів

Клітини K562 регулярно включають до панелей скринінгу протиракових сполук завдяки їх добре вивченій фармакології та передбачуваній кінетиці росту. Егорова та ін. синтезували серію нових ацетиленових фосфонатів та ідентифікували три діалкільні похідні з вираженою антипроліферативною активністю проти клітин K562, досягнувши значення IC50 на рівні 6 мкг/мл. [10] Ці сполуки, крім того, спричиняли значну дезорганізацію актинового цитоскелету та знижували рухливість клітин K562, що вказує на подвійний механізм дії, пов’язаний із біологією інвазії ХМЛ. У контексті природних продуктів Цзя та ін. виділили дітерпеноїди кассанового типу з насіння Caesalpinia pulcherrima та провели їх скринінг на панелі, що включала клітини K562, причому сполуки 5 та 7 демонстрували значення IC50 у діапазоні від 9,61 до 27 мкМ у різних лініях ракових клітин. [11]

Терпеноїди та фенольні каркаси рослинного походження послідовно демонстрували активність проти клітин K562 під час оцінки бібліотек сполук. Наземосадат-Арсанджані та ін. виділили з Salvia majdae дітерпеноїди, зокрема орто-хінони жумеріанон C та етіопінон, які продемонстрували потужну цитотоксичність із значеннями IC50 від 0,9 до 6,8 мкМ у панелях ракових клітин, що включали лінію K562. [12] Чжао та ін. повідомили про вісім нових сесквітерпеноїдів еудесманового типу з плодів Magnolia grandiflora та оцінили їх цитотоксичну активність проти клітинних ліній K562, A549, HepG2, MDA-MB-231 і SW480, а також провели аналіз їх протизапальних властивостей. [13] Tiuleanu та ін. синтезували нові саліциліденгідразони індол-2-карбонової кислоти та перевірили їх антипроліферативну активність на панелі, що включала клітинну лінію K562, підкресливши корисність цієї лінії як стандартного еталону в дослідженнях з медичної хімії. [14]

Дослідження протиракових препаратів з використанням клітин K562 поширюються як на добре охарактеризовані флавоноїди та вітаміни, так і на нові синтетичні каркаси. Було показано, що кверцетин сприяє зупинці клітинного циклу та апоптозу в клітинах K562, причому взаємодії з білками теплового шоку відіграють ключову модулюючу роль. Ацетилшиконін індукував зупинку клітинного циклу в S-фазі у клітинах K562 при IC50 приблизно 1,13 мкМ через 48 годин, при цьому супутнє виснаження BCR-ABL підтвердило цільову активність у контексті ХМЛ. Ці дослідження в сукупності ілюструють, як визначений фон BCR-ABL у клітинах K562 та стабільний профіль реакції на ліки роблять їх незамінним інструментом у доклінічному онкологічному скринінгу.

МікроРНК та епігенетична регуляція при лейкемії

Клітини K562 стали улюбленою моделлю для аналізу регуляції поведінки лейкозних клітин за допомогою мікроРНК. Лачінані та ін. спостерігали зниження експресії miR-143 та miR-199 як у клітинних лініях ХМЛ, так і в лініях ГМЛ, причому у лінії K562 було виявлено найсильнішу негативну кореляцію між цими мікроРНК та РНК-зв’язуючим білком Musashi2. [15] Надмірна експресія miR-143 та miR-199 у клітинах K562 знизила рівні як мРНК, так і білка Musashi2, що призвело до зменшення клітинної проліферації та інвазивності. miR-143 чинив кількісно сильніший антипроліферативний ефект, що підкреслює відмінності у функціональних ролях окремих мікроРНК, які націлені на один і той самий РНК-зв’язуючий білок.

