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4T1 細胞——乳癌細胞研究與應用的關鍵見解

4T1 是一種可移植的小鼠乳癌細胞系。它被廣泛用作遺傳特徵與人類乳癌完全相同的體外腫瘤模型,以研究人類乳癌。 4T1 細胞具有高度侵襲性與致瘤性;它們傾向從乳腺的原發腫瘤部位轉移至其他部位,包括肝臟、淋巴結、肺部、骨骼及大腦,因此是研究乳癌轉移的理想模型 [1]。

📋 4T1 細胞系 — 快速事實
生長培養基
4T1 細胞的培養使用 RPMI 1640 培養基。為促進細胞最佳生長,需在培養基中加入 10% 胎牛血清 (FBS)、2.0 g/L NaHCO₃ 及 2.1 mM 穩定谷氨醯胺。
倍增時間
據報導,4T1 乳癌細胞的平均細胞數倍增時間為 14 小時。
生長類型
4T1 為貼壁型細胞系。
生物安全等級
BSL-1
可從以下處取得
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4T1 細胞的一般特性與來源

在操作細胞系之前,了解其來源與一般特性至關重要。本節將介紹 4T1 乳癌細胞的基本資訊。例如:何謂 4T1 細胞?4T1 細胞系具有哪些特性?4T1 細胞系的來源為何? 4T1 細胞系的形態為何?

  • 4T1 是一種源自 BALB/c 品系小鼠自發性乳腺腫瘤的乳腺腫瘤細胞系。這些高度侵襲性且具致瘤性的細胞,在生長與轉移擴散方面,與人類乳腺癌的行為極為相似。 具體而言,4T1腫瘤模型用於研究三陰性乳癌(TNBC)。
  • 4T1 細胞為黏附型細胞,且具有類上皮細胞的形態。

4T1 與 EMT-6 細胞系的比較

4T1 和 EMT-6 均為用於三陰性乳癌研究的非免疫原性小鼠細胞模型。其中,4T1 腫瘤細胞的侵襲性與侵略性較 EMT-6 更強,而後者的侵襲性較低 [2]。

4T1 與 4T07 細胞

4T07 同樣是一種小鼠癌細胞系。4T1 與 4T07 細胞的主要差異在於:4T1 細胞能夠離開原發腫瘤部位並擴散,形成可見的繼發性轉移;而 4T07 細胞即使離開原發部位,也無法形成可見的轉移 [3]。

4T1 細胞的掃描電子顯微鏡(SEM)斷層影像。

4T1 細胞系的培養資訊

4T1 乳癌細胞系在生物醫學領域具有廣泛的研究應用。若要培養這些細胞,您應了解以下關鍵要點:4T1 的倍增時間是多少?如何培養 4T1 細胞?4T1 的細胞接種密度是多少?

4T1 細胞培養要點

倍增時間:

據報導,4T1 乳癌細胞的平均細胞數倍增時間為 14 小時。

貼壁培養或懸浮培養:

4T1 屬於貼壁型細胞系。

傳代比例:

針對 4T1 三陰性乳癌細胞系,建議採用 1:6 或 1:8 的傳代比例。進行傳代時,先以 PBS 沖洗細胞,再與 Accutase 酶共同孵育 8 至 10 分鐘。經離散處理的細胞經離心收集後,重新懸浮於新鮮培養基中。 將重懸後的細胞分裝至新培養瓶中進行培養。

生長培養基:

4T1 細胞的培養使用 RPMI 1640 培養基。為達到最佳細胞生長效果,需在培養基中加入 10% 胎牛血清 (FBS)、2.0 g/L NaHCO₃ 及 2.1 mM 穩定型谷氨醯胺。

培養條件:

4T1 腫瘤細胞置於 37°C 加濕培養箱中,並供應 5% 二氧化碳。

儲存: 

為維持細胞存活率,4T1 細胞應儲存於低於 -150 °C 的環境中,例如電冷凍櫃或液態氮的氣相中。

冷凍流程與培養基:

建議使用 CM-1 或 CM-ACF 培養基來培養 4T1 細胞系。建議採用緩慢冷凍法,透過讓溫度以每小時 1°C 的速度逐漸下降,以保護細胞存活率。

解凍程序:

將冷凍細胞試管置於 37°C 水浴中數秒,直至細胞解凍且僅剩一小塊冰塊。將這些細胞重新懸浮於新鮮培養基中,並倒入培養瓶中進行培養。培養 24 小時後,更換培養基以去除冷凍培養基中的成分。

生物安全等級:

建議在生物安全等級 1 的實驗室中進行 4T1 乳腺癌細胞的培養。

4t1 cells

小鼠 4T1 乳腺癌細胞,放大 20 倍及 10 倍。

T1 細胞系:優點與缺點

本文此部分將探討 4T1 轉移性模型相關的優點與缺點。

優點

4T1 細胞系的主要優點包括:

