NCI-H1792 — מודל של אדנוקרצינומה ריאתית עם מוטציה ב-KRAS למחקר אונקולוגי

Introduction

NCI-H1792, also known as H1792, H-1792, and NCIH1792 (Cellosaurus accession CVCL_1495), is a well-characterised human non-small cell lung cancer (NSCLC) cell line established from a lung adenocarcinoma pleural effusion. The line was generated as part of the systematic NCI lung cancer cell line programme and was catalogued in the NCI-Navy Medical Oncology Branch cell line database [1]. Carrying an oncogenic KRAS G12C mutation alongside a homozygous TP53 splice-donor mutation and a heterozygous CDKN2A nonsense mutation, NCI-H1792 recapitulates the genomic complexity of human lung adenocarcinoma. Researchers have used this model extensively to investigate KRAS signalling, apoptotic pathway regulation, mTOR biology, and responses to novel anticancer compounds. The cell line is included in flagship genomic initiatives such as the Cancer Cell Line Encyclopedia (CCLE) and the NCI RAS mutant KRAS panel, underscoring its broad utility in translational oncology.

Key Takeaways

• Origin: Derived from a pleural effusion of a lung adenocarcinoma patient; part of the NCI lung cancer cell line series.
• Key mutations: Carries oncogenic KRAS G12C (heterozygous), a homozygous TP53 splice-donor mutation, and a heterozygous CDKN2A nonsense mutation (p.Trp110Ter).
• Genomic resources: Included in the CCLE, NCI RAS mutant KRAS panel, and Cancer Dependency Map, with extensive multi-omics annotation.
• Research uses: Widely applied in studies of KRAS effector biology, apoptosis, mTOR signalling, drug resistance, and 3D tumour models.
• Adherent growth: Grows as an adherent monolayer with epithelial morphology in RPMI 1640-based medium.
• LKB1 wild-type: Retains wild-type LKB1 expression, making it a useful reference against LKB1-null NSCLC lines such as A549.

What is NCI-H1792?

NCI-H1792 was established from the pleural effusion of a 50-year-old male patient diagnosed with lung adenocarcinoma. The cell line was developed as part of the NCI-Navy Medical Oncology Branch's systematic effort, beginning in 1976, to build a comprehensively annotated bank of human cancer cell lines for use as preclinical research tools [1]. This initiative later expanded into the NCI cell line database, which has been described as a foundational resource for lung cancer biology over more than four decades [2]. The cell line displays epithelial morphology and grows as an adherent monolayer, and reported doubling times range from approximately 32 to 45 hours across published datasets, making it experimentally tractable for a wide range of assays.

At the molecular level, NCI-H1792 carries a heterozygous KRAS G12C mutation (c.34G>T), a homozygous TP53 splice-donor mutation (c.672+1G>A), and a heterozygous CDKN2A nonsense mutation (p.Trp110Ter, c.330G>A). Note that catalogue sources differ on KRAS zygosity: Cellosaurus, COSMIC, and DepMap annotate the G12C allele as heterozygous, and functional studies describing NCI-H1792 as carrying a single endogenous mutant KRAS allele support this [10], whereas some vendor documentation lists it as homozygous. The TP53 splice-site lesion was among the diverse p53 mutations catalogued across a large panel of NSCLC lines in an early characterisation study [3]. The cell line shows wild-type LKB1 expression [6] and retains intact RB-family protein expression [4], features that distinguish it from other commonly used NSCLC lines. NCI-H1792 is microsatellite-stable and is classified as European ancestry (North European 59.2%, South European 34.9%) based on genome-wide genotyping data [5].

Cell Culture Information

NCI-H1792 – low confluency

NCI-H1792 – high confluency

Advantages of NCI-H1792

NCI-H1792 occupies a unique niche among NSCLC cell lines because of its well-defined KRAS G12C mutation combined with wild-type LKB1 status and intact RB-family expression. This genetic combination makes it highly complementary to lines such as A549 Cells, which carry a different KRAS G12S allele and lack LKB1. The two lines are not isogenic — they derive from different patients — but the contrast between them has proven scientifically valuable: studies comparing LKB1 wild-type and mutant NSCLC lines have used NCI-H1792 as the wild-type reference to probe the LKB1–AMPK–mTOR signalling axis [6]. Pairing the two lines therefore provides a practical, if not genetically matched, contrast for mechanistic work on LKB1-dependent signalling.

The cell line's inclusion across multiple major multi-omics consortia — including the CCLE, the Cancer Dependency Map, and the COSMIC cell lines project — means that extensive reference datasets are publicly available. Researchers can immediately contextualise in-house drug-sensitivity, proteomic, or transcriptomic results against thousands of other cancer lines. Every batch of Cytion's NCI-H1792 Cells is released with a lot-specific Certificate of Analysis documenting STR authentication, mycoplasma testing, and post-thaw viability, so the exact figures for a given vial should be taken from the CoA supplied with that lot.

NCI-H1792 is also a validated model for three-dimensional tumour spheroid culture. The line has been shown to self-organise into structured spheroids when embedded in collagen scaffolds alongside cancer-associated fibroblasts, enabling realistic modelling of the tumour microenvironment and epithelial-to-mesenchymal transition [7]. This versatility means the line supports both classical 2D drug screening and more sophisticated 3D organotypic assays within the same laboratory workflow.

Limitations of NCI-H1792

Because NCI-H1792 was derived from a pleural effusion rather than primary tumour tissue, the biological properties of the line may reflect selection pressures associated with the metastatic microenvironment. Like all established cell lines, it lacks the stromal, immune, and vascular components present in vivo. Researchers studying tumour–stroma interactions must supplement single-line experiments with co-culture models or in vivo validation.

The homozygous TP53 splice-donor mutation in NCI-H1792 means that normal p53-dependent stress responses are absent. This limits the cell line as a model for studying wild-type p53 biology and may confound interpretation of apoptosis studies that rely on p53-mediated transcriptional activation. Investigators should be aware that drug-induced cell death in this line likely proceeds through p53-independent pathways, as demonstrated in studies examining Bcl-xL inhibition in combination with irradiation [8].