Сигнальний шлях Hippo-YAP є новою регуляторною віссю при ХМЛ, а клітини K562 дозволили провести часовий аналіз його взаємодій з мікроРНК. У дослідженні Akbari-Ardabili та співавторів було проаналізовано основні гени сигнального шляху Hippo та пов’язані з ними мікроРНК у клітинах K562 протягом 48-годинного періоду лікування іматинібом, що виявило часовий розрив між раннім підвищенням експресії мРНК та запізнілою реакцією мікроРНК. [2] Ці результати свідчать про те, що зворотний зв’язок, опосередкований мікроРНК, може гальмувати ранню активацію сигнального шляху Hippo в клітинах ХМЛ, що має значення для розуміння залишкової хвороби після цільової терапії. Аналіз зв’язування з хроматином на основі даних, отриманих із клітин K562, також сприяв еволюційному дослідженню сімейства STAT, проведеному Лукічем та ін., надавши уявлення про контекстно-залежну регуляцію транскрипційних факторів. [5]

Дослідження гемопоезу та еритропоезу

Клітини K562 зберігають здатність до диференціації у різні лінії, що робить їх цінним інструментом у дослідженнях гематопоезу та еритропоезу. Цю клітинну лінію можна індукувати до диференціації в еритроїдний, мегакаріоцитарний та макрофагальний ліній, відтворюючи аспекти нормальної спеціалізації прогеніторів у зручній системі клітинної культури. У дослідженні парових сапонінів Panax notoginseng (SPNS) клітини K562 використовувалися як частина моделі проліферації еритроїдних прогеніторів, а мультиомічний аналіз визначив шляхи cAMP/PI3K/AKT/cGMP як посередників властивостей, що сприяють збагаченню крові, які мають значення при анемії, спричиненій циклофосфамідом. [16]

Дослідження полісахаридів також спиралися на еритроїдні властивості клітин K562. Ху та ін. досліджували опромінення електронним пучком як попередню обробку для підвищення ефективності екстракції та модифікації біофункціональних властивостей полісахаридів Angelica sinensis, включаючи імуномодулюючу та гематопоетичну активність, оцінену частково з використанням клітинної лінії K562 як клітинної моделі. [17] Ці дослідження, орієнтовані на традиційну медицину, відображають широку корисність лінії K562 як еталонної гематопоетичної лінії, що поєднує етнофармакологію та сучасну клітинну біологію.

Еритролейкемічна приналежність лінії K562 була ретельно встановлена у фундаментальному дослідженні Андерссона та ін. 1979 року, в якому було охарактеризовано профіль її еритроїдних попередникових антигенів та віднесено її до ширшого спектру ліній лейкозних клітин людини. [1] Ця робота лежить в основі подальших досліджень диференціації, в яких лінію K562 використовували для моделювання перемикання гемоглобіну, регуляції генів глобіну та реакції незрілих еритроїдних попередників на фармакологічні стимули. Сублінія K562, резистентна до доксорубіцину, отримана в ході подальших досліджень з характеристизації, дозволила додатково моделювати резистентність до ліків на тлі еритролейкемії, розширивши можливості використання цієї лінії для вивчення механізмів мультирезистентності.

Висновок

Клітини K562 займають унікальне центральне місце в гематологічних дослідженнях, одночасно слугуючи еталонною моделлю BCR-ABL1-позитивного хронічного мієлоїдного лейкозу, «золотим стандартом» цільових клітин у тестах на цитотоксичність NK-клітин та універсальною платформою для скринінгу протиракових препаратів і досліджень гемопоезу. Від першої характеристики еритролейкемічної клітинної лінії у 1979 році [1] до найсучасніших скринінгів за технологією CRISPR, аналізів шляху Hippo-YAP та оцінок природних сполук лінія K562 продемонструвала виняткову наукову довговічність. Чітко визначений онкопротеїн-фузія BCR-ABL, відсутність експресії HLA класу I, здатність до росту в суспензії та детально каталогізований геном у сукупності роблять її незамінною в лабораторіях з дослідження лейкемії та імунології по всьому світу. Дослідники, яким потрібна надійна, ретельно валідована модель ХМЛ для досліджень цільової терапії, аналізів імунної функції або геномних досліджень, знайдуть у K562 незамінний ресурс. Відвідайте сайт cytion.com, щоб ознайомитися з повними технічними характеристиками продукту або замовити клітини K562 для вашої дослідницької програми.

