Células HaCaT – Explorando a biologia da pele e suas doenças
As células HaCaT são derivadas de queratinócitos epidérmicos humanos e são comumente utilizadas para explorar a homeostase epidérmica e as patologias associadas. Essas células são consideradas queratinócitos humanos imortalizados espontaneamente, o que é digno de nota, pois foram derivadas de queratinócitos da pele normal sem passar por crises ou retardo de crescimento. Essa origem única confere às células HaCaT um conjunto de propriedades genéticas e de crescimento que diferem de outras linhagens celulares. Apesar de apresentarem um fenótipo transformado in vitro, com propriedades clonogênicas em ágar ou plástico, a linhagem celular HaCaT permanece não tumorigênica. Por ser a primeira linha celular epitelial estável proveniente da pele humana adulta que apresenta diferenciação normal, as células HaCaT são uma ferramenta valiosa para investigar a regulação da queratinização em células humanas. Essas células têm uma ampla gama de aplicações devido à sua capacidade de proliferar e se diferenciar efetivamente in vitro.
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- Cytion — Encomende HaCaT
- Características das células HaCaT
- Características genéticas e origem das células HaCaT
- Como colher células HaCaT em 5 passos simples
- Aplicações das células HaCaT
- Vídeos em destaque: Explorando o mundo das células HaCaT
Características das células HaCaT
As células HaCaT podem ser cultivadas em condições de baixo teor de cálcio e apresentam uma aparência fusiforme, sem junções apertadas entre as células, assim como as células primárias mantidas nessas mesmas condições. Na epiderme normal, os queratinócitos se desenvolvem a partir de células-tronco na camada basal e avançam pelas camadas espinhosa e granular antes de atingirem a camada córnea e descamarem para o ambiente. Esse equilíbrio rigidamente regulado entre proliferação e descamação resulta em uma renovação ou troca completa a cada 28 dias, um processo complexo conhecido como queratinização. Esse processo é altamente regulado e envolve mudanças marcantes na expressão gênica, no desenho estrutural e na atividade enzimática. Para análises in vitro e in vivo, as células HaCaT devem manter as queratinas epidérmicas características das camadas diferenciadas das células da epiderme humana, que são essenciais para manter a integridade estrutural e a resiliência da pele. Embora possam ocorrer alterações cromossômicas sequenciais nas células HaCaT, elas podem não estar associadas a problemas significativos de diferenciação e, em vez disso, demonstram a transformação espontânea de queratinócitos humanos adultos in vitro.
Características genéticas e origem das células HaCaT
As células HaCaT são uma linhagem celular de queratinócitos humanos imortalizados espontaneamente, originária da pele adulta e representando uma via evolutiva única. Essas células apresentam mutações em ambos os alelos do gene p53, o que é típico de mutações induzidas pela radiação UV [3,4]. Além disso, presume-se que as células HaCaT tenham sido geradas por mutações no gene supressor de tumor p53, seguidas pela perda de genes de senescência [5].
O gene supressor de tumor p53, conhecido por seu papel no reparo do DNA e como guardião do genoma, induz a resposta da pele humana aos danos no DNA [4]. Observou-se que as células HaCaT perderam parcialmente seu mecanismo de proteção contra danos ao DNA devido à mutação in vivo do gene p53, tornando-as suscetíveis ao acúmulo de alterações citogenéticas em resposta a temperaturas elevadas de cultura. Outro mecanismo de imortalização das células HaCaT envolve o aumento da atividade da enzima telomerase [7]. Em células normais, os telômeros encurtam continuamente a cada divisão celular até que se alcance a senescência celular. A telomerase é um complexo enzimático celular especializado com atividade de transcriptase reversa que mantém o comprimento dos telômeros estável. Em contraste, as células HaCaT apresentam um aumento significativo da atividade da telomerase, resultando em comprimento dos telômeros bem mantido. Essas observações confirmam o papel da telomerase no processo de imortalização das células HaCaT.
Foram identificadas três translocações cromossômicas específicas que resultam na perda de uma cópia dos braços cromossômicos 3p, 4p e 9p, no ganho de 9q e na formação de isocromossomos. A perda do braço curto do cromossomo 3p pode levar à perda de genes de senescência e à imortalização das células HaCaT [8]. As células HaCaT são hipodiplóides e possuem cromossomos marcadores distintos e estáveis, representando sua origem monoclonal. As características e a origem da linhagem celular HaCaT foram confirmadas por meio de impressão digital de DNA com marcadores minissatélites hipervariáveis [3-6].
Como colher células HaCaT em 5 passos simples
- Remova o meio de cultura e lave as células aderentes utilizando 3 a 5 mL de PBS sem cálcio e magnésio para frascos T25 ou 5 a 10 mL para frascos T75.
- Adicione 1 a 2 mL de solução de EDTA a 0,05% recém-preparada por frasco T25, ou 2,5 mL por frasco T75, garantindo que toda a camada celular esteja coberta, e incube a 37 °C por 10 minutos.
- Adicione 1 mL de solução de tripsina/EDTA (0,05%/0,025%) preparada na hora por frasco T25, ou 2,5 mL por frasco T75, garantindo novamente a cobertura completa da camada celular. As células devem se desprendê-las em 1 a 2 minutos.
- Interrompa a atividade da tripsina adicionando um meio de cultura celular contendo FBS.
- Transfira as células para novos frascos contendo meio de cultura celular fresco.