  • 致瘤性:

    4T1 是一種高度致瘤性的細胞系。將這些細胞注射到小鼠體內後,便能建立用於乳癌研究的 4T1 同基因小鼠模型。因此,4T1 模型非常適合用於研究腫瘤的發育、生長及轉移。此外,它對於篩選和評估治療藥物也頗具實用價值。

  • 體外轉移模型:

    4T1 模型具有天然的轉移傾向,使研究人員能夠有效探究轉移過程中涉及的潛在機制與路徑。 此外,4T1細胞對6-硫鳥嘌呤具有抗性。這有助於高效檢測微轉移細胞,其準確性較其他模型更高,因為無需稱量靶器官或計數結節。

缺點

與 4T1 細胞系相關的缺點包括:

  • 侵襲性/快速增殖率:

    4T1 細胞系是一種高度侵襲性的三陰性乳癌細胞系。由於其生長速率極快,因此在長期實驗中使用此細胞系並控制實驗變數將面臨挑戰。

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T1 細胞系:在癌症研究中的應用

4T1 小鼠模型細胞系是研究癌症生物學及評估新療法的一項寶貴研究工具。4T1 細胞的主要應用如下:

癌症生物學

4T1 細胞系廣泛用於研究癌症的發病與生長。它是探究和探索參與腫瘤進展與轉移之各種細胞及分子機制的理想體外模型。此外,它還能揭示細胞訊號傳導路徑、微環境及基因表達在這些過程中的作用。 2019 年的一項研究利用 4T1 細胞,揭示了癌細胞侵襲與遷移背後的驅動機制。研究結果顯示,STAT3、MMP2 和 MMP9 基因參與其中,而抑制這些基因可顯著抑制癌細胞的遷移與侵襲 [4]。 類似研究亦指出,還有其他幾條信號傳導路徑參與腫瘤發展與轉移。

此外,4T1模型對於理解乳癌微環境(包括免疫細胞浸潤及原發性腫瘤生長)至關重要。 針對 4T1 腫瘤微環境的研究,已針對免疫細胞及細胞因子(例如 CXCL13 的表達)在腫瘤進展中的作用,提供了重要的見解。該模型亦有助於研究轉移微環境與腫瘤轉移,特別是在晚期乳癌中,此階段常見乳腺癌細胞的定植現象。

癌症治療研究

4T1 細胞系廣泛應用於癌症治療研究中,用於篩選和評估新的治療方法。一項研究探討了由迷迭香萃取物(Rosemary-FeNPs)經綠色合成法製成的鐵奈米粒子,以及純迷迭香萃取物對 4T1 細胞系的細胞毒性潛力。 研究結果顯示,Rosemary-FeNPs 的效果比純萃取物更具潛力 [5]。同樣地,2021 年進行的一項研究則探討了生薑萃取物在 4T1 乳癌細胞及 4T1 小鼠模型中的抗腫瘤潛力 [6]。

除了天然萃取物外,4T1細胞系亦被用於評估傳統化療藥物的療效。例如,關於順鉑與其他療法聯合使用的研究顯示,在4T1模型中能增強腫瘤細胞凋亡並減緩腫瘤進展。 將螢火蟲螢光素酶導入 4T1 細胞,使研究人員能夠對腫瘤生長和轉移表型進行即時成像,從而更輕鬆地評估各種治療方法的影響。

此外,4T1 細胞系對 6-硫鳥嘌呤的抗性,促進了對微轉移細胞的研究,從而改善了轉移的檢測與分析。 該細胞系在研究抗腫瘤免疫及免疫療法的效果方面也扮演著關鍵角色,特別是在原位小鼠模型中,研究人員可藉此精準模擬人類癌症。

總體而言,4T1 細胞系在腫瘤學研究中仍是不可或缺的工具,從理解癌症生物學的基本機制,到開發與測試新的治療策略皆然。

4T1 細胞:研究文獻

本文節將介紹幾篇關於 4T1 細胞的有趣且被引用次數最多的文獻。

利用 M. longifolia 合成的銀奈米粒子(AgNPs)透過活性氧(ROS)生成與細胞膜損傷,對 4T1 細胞系展現的潛在抗增殖活性

這篇論文於2018年發表於《光化學與光生物學期刊》(Journal of Photochemistry and Photobiology)。該研究提出,由長葉馬杜卡(Madhuca longifolia)合成的銀奈米粒子,可透過細胞壁降解及活性氧(ROS)生成,對4T1腫瘤細胞產生抗增殖作用。