Ключові публікації

1. Andersson LC, Nilsson K, Gahmberg CG (1979) K562 — лінія клітин еритролейкемії людини. Int. J. Cancer. PMID: 367973
2. Akbari-Ardabili S, Aghazadeh S, Imani M (2026) Часові зміни експресії транскриптів Hippo-YAP та мікроРНК у відповідь на іматиніб у клітинах K562 з хронічним мієлоїдним лейкозом із попереднім аналізом транскриптома прогеніторних клітин CD34⁺. Molecular biology reports. PMID: 42201499
3. Антоненко С., Гуріанов Д., Кравчук І. (2026) FNBP1 при хронічному мієлоїдному лейкозі: просторова асоціація з BCR-ABL та потенційні наслідки для цільової терапії. Experimental oncology. PMID: 42290558
4. Лі С., Чжу П., Ху С. (2026) Антилейкемічна дія вітаміну К4 шляхом модуляції сигнального шляху JAK/STAT. «Cancer Cell International». PMID: 42216158
5. Лукіч Д., Гуцці П. Х., Джорджі Ф. М. (2026) Інтегрований еволюційний та мультиомічний аналіз активації сімейства STAT у солідних пухлинах. «Гени». PMID: 42195004
6. Кантакамалакул В., Джароенпул Дж., Паттанапаньясат К. (2003) Новий метод проточної цитометрії з використанням посиленого зеленого флуоресцентного білка (EGFP) та клітин K562 для вимірювання цитотоксичної активності природних кілерних (NK) клітин. Journal of immunological methods. PMID: 12505723
7. Лім Й.Дж., Марр Б., Газіасгар С. (2026) Розробка генетично модифікованих клітин-федерів ARH-77 для ефективної експансії природних кілерних клітин із потужною протипухлинною активністю. Cancers. PMID: 42279415
8. Бадамі С., Ісламагіч Е., Бломен Л. (2026) Втрата BAP1 порушує передачу сигналів IFN-γ та посилює цитотоксичність, опосередковану NK-клітинами, при мієлоїдній лейкемії. «Імунологія раку, імунотерапія: CII». PMID: 42295372
9. Казоте А.Д.С., Маскаренхас Г.Д., Пераццо Х. (2026) Функціональний профіль γδ-Т-клітин при тяжкому та середньотяжкому перебігу COVID-19: бразильське поперечне дослідження. Cells. PMID: 42274612
10. Егорова А.В., Лобова А.М., Єгоров Д.М. (2026) Синтез нових фосфонатів, що містять ацетилен, їхня противірусна активність та цитотоксичність щодо різних ліній ракових клітин. Molecules (Базель, Швейцарія). PMID: 42280164
11. Цзя Л., Дін Л.Ф., Лі Ц.Ю. (2026) Дітерпеноїди кассанового типу з насіння Caesalpinia pulcherrima та їх цитотоксична активність. Chemistry & biodiversity. PMID: 42246384
12. Наземосадат-Арсанджані З., Пустфорош А., Пірхаді С. (2026) Дітерпеноїдні сполуки, виділені з Salvia majdae (Rech.f. & Wendelbo) Sytsma, виявляють антипроліферативну дію та здатність індукувати апоптоз ракових клітин. Natural product research. PMID: 42269004
13. Чжао Ц.Ю., Інь Ш.Х., Сай Л. (2026) Сесквітерпеноїди еудесманового типу з цитотоксичною та протизапальною активністю, виділені з плодів Magnolia grandiflora. «Фітотерапія». PMID: 42203113
14. Тіулеану П., Іванов І. В., Андрєєва І. П. (2026) Гідразони індол-2-карбонової кислоти та похідні гідроксамової кислоти: синтез та оцінка біологічних властивостей. Медична хімія (Шаріка (Об’єднані Арабські Емірати)). PMID: 42300321
15. Лачінані Л., Іранпур Р., Форузанфар М. (2026) Ефекти miR-143 та miR-199 як супресорів пухлин на клітинній лінії мієлогенної лейкемії K562 шляхом впливу на РНК-зв’язуючий білок Musashi2. Scientific reports. PMID: 42230676
16. Сюй Ц., Цуй Х., Фан Ц. (2026) Сапоніни Panax notoginseng, оброблені паром, полегшують циклофосфамід-індуковану анемію, стимулюючи проліферацію еритроїдних прогеніторів через шлях cAMP/PI3K/AKT/cGMP. Журнал етнофармакології. PMID: 42250832
17. Ху Ю., Лю С., Ван Х. (2026) Ефективна деградація та екстракція полісахаридів Angelica sinensis під дією електронно-променевого опромінення та їхні чудові біофункціональні властивості. «Хімія харчових продуктів». PMID: 42235228