The CDKN2A lesion is a nonsense mutation (p.Trp110Ter) that truncates the p16^INK4a reading frame, so the line should not be treated as CDKN2A-proficient when designing or interpreting cell-cycle arrest experiments — particularly those involving CDK4/6 inhibition. In addition, published doubling-time estimates for NCI-H1792 differ appreciably between datasets (approximately 32.6 hours in one large-scale screen and 45 hours in another), so growth-rate-dependent assay windows, seeding densities, and endpoint timings should be established empirically in each laboratory rather than taken from a single literature value.

יישומים

גילוי תרופות וסינון טיפולי לאוסטאוסרקומה

U2OS הוא כלי עבודה עיקרי להערכת תרכובות חדשות ותרכובות שהוסבו לשימוש אחר כנגד אוסטאוסרקומה. מחקרים בדקו את הפעילות האנטי-גידולית של חומרים טבעיים וסינתטיים מגוונים בקו תאים זה. Curcin C, חלבון מסוג I המנטרל ריבוזומים המופק מזרעי Jatropha curcas לאחר הנבטה, הוכח כמעכב את התרבות תאי U2OS באמצעות אפופטוזיס בתיווך ROS, אוטופגיה ועיכוב בשלב S ובשלב G2/M, כאשר ההשפעה מיוחסת להפעלת מסלול JNK לצד עיכוב מסלול ERK; מחסל ה-ROS NAC ומעכב ה-JNK SP600125 הפחיתו כל אחד את התגובה, דבר התומך בשרשרת התגובות המוצעת [53]. מחקר המשך הראה כי העוצמה הגבוהה יותר של Curcin C ביחס ל-Curcin בתאי U2OS מוסברת ברובה על ידי אנדוציטוזה תלוית-קלטרין המתווכת על ידי LRP1, הזמינה ל-Curcin C אך לא ל-Curcin.

אלופרין, תוצר טבעי אלקלואידי, דיכא את השגשוג ואת היכולת הקלונוגנית של תאי האוסטאוסרקומה MG-63 ו-U2OS כאחד, גרם לאפופטוזיס כפי שאושר באמצעות ציטומטריית זרימה, ועיכב את הפלישה במבחני שריטה ו-Transwell, תוך ויסות כלפי מטה של MMP-2, MMP-9, PI3K ו-p-AKT1 [54]. מחקר זה הדגיש מסלולים מתכנסים מרובים שדרכם אלקלואידים טבעיים עשויים לפגוע בו-זמנית בצמיחה ובפוטנציאל הגרורתי. במחקר נפרד, הוכח כי המטבוליט של הממתיק הטבעי סטיביול מעכב את התרבות תאי U2OS באופן תלוי מינון וזמן; מחקר מכניסטי חשף עצירת מחזור התא בשלב G1 ומסלול אפופטוזיס מיטוכונדריאלי, כפי שמעיד היחס המוגבר בין Bax ל-Bcl-2 [55] — ממצאים המציבים את המטבוליטים הטבעיים כמועמדים למחקר בתחום המניעה הכימית של אוסטאוסרקומה.

חומצה טאנית חיזקה את ההשפעה הציטוטוקסית של ציספלטין בתאי U2OS, אך האינטראקציה התבררה כתלויה מאוד ביחס: סינרגיה נצפתה ביחסי חומצה טאניק לציספלטין של 90:10 ו-85:15, בעוד שיחסים של 75:25 ו-50:50 היו אנטגוניסטיים, וחומצה טאניק לבדה לא עיכבה באופן משמעותי את האוסטאובלסטים הנורמליים hFOB 1.19 [56]. לפיכך, כל אסטרטגיית רגישות המבוססת על פוליפנולים תלויה באופטימיזציה קפדנית של יחס המינונים ולא במתן משולב פשוט. באופן דומה, חומצה גאלית העצימה את מוות התאים הנגרם על ידי אולפריב והפחיתה את העמידות הנרכשת לאולפריב בתאי U2OS ובנגזרת עמידה לאולפריב (U2OS-PIR), תוך עיכוב האנגיוגנזה וויסות cPARP, Bcl-2 ו-Bax [57], ובכך הרחיבה את מגוון שילובי התרכובות הטבעיות הניתנות ליישום במחקר הטיפול באוסטאוסרקומה. הוכח כי לנבטיניב, מעכב רב-קינאז מאושר, גורם לשינויים הקשורים לפררופטוזיס בתאי U2OS ו-143B באמצעות ציר p-STAT3/p53/xCT, וחושף מנגנון חדש שבאמצעותו חומר זה עשוי לעכב את התקדמות האוסטאוסרקומה מעבר לתפקידו הקנוני כמעכב אנגיוגנזה [19]. אימונותרפיה המבוססת על תאי קילר טבעיים (NK) נבדקה מול פאנל של קווי תאים של אוסטאוסרקומה, כולל U2OS, כאשר ביטוי הליגנד של NKG2D נמצא בקורלציה עם יעילות ההרג המתווכת על ידי תאי NK, ואינטרלוקין-2 באיירוסול שיפר את פעילות תאי ה-NK הספציפית לאיבר in vivo [20].

סקר תרופות נרחב יותר לסרקומות, שהקיף 63 קווי תאים אנושיים ויותר מ-400 תרכובות אונקולוגיות, תיעד את פרופילי הרגישות לתרופות של U2OS לצד נתוני ביטוי גנים ומיקרו-רנ"א, ובכך סיפק מקור מידע פרמקוגנומי עשיר לתחום [21]. פרויקט "אנציקלופדיית קווי התאים הסרטניים" (Cancer Cell Line Encyclopedia) פורץ הדרך שילב נתוני ביטוי גנים, מספר עותקים וריצוף מכמעט 950 קווים, כולל U2OS, וקשר אותם לפרופילי רגישות לתרופות כדי לזהות סמנים ביולוגיים מנבאים לתגובה [15]. מחקר נוף פרמקוגנומי שבוצע לאחר מכן מיפה קשרים בין רגישות לתרופות לשינויים המונעים על ידי סרטן ביותר מ-1,000 קווי תאים שעברו אננוטציה, ובכך סיפק הקשר רחב יותר לתגובות של U2OS בתחום האונקולוגיה הרחב יותר [22].