Aplicações das células HaCaT
As células HaCaT são uma ferramenta valiosa para o estudo de queratinócitos [9]. Essas células imortais funcionam como células preneoplásicas e podem fornecer insights sobre as alterações envolvidas na transformação maligna e neoplásica [10]. Culturas de células HaCaT em monocamada são essenciais para aplicações de análise de toxicidade celular e cicatrização de feridas in vitro. As células HaCaT também podem ser utilizadas para avaliar a toxicidade cutânea causada por diversos agentes e processos neoplásicos ou inflamatórios. Elas podem ser empregadas para analisar diferentes mecanismos de reações alérgicas cutâneas, os efeitos das espécies reativas de oxigênio e a irradiação por UV. Quando estimuladas, as células HaCaT podem se diferenciar e expressar marcadores de diferenciação específicos, como a involucrina, K14 e K10. As células HaCaT também são comumente utilizadas como modelo para o estudo da fisiopatologia da homeostase epidérmica [6].
HaCaT cells retain their capacity to reconstitute a structured epidermis in vivo after transplantation, resulting in a stratified epidermal structure that can be reverted between a basal and differentiated state by changes in calcium concentration in the medium. These cells also allow the characterization of several biological processes, such as their use as a vitamin D model system and metabolism in the skin. Because HaCaT cells are not genetically engineered, they present an unbiased view of the broad spectrum of initial genetic events in human skin.
Vídeos em destaque: Explorando o mundo das células HaCaT
“Migração das células HaCaT”: Este vídeo mostra o processo de migração celular nas células HaCaT. A migração celular é um processo essencial para diversos processos biológicos, como a cicatrização de feridas e a metástase do câncer. O vídeo demonstra o movimento das células HaCaT sob um microscópio, oferecendo uma representação visual de como essas células migram. A atividade das células é observada à medida que elas se deslocam de um local para outro, e o vídeo fornece uma ilustração clara das mudanças que ocorrem nas células durante esse processo.
“Ensaio de arranhão realizado em células HaCaT”: Este vídeo mostra um ensaio de arranhão realizado em células HaCaT. O ensaio de arranhão é uma técnica amplamente utilizada para estudar a migração celular e, neste caso, é empregada para analisar a migração das células HaCaT. O vídeo demonstra o processo de criação de um arranhão na superfície de uma placa de cultura celular, que é então observado ao microscópio à medida que as células HaCaT migram e fecham a lacuna ao longo do tempo.
“Crescimento celular de queratinócitos HaCaT para experimentos de cicatrização de feridas”: Este vídeo demonstra o processo de crescimento celular de queratinócitos HaCaT para experimentos de cicatrização de feridas. Os queratinócitos HaCaT são uma linhagem celular comumente utilizada em estudos de cicatrização de feridas.
“Diferenciação das células HaCaT”: Este vídeo apresenta as etapas necessárias para a diferenciação das células HaCaT. As células HaCaT podem se diferenciar em diferentes tipos de células cutâneas. O vídeo demonstra as mudanças nas células HaCaT à medida que se diferenciam, representando visualmente os diversos marcadores e características da diferenciação. O processo de diferenciação é fundamental para o funcionamento normal da pele, e o vídeo destaca os diferentes estágios de diferenciação pelos quais as células HaCaT passam.
Referências
- Angel P e Karin M: O papel de Jun, Fos e do complexo AP-1 na proliferação e transformação celular. Biochim Biophys Acta 1072:129-157, 1991 Argyris TS: A regulação do crescimento hiperplásico epidérmico. Crit Rev Toxicol 9:151-200, 1981
- Baden HP, Kubilus J, Kvedar JC, Steinberg ML, Wolman SR: Isolamento e caracterização de uma linhagem de queratinócitos humanos de vida longa surgida espontaneamente (NM-1). In Vitro Cell Dev Biol 23(3):205-13, 1987
- Lehmann TA, Modali R, Boukamp P, Stanek J, Bennett WP, Welsh JA, Metcalf RA, Stampfer MR, Fusenig NE, Rogan EM, Harriss CC: Mutações no p53 em linhagens de células epiteliais humanas imortalizadas. Carcinogenesis 14:833-839, 1993
- Ziegler A-M, Leffell DJ, Kunala S, Sharma HW, Gailani M, Simon JA, Halperin AJ, Baden HP, Shapiro PE, Bale AE, Brash DE: Pontos críticos de mutação causados pela luz solar no gene p53 do câncer de pele não melanoma. Proc Natl Acad Sci USA 90:4216-4220, 1993
- Fusenig NE, Boukamp P. Múltiplos estágios e alterações genéticas na imortalização, transformação maligna e progressão tumoral de queratinócitos da pele humana. Mol Carcinog. 1998;23(3):144-158.
- Harle-Bachor C, Boukamp P: Atividade da telomerase na camada basal regenerativa da epiderme da pele humana e em queratinócitos cutâneos imortais e derivados de carcinoma. Proc Natl Acad Sci USA 93:6476-81, 1996
- Colombo I, Sangiovanni E, Maggio R, et al. Células HaCaT como um modelo confiável de diferenciação in vitro para analisar a resposta inflamatória/de reparo dos queratinócitos humanos. Mediators Inflamm. 2017;2017:7435621.
- Boukamp, P. et al. Queratinização normal em uma linhagem celular de queratinócitos humanos aneuploides espontaneamente imortalizados. J. Cell Biol. 106, 1996, 761–771.
- Gibbs, Graham: Análise de dados qualitativos. O kit de pesquisa qualitativa da Sage. Londres: Sage 978-0-7619-4980-0.
- Hedrick TE, Bickman L, Rog DJ. 1993. Projeto de pesquisa aplicada: um guia prático. Sage: Londres
- Boukamp P., Petrussevska R. T., Breitkreutz D., Hornung J., Markham A., Fusenig N. E. Queratinização normal em uma linhagem celular de queratinócitos humanos aneuploides espontaneamente imortalizados. Cell Biol. (1988); 106:761–771.