Verbascoside 對乳癌 4T1 細胞系的細胞毒性與凋亡作用

這項發表於《BMC藥理學與毒理學》(2021年)期刊的研究指出,天然化合物「薊苷」(verbascoside)可透過TLR4訊號傳導途徑,在4T1乳癌細胞中誘導凋亡作用。

尤帕托林在4T1小鼠乳癌模型中抑制腫瘤進展並增強免疫力

這項研究於2020年發表於《整合癌症療法》(Integrative Cancer Therapies)期刊。該研究利用4T1細胞建立4T1同基因小鼠模型,並藉此探索尤帕托林(Eupatorin)的抗癌潛力。結果顯示,尤帕托林能延緩4T1小鼠模型中的腫瘤發展。

香堇菜(Viola odorata)萃取物對4T1乳癌模型中腫瘤生長與轉移的抑制作用

這項發表於《伊朗藥學研究期刊》(2018年)的研究指出,藥用草本植物香堇菜(Viola odorata)對4T1細胞具有潛在的細胞毒性作用。

載有多西他賽的固態脂質奈米粒子可抑制4T1小鼠乳腺癌細胞的腫瘤生長與肺轉移

這項研究指出,多西他賽載體固態脂質奈米粒子(DTX-loaded SLNs)能抑制 4T1 細胞的腫瘤生長與肺部轉移,因此可作為治療乳癌及預防轉移的潛在藥物。

4T1 細胞系相關資源:實驗流程、影片及其他

以下是關於 4T1 細胞的幾項資源:

以下連結包含 4T1 細胞的細胞培養操作流程:

  • 4T1 細胞系:此網站連結收錄了所有關於處理 4T1 培養的實用資訊,包含培養基資訊,以及冷凍保存培養物與增殖中培養物的處理操作指南。

4T1 部落格提供與 4T1 乳腺癌細胞系相關的見解、研究最新動態及實驗技術,該細胞系常被用於研究乳癌的生長與轉移。

乳腺癌細胞系(包括 4T1 模型)對於研究腫瘤生長與轉移,以及乳腺癌微環境中的免疫細胞浸潤至關重要。

CXCL13 的表達在乳癌研究中至關重要,因為它參與免疫細胞浸潤及轉移微環境的形成,有助於深入了解腫瘤進展與轉移的機制。

腺體腫瘤模型(例如 4T1 模型)用於模擬晚期乳癌及乳腺癌的定植過程,有助於研究人員了解該疾病的進展及潛在治療方法。

原發性腫瘤的生長是癌症轉移研究中的關鍵因素,為探究腫瘤如何擴散至其他器官提供了基礎,例如在小鼠導管內模型中的研究。

小鼠 4T1 乳癌模型用於研究抗腫瘤免疫反應、與順鉑的聯合治療,以及腫瘤細胞凋亡,從而提供對乳癌治療療效的全面了解。

原位小鼠模型(包括 4T1 模型)對於在極為接近人類乳癌的環境下研究腫瘤微環境、免疫反應及轉移至關重要。

一種可成像的 4T1 模型讓研究人員能夠即時觀察腫瘤的生長與轉移,有助於進行骨轉移、4T1 腫瘤體積,以及順鉑等治療方法療效的研究。

癌症免疫療法透過增強免疫系統對抗癌細胞的能力,來針對轉移微環境進行治療,通常會與順鉑等其他療法併用,以提升整體療效。

螢火蟲螢光素酶被用於導入 4T1 細胞中,以監測腫瘤生長及轉移表型,為研究人員提供了一種強大的工具,用以研究癌症進展及治療干預措施。

參考文獻

  1. Pulaski, B.A. 及 S. Ostrand-Rosenberg,《小鼠 4T1 乳腺腫瘤模型》。《當代免疫學協議》(Curr Protoc Immunol),2001 年。第 20 章:第 20.2 節。
  2. Maxwell, K.G.,《針對全腫瘤疫苗接種的乳癌細胞免疫調節》。2016年。
  3. Walker, I. 等,乳腺腫瘤會誘導 Balb/C 小鼠中樞性促炎性細胞因子的表達,但不會導致行為缺陷。《科學報告》,2017 年。7(1):第 1-13 頁。
  4. Li, Y. 等,天然產物佩克托利納里根素透過抑制 Stat3 訊號傳導路徑,減緩乳癌轉移。《藥理學前沿》,2019 年。10 期:第 1195 頁。
  5. Farshchi, H.K.等人,利用迷迭香萃取物進行鐵奈米粒子的綠色合成及其對癌細胞系的細胞毒性效應評估。《生物催化與農業生物技術》,2018年,第16期:第54-62頁。
  6. Gholizadeh, A.P.等人,《生薑萃取物對Balb/c小鼠中4T1乳癌細胞系的影響》。《臨床癌症藥物》,2021年,第8卷第1期:第43-49頁。