ציר miR-16-1-3p/MDM2/p53 התגלה כגורם מווסת חשוב בתפוקת האיתות של TGF-β1 באוסטאוסרקומה. Xue et al. הוכיחו כי ביטוי-יתר של miR-16-1-3p הפחית באופן ניכר את הפוטנציאל הפרוליפרטיבי והקלונוגני של תאי U2OS, בעוד ששילובו עם טיפול ב-TGF-β חיזק מאוד את עצירת שלב G1 וכמעט ביטל את יכולת צמיחת הגידול [23]. באותו מחקר הוכח כי miR-16-1-3p עיכב את שינוי מבנה האקטין המושרה על ידי TGF-β ואת השינויים הקשורים למעבר אפיתל-מזנכימלי, וכי מתן משולב הגביר את הרגישות לציספלטין בתאי U2OS מסוג הבר והפחית את נפח גושי הגידול ואת הגרורות במודל קרום הקוריו-אלנטואיק של העוף, ובכך סיפק תובנה מכנית לגבי האופן שבו מיקרו-רנ"א זה מדכא את הזרוע הפרו-גרורתית של מסלול האיתות של TGF-β. הוכח כי שלפוחיות תאיות שמקורן באוסטאובלסטים (OB-EVs) משנות את התנהגות תאי האוסטאוסרקומה באופן התלוי בקו התאים: בתאי U2OS הם הפחיתו את הפעילות המטבולית (בפי 1.30) ואת ההתפשטות (בפי 1.70) תוך הגברת האפופטוזיס (בפי 1.15), בעוד שהתפשטות תאי MG-63 גדלה פי 4.9. פרופיל הטרנסקריפטומיקה הנלווה בוצע בתאי MNNG/HOS, שבהם 296 גנים באו לידי ביטוי באופן דיפרנציאלי, והמחברים מציעים את הובלת ה-miRNA כמנגנון שעשוי לתרום לכך, אך עדיין דורש אימות פונקציונלי [24]. תכנות מחדש מטבולי באוסטאוסרקומה נחקר באמצעות טרנסקריפטומיקה של תא בודד, ובמסגרת זו זוהה Stanniocalcin-2 (STC2) כרגולטור גליקוליטי מרכזי, שאומת תפקודית בתאי MG-63 ו-U2OS באמצעות ניתוח זרימה חוץ-תאית של Seahorse [25].

תיקון DNA, ויסות מחזור התא ותגובה לנזק ב-DNA

U2OS הוא אחד המודלים הנפוצים ביותר במחקר תיקון ה-DNA, בעיקר משום שרקע ה-p53 מסוג הבר שלו מאפשר לבחון את המגוון המלא של תגובות הנזק התלויות ב-p53. מחקר בקנה מידה גנומי מיפה את הטרנסקריפטום המווסת על ידי מחזור התא של U2OS, וזיהה 2,140 טרנסקריפטים המתבטאים באופן מחזורי, המתאימים ל-1,871 גנים ייחודיים על פני מחזורי תא סינכרוניים מרובים [52]. על ידי שילוב של ChIP-seq עבור גורם השעתוק G2/M FOXM1 עם נתוני ChIP-seq שפורסמו עבור E2F1, E2F4, E2F6, GABPA ומכלול DREAM, הראו החוקרים כי FOXM1 מפעיל בעוצמה רבה את הפרומוטורים של גנים בשלב G2/M ומפעיל רק באופן חלש את אלה המושרים בשלב S, וכי קבוצה מרכזית של גני מחזור התא המשותפים ל-U2OS ול-HeLa נקשרת על ידי גורמי שעתוק מרובים של מחזור התא. מאגר הנתונים קבע את U2OS כמודל אנושי שני, שאופיין באופן עצמאי, למיפוי הטרנסקריפטום של מחזור התא, והוא נותר מקור התייחסות נפוץ למחקרים בתחום ויסות הגנים של מחזור חלוקת התאים האנושי.

מוטציות של "רווח תפקוד" ב-PPM1D/Wip1 — הפוספטאז המנטרל את p53 — מייצרות Wip1 היפר-אקטיבי המקוצר בקצה ה-C-טרמינלי, ופוגעות בנקודת הבקרה G1 התלויה ב-p53 לאחר נזק ל-DNA; תאי U2OS נושאים אלל מקוצר כזה (p.Arg458Ter) בצורה הטרוזיגוטית [7] [61]. דבר זה הופך את U2OS למודל שימושי לחקר האופן שבו קיצורי Wip1 מעניקים יתרון צמיחה סלקטיבי על ידי הפחתת התגובה לנזק ל-DNA. השונות בין תאים בודדים בתגובה לנזק ל-DNA נמדדה כמותית בתאי U2OS שנחשפו ל-2 Gy של פוטונים; באמצעות השוואת מוקדי 53BP1 ו-γH2AX בגרעינים אחים של תאים דו-גרעיניים, Płódowska et al. הדגימו רעש סטוכסטי בין תאים בהיווצרות מוקדי תיקון, המשתלב עם נזק ל-DNA המופץ באופן אקראי, כאשר הרעש תורם 28% מהשונות הכוללת במוקדי 53BP1 ו-50% במוקדי γH2AX [26]. ניתוח חילופי כרומטידות אחיות בקווי תאים של סרקומה ברקמה רכה, כולל תאי U2OS כקבוצת ביקורת, אישר כי היווצרות אנדוגנית של γH2AX מתואמת עם חוסר יציבות גנומית ועשויה לנבא תגובות לטיפולים הפוגעים ב-DNA [27].

תאי U2OS שימשו לחקירת התרחבות חוזרת סומטית של CAG במחלת הנטינגטון. שיבוש גנטי של כיס הקשירה MSH3 Y245/K246 של MSH3, המיקום שבו מתרחשת קישור ה-IDL, הפחית באופן משמעותי את האינטראקציה עם ה-DNA וביטל את התרחבות החזרות בקו תאי U2OS המבטא אקסון 1 מוטנטי של HTT, וחסימה פרמקולוגית של אותו אתר הפחיתה את התרחבות החזרות בתאי U2OS, וחשוב מכך, האטה את ההתרחבות גם בנוירונים קוצניים בינוניים שמקורם בתאי iPSC של חולי מחלת הנטינגטון [28]. קו הנגזרות U2OS DR-GFP שימש באופן נרחב לניסויי תיקון באמצעות רקומבינציה הומולוגית, ונוצרו נגזרות נוק-אאוט מרובות — כולל נוק-אאוטים של RAD52, TBK1 ו-OPTN — כדי לנתח רכיבים ספציפיים במסלול התיקון, שכולן מקוטלגות כערך-משנה של CVCL_0042 [61]. מדכא הגידול TSC2 זוהה כמדכא גרגרי מתח; בפרסום מקדים המדווח על עבודה זו, הפחתה חלקית של TSC2 בתאי U2OS באמצעות siRNA לא גרמה להיווצרות גרנולות מתח ספונטניות, בניגוד לאובדן המוחלט שנצפה בפיברובלסטים עובריים של עכברים, מה שמבסס את TSC2 כגורם מווסת תלוי-סף של הרכבת גרנולות מתח [29]. בדיקות גנומיות נרחבות לאיתור מחיקות הומוזיגוטיות והפרעות בגנים של קומפלקס הקוטביות בפאנלים של קווי תאים סרטניים כללו גם נתונים מתאי U2OS, ותרמו לזיהוי גנים סרטניים רצסיביים וסימנים לאתרים שבירים [30] [31].

