Tế bào HaCaT - Nghiên cứu sinh học da và các bệnh lý
Tế bào HaCaT được phân lập từ tế bào sừng biểu bì người và thường được sử dụng để nghiên cứu sự cân bằng nội môi của biểu bì và các bệnh lý liên quan. Những tế bào này được coi là tế bào sừng biểu bì người được bất tử hóa tự nhiên, điều này đáng chú ý vì chúng được phân lập từ tế bào sừng biểu bì da bình thường mà không gặp phải tình trạng khủng hoảng hoặc ức chế tăng trưởng. Nguồn gốc độc đáo này mang lại cho tế bào HaCaT một bộ đặc tính di truyền và tăng trưởng khác biệt so với các dòng tế bào khác. Mặc dù thể hiện kiểu hình biến đổi trong ống nghiệm với đặc tính tạo dòng trên thạch hoặc nhựa, dòng tế bào HaCaT vẫn không gây ung thư. Là dòng tế bào biểu mô ổn định đầu tiên từ da người trưởng thành thể hiện sự biệt hóa bình thường, các tế bào HaCaT là một công cụ quý giá để nghiên cứu sự điều hòa quá trình sừng hóa trong các tế bào người. Các tế bào này có nhiều ứng dụng nhờ khả năng sinh sôi và biệt hóa hiệu quả trong ống nghiệm.
- Môi trường nuôi cấy
- Xem trang sản phẩm
- Thời gian nhân đôi
- Xem trang sản phẩm
- Loại tế bào
- Bám dính
- Cấp độ an toàn sinh học
- BSL-1
- Có sẵn tại
- Cytion — Đặt hàng HaCaT
- Đặc điểm của tế bào HaCaT
- Đặc điểm di truyền và nguồn gốc của tế bào HaCaT
- Cách thu hoạch tế bào HaCaT trong 5 bước đơn giản
- Ứng dụng của tế bào HaCaT
- Video nổi bật: Khám phá thế giới của tế bào HaCaT
Đặc điểm của tế bào HaCaT
Tế bào HaCaT có thể được nuôi cấy trong điều kiện canxi thấp và có hình dạng trục, không có các liên kết chặt chẽ giữa các tế bào, giống như các tế bào nguyên phát được duy trì trong cùng điều kiện. Trong lớp biểu bì bình thường, tế bào sừng phát triển từ tế bào gốc ở lớp đáy và di chuyển qua các lớp gai và hạt trước khi đến lớp sừng và bong tróc ra môi trường. Sự cân bằng chặt chẽ giữa sự tăng sinh và bong tróc này dẫn đến sự tái tạo hoặc thay đổi hoàn toàn sau mỗi 28 ngày, một quá trình phức tạp được gọi là sừng hóa. Quá trình này được điều chỉnh chặt chẽ và liên quan đến những thay đổi rõ rệt trong biểu hiện gen, thiết kế cấu trúc và hoạt động enzym. Để phân tích in vitro và in vivo, tế bào HaCaT phải duy trì các keratin biểu bì đặc trưng của các lớp biệt hóa của tế bào biểu bì người, vốn là yếu tố thiết yếu để duy trì tính toàn vẹn cấu trúc và độ bền của da. Mặc dù các biến đổi nhiễm sắc thể liên tiếp có thể xảy ra trong các tế bào HaCaT, nhưng chúng có thể không liên quan đến các vấn đề biệt hóa đáng kể mà thay vào đó, chúng thể hiện sự biến đổi tự phát của các tế bào sừng người trưởng thành trong ống nghiệm.
Đặc điểm di truyền và nguồn gốc của tế bào HaCaT
Tế bào HaCaT là một dòng tế bào keratinocyte người được bất tử hóa tự nhiên, có nguồn gốc từ da người trưởng thành và đại diện cho một con đường tiến hóa độc đáo. Các tế bào này mang đột biến ở cả hai alen của gen p53, điều này là đặc trưng cho các đột biến do tia UV gây ra [3,4]. Ngoài ra, người ta cho rằng các tế bào HaCaT được tạo ra do các đột biến gen ức chế khối u p53, sau đó là sự mất các gen lão hóa [5].