ביולוגיה יומית וויסות גנים

U2OS הפך למודל מוביל במחקר השעון הימתי של יונקים. התאים מפגינים מקצבים ימתיים יציבים ומתמשכים, והם משמשים באופן שגרתי עם גני שעון המבטאים לוקיפרז למדידת זוהר בזמן אמת. Burke et al. השתמשו בתאי U2OS המבטאים גני שעון עם רפורטרים של לוקיפרז כדי להראות שקפאין מאריך את מחזור השעון הביולוגי באופן תלוי-מינון, והוכיחו באמצעות ניתוח פרמקולוגי ודיכוי באמצעות siRNA כי איתות קולטני אדנוזין — ולא פעילות קולטני ריאנודין או פוספודיאסטראז — אחראי לאפקט [59]. אותה מערכת תומכת בסינון כימי בקנה מידה גדול: סינון בתפוקה גבוהה של תרופות קיימות בתאי U2OS מצא שכ-5% שינו את המחזור הימתי, זיהה את דהידרואפיאנדרוסטרון (DHEA) כתרכובת המקצרת את המחזור, והצביע על מעורבותם של ABL1, ABL2 וקינאז BCR בוויסות המחזור [60]. תכונות אלו נוצלו בהרחבה כדי לאפיין את המנגנונים המולקולריים השולטים בלולאת המשוב המרכזית של שעתוק-תרגום של BMAL1/CLOCK ואת האינטראקציות שלה עם מסלולים אונקוגניים.

בפרסום מקדים שפורסם לאחרונה נחקרה האופי הימתי האנדוגני של c-MYC בתאי U2OS. באמצעות יצירת רפורטר ל-c-MYC והשוואת שלב התנודה שלו לרפורטרים של BMAL1 ו-PER2, דיווחו Kalyanaraman et al. כי הפרומוטור של c-MYC מתנודד בקצב קבוע בתאי U2OS — קו תאים בעל רמות MYC נמוכות מטבעו — ומתנודד מחוץ לשלב ביחס לרכיבי השעון המרכזיים [32]. מודל חישובי שנבנה על בסיס ממצאים אלה הצביע על כך ש-MYC פועל כגורם המשבש את השעון, אשר תזמונו ממזער את השפעתו השלילית על שמירת הזמן הימתי — ממצא בעל השלכות על ההבנה כיצד ביטוי-יתר של MYC אונקוגני משבש את הפיזיולוגיה הימתית. כמאמר טרום-פרסום, מחקר זה טרם עבר ביקורת עמיתים. עם זאת, הוא מדגים את התאמתו של קו התאים U2OS לחקירה בו-זמנית של תפקוד אונקוגן ושל ויסות יממתי.

U2OS הוא שלילי לטלומראז ושומר על הטלומרים שלו באמצעות הארכת טלומרים חלופית (ALT), המנגנון המבוסס על רקומבינציה שתועד לראשונה בקבוצת משנה של גידולים ובקווי תאים שמקורם בגידולים על ידי Bryan et al. [58]. דבר זה הופך אותו למודל סטנדרטי למחקר ALT, מנגנון הפועל בתת-קבוצה של סוגי סרטן, כולל אוסטאוסרקומות. הקו משמש לעתים קרובות גם במחקרים על הדינמיקה של שינוי ההיסטונים, הארכיטקטורה הגרעינית וארגון הכרומטין, תוך ניצול גרעיניו הגדולים והנגישות האופטית שלו. נגזרות של היסטונים ונקבוביות גרעיניות המסומנות בפלואורסצנט — כולל U2OS EGFP-H2B וקווי NUP96 מרובים המסומנים ב-CRISPR, הנגזרים מ-U2OS — אפשרו הדמיה כמותית של תהליכי כרומטין ותחבורה גרעינית ברזולוציה מרחבית גבוהה [61].

אנדוציטוזה ותעבורה תאיית

U2OS התבלט כמודל סטנדרטי לחקר אנדוציטוזה בתיווך קלאתרין (CME) ופעילות GTPase של דינמין, הודות לפעילות הפנמת הקולטנים החזקה שלו ולהתאמתו לניסויי CME כמותיים מבוססי פלואורסצנציה, המודדים את ספיגת הטרנספרין-Alexa594. סדרה של תרכובות סולפונידין — אריל-סולפונאמידים הנגזרים מאנלוגים של דנסיל-קדברין — אופיינו כמעכבי דינמין I ודינמין II תחרותיים ל-GTP, תוך שימוש בתאי U2OS כפלטפורמה העיקרית לבדיקת CME [33]. ניתוח קינטי של מייקליס-מנטן במערכת זו אישר את מנגנון העיכוב, והאנלוגי החזק ביותר הפגין גם פעילות נוגדת פרכוסים במודלים של בעלי חיים, מה שמציב את בדיקות ה-CME המבוססות על תאי U2OS ככלי תרגומי לגילוי תרופות נוירולוגיות.

בנפרד, נבדקה פעילות עיכוב ה-CME של הבולינקווינון — ססקוויטרפן הידרוקסיקונון שמקורו בים — ושל אנלוגים נפטוקווינוניים קשורים בתאי U2OS, כאשר אופטימיזציה מבנית המונחית על ידי תיאוריית פונקציונליות הצפיפות הניבה אנלוגים בעלי עוצמה משופרת באופן משמעותי הן כנגד דינמין GTPase והן כנגד CME [34]. מחקרים אלה ממחישים כיצד בדיקות CME המבוססות על תאי U2OS משמשות כפלטפורמה רגישה וניתנת לשחזור למחקרי יחסי מבנה-פעילות של מעכבי אנדוציטוזה. הביטוי העקבי של הקולטנים בקו תאים זה וקינטיקת הפנמה הצפויה הופכים אותו למערכת תאים מועדפת למחקר מסוג זה.

גורלם של אוליגונוקלאוטידים אנטי-סנס (ASOs) לאחר ספיגתם לתא נערך מעקב בתאי U2OS באמצעות מיקרוסקופיה של תאים חיים, מדידות pH יחסיות ומיקרוסקופיה אלקטרונית סורקת תלת-ממדית עם קרן יונים ממוקדת. בפרסום מקדים המדווח על עבודה זו, Sitarska et al. הראו כי אפילו בתנאים שבהם רמת ה-RNA היעד פחתה ביותר מ-90%, פחות מ-4% מה-ASOs שהופנמו הגיעו לגרעין, וכי ה-ASOs הצטברו באנדוזומים מאוחרים, באנדוליזוזומים ובליזוזומים, שם גרמו לנטרול לומניאלי ללא גיוס גלקטין-3 או קרע בקרום המגביל [35]. החוקרים מציעים כי בריחה פרודוקטיבית מתרחשת דווקא בשלב מוקדם יותר של האנדוציטוזה, ככל הנראה באנדוזומים מוקדמים או באנדוזומים ממוחזרים. תאי U2OS שימשו גם בבדיקת הפעלת GLP-1R — קו תאי U2OS המבטא ביוסנסורים מסוג Nomad הרגישים ל-cAMP — כדי להעריך את ההשפעות המטבוליות של תמצית ברגמוט המנוסחת כפוספוליפיד, מה שהדגים את התועלת של הקו כפלטפורמה מהונדסת לביטוי קולטנים לצורך פרמקולוגיה של תוצרים טבעיים [36]. טכנולוגיית הסיבריד לחקר מוטציות ב-DNA המיטוכונדריאלי שודרגה באמצעות אימות נגזרות HCT116, HT1080 ו-U2OS נטולות mtDNA (ρ0) שפותחו לאחרונה, כקווי תאים מקבלים ליצירת סיברידים טרנס-מיטוכונדריאליים [37].

פרוטאומיקה, גנומיקה ופלטפורמות רב-אומיקות

U2OS שימש כקו תאים מרכזי ביוזמות פרוטאומיקה בקנה מידה גדול. הפרופיל הפרוטאומי הייעודי הראשון של U2OS נוצר על ידי Niforou et al. באמצעות אלקטרופורזה בג'ל דו-ממדי בשילוב עם ספקטרומטריית מסות MALDI: כ-3,000 כתמים נחתכו משני ג'לים של 2-DE ונותחו, מה שהוביל לזיהוי של 237 תוצרי גנים נבדלים, ביניהם 11 פרוטו-אונקוגנים הקשורים למצב הסרטני של הקו [16]. מחקרים עוקבים המבוססים על ספקטרומטריית מסה כימתו את הפרוטאום המוחלט של קו תאים זה בשלב הביניים ובמיטוזה — המתואר בפרסום כקו תאים אנושי הנמצא בשימוש נפוץ ומוקצה ל-U2OS ב-Cellosaurus — והראו ביטוי של לפחות כ-10,000 חלבונים המשתרעים על פני שבעה סדרי גודל בשפע התאי, עד 20 מיליון עותקים לכל תא [38] [61]. פרוטאומיקה השוואתית בין 11 קווי תאים נפוצים הראתה כי U2OS חולק גרעין של חלבונים הבאים לידי ביטוי בכל מקום, תוך שהוא מפגין שונות ספציפית לסוג התא בתתי-קבוצות פונקציונליות [39].

פרוטאומיקה בקנה מידה גדול של פני התא, תוך שימוש בטכנולוגיית Cell Surface Capture, קטלגה את ה-surfaceome של U2OS לצד 40 סוגי תאים אנושיים אחרים (41 סוגי תאים אנושיים ו-31 סוגי תאים של עכברים בסך הכל), ובכך סיפקה משאב לזיהוי מטרות פני-תאיות הנגישות מבחינה פרמקולוגית [40]. מחקרי טיפוס HLA וחיזוי ניאו-אפיטופים שילבו את U2OS כדי לתמוך בפיתוח מטרות לאימונותרפיה של סרטן [41] [42]. אפיון מערך החלבונים בשלב ההפוך של למעלה מ-650 קווי תאים סרטניים כלל את U2OS, והדגים כי נתוני הפוספופרוטאומיקה מספקים כוח חיזוי לרגישות לתרופות מעבר לזה הזמין ממדידות mRNA בלבד [43]. המפה הפרוטאומית הפאן-סרטנית, המכסה 949 קווי תאים, שילבה עוד יותר את נתוני הפרוטאומיקה של U2OS עם בדיקות חיוניות CRISPR ונתוני תגובה לתרופות, וחשפה אלפי סמנים ביולוגיים חלבוניים המעידים על פגיעות לסרטן [44].

אפיון ברמת הטרנסקריפטום של 675 קווי תאים סרטניים באמצעות ריצוף RNA קטלג מיזוג גנים, חתימות מוטציות וביטוי רצפים לא-אנושיים ב-U2OS [45]. אפיון CCLE מהדור הבא הרחיב את הפרופיל כך שיכלול נתוני מתילציה של DNA, שינוי היסטונים, ביטוי microRNA ונתוני ספליסינג של RNA ב-1,072 קווים, כאשר U2OS תרם לניתוחים אינטגרטיביים של מאפיינים מולקולריים העומדים בבסיס התגובות לתרופות [46]. פרוטאומיקה כמותית של פאנל ה-CCLE זיהתה הפרעה בוויסות מסלולים ברמת החלבון, אשר לא הייתה ניכרת מנתוני הגנום או הטרנסקריפטום בלבד [47]. שילוב של "צביעת תאים" (Cell Painting) עם פרופיל פרוטאומי תרמי בתאי U2OS הדגים אסטרטגיה עוצמתית להסקת מנגנון הפעולה של תרופות, באמצעות שילוב של פרופיל מורפולוגי עם זיהוי בלתי מוטה של חלבונים יעד [17]. מערכי הנתונים הפרוטאומיים של U2OS כפופים גם לבקרת איכות ברמת הווירומה: פותח תהליך עבודה של פרוטאומיקה זנו-פרוטאומית לזיהוי לא ממוקד של חלבונים נגיפיים בנתוני הפרוטאומיקה, כצעד סינון כללי, כאשר המחברים ממליצים לבדוק כל מערך נתונים פרוטאומי תאי לנוכחות חלבונים שאינם אנושיים לפני פרסומו [48]. ניתוח אפיגנומי אינטגרטיבי של אוסטאוסרקומה, המשלב את תאי U2OS, זיהה 350 גנים עם חריגות גנטיות ואפיגנטיות תואמות, ובכך קידמה את ההבנה של הנוף הרגולטורי השולט בהתקדמות הגידול העצם [49]. ביטוי החלבונים במיקרו-מערך תאים נבדק גם הוא באמצעות תאי U2OS שהוטמעו במטריצות אגרוז, מה שאפשר פרופיל סימולטני של קווי תאים מרובים במתכונת של מיקרו-מערך רקמות [50]. תגובות סמן מוקדמות של תאי U2OS לתמציות של שתל עצם זר המצופה בחומצה היאלורונית אופיינו באמצעות qRT-PCR: RUNX2 עבר עלייה ברגולציה פי 2.61 (p = 0.01), בעוד שלא דווח על השפעה משמעותית עבור COL1A1, וההבדלים שנצפו בפעילות המטבולית לא נותרו מובהקים לאחר תיקון FDR [51]. המחברים מתארים את המחקר כחקירה ראשונית וקוראים לאישורו בתאים ראשוניים ובמודלים in vivo.

מסקנה

U2OS (CVCL_0042) הוא קו תאים אנושי של אוסטאוסרקומה בעל גמישות יוצאת דופן, אשר תרם להתקדמות מהותית במגוון תחומים, בהם מחקר גידולים בעצמות, ביולוגיה של תיקון ה-DNA, מדע המקצב הימתי, פרמקולוגיה של אנדוציטוזה ופרופילומיקה בקנה מידה גדול. הרקע הגנטי מסוג הבר (wild-type) של TP53, המורפולוגיה האפיתלית הדבקה, זמן הכפלה מהיר, והאפיון המולטי-אומיקי המעמיק הופכים אותו למודל ניסויי הנתמך היטב באופן יוצא דופן. החל ממחקרי טיפוס HLA מוקדמים ועד לסינונים פונקציונליים עכשוויים מבוססי CRISPR ופרופיל תרופות בשיטת Cell Painting, U2OS התאים את עצמו באופן רציף לצורכי קהילת המחקר הביו-רפואי. חוקרים המחפשים מודל אמין ומבוסס על תיעוד נרחב לביולוגיה של אוסטאוסרקומה, ויסות מחזור התא, תגובה לנזק ב-DNA או סינון תרכובות בתפוקה גבוהה, ימצאו ב-U2OS כלי חיוני. עיינו במפרט המלא או הזמינו תאי U2OS ישירות באתר cytion.com.

פרסומים מרכזיים

1. Pontén J, Saksela E (1967) שני קווי תאים מבוססים במבחנה שמקורם בגידולים מזנכימליים אנושיים. International journal of cancer. PMID: 6081590
2. Fogh J (1986) קווי תאים של גידולים אנושיים למחקר הסרטן. Cancer investigation. PMID: 3518877
3. Fogh J, Wright WC, Loveless JD (1977) היעדר זיהום בתאי HeLa ב-169 קווי תאים שמקורם בגידולים אנושיים. כתב העת של המכון הלאומי לסרטן. PMID: 833871
4. Espmark JA, Ahlqvist-Roth L, Särne L (1978) טיפוס רקמתי של תאים בתרבית. III. אנטיגנים HLA של קווי תאים אנושיים מבוססים. אנטיגנים רקמתיים. PMID: 77569
5. Pollack MS, Heagney SD, Livingston PO (1981) ביטוי אלו-אנטיגנים HLA-A, B, C ו-DR ב-46 קווי תאים של גידולים אנושיים בתרבית. Journal of the National Cancer Institute. PMID: 7017212
6. Pautke C, Schieker M, Tischer T (2004) אפיון קווי תאי אוסטאוסרקומה MG-63, Saos-2 ו-U-2 OS בהשוואה לאוסטאובלסטים אנושיים. מחקר נגד סרטן. PMID: 15736406
7. Kleiblova P, Shaltiel IA, Benada J (2013) מוטציות של רווח תפקודי ב-PPM1D/Wip1 פוגעות בנקודת הבקרה G1 התלויה ב-p53. כתב העת לביולוגיה תאית. PMID: 23649806
8. Ozaki T, Neumann T, Wai D (2003) שינויים כרומוזומליים בקווי תאים של אוסטאוסרקומה, שהתגלו באמצעות היברידיזציה גנומית השוואתית וקריוטיפ רב-צבעי. גנטיקה וציטוגנטיקה של הסרטן. PMID: 12645653
9. Selvarajah S, Yoshimoto M, Maire G (2007) זיהוי מיקרו-חריגות נסתרות באוסטאוסרקומה באמצעות היברידיזציה גנומית השוואתית במערך אוליגונוקליאוטידים ברזולוציה גבוהה. גנטיקה של סרטן וציטוגנטיקה. PMID: 17981215
10. Ottaviano L, Schaefer KL, Gajewski M (2010) אפיון מולקולרי של קווי תאים נפוצים במחקר גידולי עצם: מאמץ פאן-אירופי במסגרת EuroBoNet. גנים, כרומוזומים וסרטן. PMID: 19787792
11. Masuda H, Miller C, Koeffler HP (1987) שינוי בסדר הגנים של p53 בסרקומות אוסטאוגניות אנושיות. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. PMID: 2823272
12. Diller L, Kassel J, Nelson CE (1990) p53 מתפקד כחלבון לבקרת מחזור התא בסרקומות אוסטאוגניות. ביולוגיה מולקולרית ותאית. PMID: 2233717
13. Mohseny AB, Machado I, Cai Y (2011) אפיון תפקודי של קווי תאים של סרקומה אוסטאוגנית מספק מודלים מייצגים לחקר המחלה בבני אדם. Laboratory investigation; כתב עת לשיטות טכניות ופתולוגיה. PMID: 21519327
14. Müller CR, Paulsen EB, Noordhuis P (2007) פוטנציאל לטיפול בליפוסרקומות באמצעות האנטגוניסט ל-MDM2, Nutlin-3A. כתב העת הבינלאומי לסרטן. PMID: 17354236
15. Barretina J, Caponigro G, Stransky N (2012) אנציקלופדיית קווי התאים הסרטניים מאפשרת בניית מודלים לחיזוי רגישות לתרופות נגד סרטן. Nature. PMID: 22460905
16. Niforou KM, Anagnostopoulos AK, Vougas K (2008) פרופיל הפרוטאום של קו התאים U2OS של אוסטאוסרקומה אנושית. גנומיקה ופרוטאומיקה של הסרטן. PMID: 18359981
17. Johansson C, Johansson M, Kasi PB (2026) צביעת תאים ופרופיל פרוטאומי תרמי להסקת מסקנות לגבי מטרות תרופתיות ומנגנון הפעולה. Molecular systems biology. PMID: 42141265
18. Yu M, Selvaraj SK, Liang-Chu MM (2015) משאב לאימות קווי תאים, תיוג ובקרת איכות. Nature. PMID: 25877200
19. יאנג סי, מא י, שן ו' (2026) לנבטיניב גורם לשינויים הקשורים לפררופטוזיס בתאי אוסטאוסרקומה, תוך מעורבות ציר p-STAT3/p53/xCT. Frontiers in oncology. PMID: 42294277
20. Guma SR, Lee DA, Yu L (2014) טיפול בתאי קילר טבעיים ואינטרלוקין-2 באירוסול לטיפול בגרורות ריאתיות של אוסטאוסרקומה. Pediatric blood & cancer. PMID: 24136885
21. Teicher BA, Polley E, Kunkel M (2015) סריקת קווי תאים של סרקומה לתרופות אונקולוגיות וחומרים ניסיוניים מזהה דפוסים הקשורים לביטוי גנים ומיקרו-רנ"א. Molecular Cancer Therapeutics. PMID: 26351324
22. Iorio F, Knijnenburg TA, Vis DJ (2016) סקירה כללית של אינטראקציות פרמקוגנומיות בסרטן. Cell. PMID: 27397505
23. Xue W, Wang Y, Smirnova AV (2026) miR-16-1-3p מדכא את השגשוג והפלישה באמצעות ציר MDM2-p53 במסלול האיתות של TGF-β1 באוסטאוסרקומה. טיפול מולקולרי. אונקולוגיה. PMID: 42318056
24. Giacchi L, Ucci A, Zelli V (2026) השפעת שלפוחיות תאיות שמקורן באוסטאובלסטים על הפרופיל הטרנסקריפציוני של תאי אוסטאוסרקומה: תפקידם של miRNA המועברים. Biomedicines. PMID: 42193365
25. Hu X, Wang Q, Lin S (2026) טרנסקריפטומיקה של תא בודד חושפת הטרוגניות גליקוליטית ומזהה את STC2 כגורם מפתח בתכנות מחדש מטבולי באוסטאוסרקומה. ביוכימיה מולקולרית ותאית. PMID: 42166004
26. Płódowska M, Drzazga D, Węgierek-Ciuk A (2026) הערכת השונות בתגובת הנזק ל-DNA של תאים אנושיים בודדים שנחשפו לקרינת פוטונים. קרינה וביופיזיקה סביבתית. PMID: 42301301
27. Salawu A, Wright K, Al-Kathiri A (2018) חילופי כרומטידים אחים וחוסר יציבות גנומית בסרקומות של רקמות רכות: השלכות פוטנציאליות על התגובה לטיפולים הפוגעים ב-DNA. Sarcoma. PMID: 29853780
28. Goold R, Donaldson J, Gidney F (2026) שיבוש גנטי או פרמקולוגי של כיס הקשירה של MSH3 Y245/K246 IDL מאט את התרחבות החזרות של CAG. NAR רפואה מולקולרית. PMID: 42317610
29. Ma Y, Farny NG (2026) TSC2 הוא מדכא של גרגרי לחץ. bioRxiv. טרום-פרסום — לא עבר ביקורת עמיתים. PMID: 42239325
30. Bignell GR, Greenman CD, Davies H (2010) סימנים של מוטציה וברירה בגנום הסרטני. Nature. PMID: 20164919
31. Rothenberg SM, Mohapatra G, Rivera MN (2010) סריקה גנומית רחבה של מיקרו-מחיקות מגלה שיבוש בגנים של קומפלקס הקוטביות בסוגים שונים של סרטן בבני אדם. Cancer research. PMID: 20215515
32. Kalyanaraman B, Ganesh D, Kunte VA (2026) c-MYC עובר שעתוק באופן יממתי ופועל כמשבש שעון, שתזמונו ממזער את השפעותיו. bioRxiv. טרום-פרסום — לא עבר ביקורת עמיתים. PMID: 42244582
33. ג'ונס נ.ס., רוברטסון מ.ג'., אודל ל.ר. (2026) תרכובות סולפונאדין: סוג של אריל-סולפונאמידים המעכבים את ה-GTPase של דינמין ואת האנדוציטוזה המתווכת על ידי קלאתרין, והם בעלי פעילות נוגדת פרכוסים במודלים של בעלי חיים. ACS Chemical Biology. PMID: 42313002
34. O'Brien NS, Ghods A, Xue J (2025) מבולינקווינון, ססקוויטרפן הידרוקסיקווינון ימי, לנפתוקווינונים בעלי השפעות מעכבות על קלאתרין. RSC medicinal chemistry. PMID: 41884311
35. Sitarska E, Saminathan A, Scanavachi G (2026) אוליגונוקליאוטידים אנטי-סנס "עירומים" נותרים מבודדים בתוך האנדוליזוזומים למרות נזק מושרה לקרום. bioRxiv. טרום-פרסום — לא עבר ביקורת עמיתים. PMID: 42182263
36. חאן א', מלה ר.מ., וילאסה פ' (2026) הערכה במבחנה של הפעילות הקשורה ל-GLP-1R של תמצית ברגמוט בתכשיר פוספוליפידים סטנדרטי ובר-קיימא. Biomedicines. PMID: 42193436
37. Weaver L, Alexeyev MF (2026) שיטה משופרת ליצירת צייברידים טרנס-מיטוכונדריאליים. Cells. PMID: 42193905
38. Beck M, Schmidt A, Malmstroem J (2011) הפרוטאום הכמותי של קו תאים אנושי. Molecular systems biology. PMID: 22068332
39. Geiger T, Wehner A, Schaab C (2012) ניתוח פרוטאומי השוואתי של 11 קווי תאים נפוצים מגלה ביטוי נרחב אך משתנה של מרבית החלבונים. Molecular & cellular proteomics. PMID: 22278370
40. Bausch-Fluck D, Hofmann A, Bock T (2015) אטלס חלבוני פני השטח של התא, הנגזר מספקטרומטריית מסה. PloS one. PMID: 25894527
41. Boegel S, Löwer M, Bukur T (2014) קטלוג של סוגי HLA, ביטוי HLA ומועמדים לניאו-אפיטופים בקווי תאים סרטניים אנושיים. Oncoimmunology. PMID: 25960936
42. Scholtalbers J, Boegel S, Bukur T (2015) TCLP: קטלוג מקוון של קווי תאי סרטן המשלב סוג HLA, ניאו-אפיטופים חזויים, ביטוי נגיפי וגני. Genome medicine. PMID: 26589293
43. Li J, Zhao W, Akbani R (2017) אפיון קווי תאים סרטניים אנושיים באמצעות מערכי חלבונים בפאזה הפוכה. Cancer cell. PMID: 28196595
44. Gonçalves E, Poulos RC, Cai Z (2022) מפת פרוטאומיקה פאן-סרטנית של 949 קווי תאים אנושיים. Cancer Cell. PMID: 35839778
45. Klijn C, Durinck S, Stawiski EW (2015) דיוקן טרנסקריפציוני מקיף של קווי תאים סרטניים אנושיים. Nature biotechnology. PMID: 25485619
46. Ghandi M, Huang FW, Jané-Valbuena J (2019) אפיון מהדור הבא של אנציקלופדיית קווי התאים הסרטניים. Nature. PMID: 31068700
47. Nusinow DP, Szpyt J, Ghandi M (2020) פרוטאומיקה כמותית של אנציקלופדיית קווי תאי הסרטן. Cell. PMID: 31978347
48. צ'רנוברובקין א.ל., זובארב ר.א. (2014) זיהוי חלבונים נגיפיים בקווי תאים אנושיים באמצעות פרוטאומיקה זנו-פרוטאומית: ביטול התירוץ התקף האחרון לאי-בדיקת כל מאגר נתונים של פרוטאום תאי לנוכחות חלבונים נגיפיים. PloS one. PMID: 24618588
49. Kresse SH, Rydbeck H, Skårn M (2012) ניתוח אינטגרטיבי חושף קשרים בין שינויים גנטיים ואפיגנטיים באוסטאוסרקומה. PloS one. PMID: 23144859
50. Andersson AC, Strömberg S, Bäckvall H (2006) ניתוח ביטוי חלבונים במיקרו-מערך תאי: כלי לפרוטאומיקה מבוססת נוגדנים. The journal of histochemistry and cytochemistry. PMID: 16957166
51. Mayer Y, Abu Sada H, Zigdon Giladi H (2026) תגובות מוקדמות של סמנים אוסטאוגניים וסטרומליים בקווי תאים דמויי אוסטאובלסטים ותאי סטרומה של מח עצם להשתלת עצם זנוגנית מצופה בחומצה היאלורונית: ניתוח חקרני במבחנה. כתב העת לרפואת שיניים. PMID: 42187668
52. גרנט ג.ד., ברוקס ל' השלישי, ג'אנג ש' (2013) זיהוי גנים המווסתים על ידי מחזור התא, המתבטאים באופן מחזורי בתאי U2OS, והוויסות שלהם על ידי גורמי השעתוק FOXM1 ו-E2F. ביולוגיה מולקולרית של התא. PMID: 24109597
53. Wang F, Wu P, Qin S (2021) Curcin C מעכב את התרבות קו התאים U2OS של אוסטאוסרקומה באמצעות אפופטוזיס המושרה על ידי ROS, אוטופגיה ועצירת מחזור התא באמצעות הפעלת מסלול האיתות JNK. כתב העת הבינלאומי למקרומולקולות ביולוגיות. PMID: 34896468
54. Chen S, Jin Z, Dai L (2017) אלופרין גורם לאפופטוזיס ומעכב פלישה בתאי אוסטאוסרקומה אנושיים מסוג MG-63 ו-U2OS. רפואה ביולוגית ופרמקותרפיה. PMID: 29080457
55. Chen JM, Zhang J, Xia YM (2018) המטבוליט של הממתיק הטבעי סטיביול מעכב את התרבות קו התאים U2OS של אוסטאוסרקומה אנושית. מכתבי אונקולוגיה. PMID: 29552164
56. קאסיראם MZ, האפידין H, עבדוללה H (2022) חומצה טאנית מחזקת את השפעת הציספלטין על התרבות התאים ואפופטוזיס בקו תאים של אוסטאוסרקומה אנושית (U2OS). Pharmacological reports. PMID: 34652600
57. Erdogan MK, Usca AB (2025) חומצה גאלית מגבירה את מוות התאים המושרה על ידי אולפריב ומפחיתה את העמידות לאולפריב בקו התאים U2OS של אוסטאוסרקומה אנושית. Current issues in molecular biology. PMID: 39996825
58. Bryan TM, Englezou A, Dalla-Pozza L (1997) ראיות למנגנון חלופי לשמירה על אורך הטלומרים בגידולים אנושיים ובקווי תאים שמקורם בגידולים. Nature medicine. PMID: 9359704
59. Burke TM, Markwald RR, McHill AW (2015) השפעות הקפאין על השעון הימתי האנושי in vivo ו-in vitro. Science Translational Medicine. PMID: 26378246
60. Tamai TK, Nakane Y, Ota W (2018) זיהוי של מווסתי השעון הימתי מתוך תרופות קיימות. EMBO Molecular Medicine. PMID: 29666146
61. Cellosaurus. U2OS (CVCL_0042). SIB Swiss Institute of Bioinformatics. זמין בכתובת: https://www.cellosaurus.org/CVCL_0042 (נצפה ב-11 באוגוסט 2026)