Gen ức chế khối u p53, được biết đến với vai trò sửa chữa DNA và là người bảo vệ bộ gen, kích thích phản ứng của da người đối với tổn thương DNA [4]. Người ta đã quan sát thấy rằng các tế bào HaCaT đã mất một phần cơ chế bảo vệ chống lại tổn thương DNA do đột biến gen p53 in vivo, khiến chúng dễ bị tích tụ các thay đổi tế bào gen khi phản ứng với nhiệt độ nuôi cấy tăng cao. Một cơ chế khác giúp tế bào HaCaT bất tử là sự gia tăng hoạt động của enzyme telomerase [7]. Trong các tế bào bình thường, các telomere liên tục ngắn lại sau mỗi lần phân chia tế bào cho đến khi tế bào đạt đến giai đoạn lão hóa. Telomerase là một phức hợp enzyme tế bào chuyên biệt có hoạt tính sao chép ngược, giúp duy trì độ dài telomere ổn định. Ngược lại, tế bào HaCaT cho thấy hoạt tính telomerase tăng đáng kể, dẫn đến độ dài telomere được duy trì tốt. Những quan sát này xác nhận vai trò của telomerase trong quá trình bất tử hóa tế bào HaCaT.
Ba sự chuyển vị nhiễm sắc thể cụ thể đã được xác định, dẫn đến việc mất một bản sao của cánh nhiễm sắc thể 3p, 4p và 9p, sự gia tăng 9q và sự hình thành nhiễm sắc thể đồng dạng. Việc mất cánh ngắn của nhiễm sắc thể 3p có thể dẫn đến việc mất các gen lão hóa và sự bất tử hóa của các tế bào HaCaT [8]. Các tế bào HaCaT là tế bào hypodiploid và sở hữu các nhiễm sắc thể đánh dấu riêng biệt và ổn định, thể hiện nguồn gốc đơn dòng của chúng. Các đặc điểm và nguồn gốc của dòng tế bào HaCaT đã được xác nhận bằng cách sử dụng phương pháp vân tay DNA với các dấu hiệu minisatellite siêu biến đổi [3-6].
Cách thu hoạch tế bào HaCaT trong 5 bước đơn giản
- Loại bỏ môi trường nuôi cấy và rửa sạch các tế bào bám dính bằng 3-5 mL PBS không chứa canxi và magiê đối với bình T25 hoặc 5-10 mL đối với bình T75.
- Thêm 1-2 mL dung dịch EDTA 0,05% mới pha vào mỗi bình T25, hoặc 2,5 mL vào mỗi bình T75, đảm bảo toàn bộ lớp tế bào được phủ kín, và ủ ở 37°C trong 10 phút.
- Thêm 1 mL dung dịch trypsin/EDTA (0,05%/0,025%) mới pha vào mỗi bình T25, hoặc 2,5 mL vào mỗi bình T75, một lần nữa đảm bảo phủ hoàn toàn lớp tế bào. Các tế bào sẽ bong ra trong vòng 1-2 phút.
- Ngừng hoạt động của trypsin bằng cách thêm môi trường nuôi cấy tế bào có chứa FBS.
- Chuyển tế bào vào các bình mới chứa môi trường nuôi cấy tế bào mới.
Ứng dụng của tế bào HaCaT
Tế bào HaCaT là công cụ quý giá để nghiên cứu keratinocytes [9]. Các tế bào bất tử này hoạt động như tế bào tiền ung thư và có thể cung cấp thông tin về các thay đổi liên quan đến quá trình chuyển đổi ác tính và ung thư [10]. Văn hóa tế bào HaCaT lớp đơn là thiết yếu cho các ứng dụng phân tích độc tính tế bào và lành vết thương in vitro. Tế bào HaCaT cũng có thể được sử dụng để đánh giá độc tính da do các tác nhân khác nhau gây ra, cũng như các quá trình ung thư hoặc viêm nhiễm. Chúng có thể được sử dụng để phân tích các cơ chế khác nhau của phản ứng dị ứng da, tác động của các loài oxy phản ứng (ROS) và chiếu xạ tia UV. Khi được kích thích, tế bào HaCaT có thể biệt hóa và biểu hiện các dấu hiệu biệt hóa cụ thể, chẳng hạn như involucrin, K14 và K10. Tế bào HaCaT cũng thường được sử dụng làm mô hình để nghiên cứu sinh lý bệnh của cân bằng nội môi biểu bì [6].
Các tế bào HaCaT vẫn giữ được khả năng tái tạo lớp biểu bì có cấu trúc trong cơ thể sống sau khi cấy ghép, tạo thành một cấu trúc biểu bì nhiều lớp có thể chuyển đổi giữa trạng thái cơ bản và trạng thái biệt hóa thông qua việc thay đổi nồng độ canxi trong môi trường nuôi cấy. Các tế bào này cũng cho phép đặc trưng hóa một số quá trình sinh học, chẳng hạn như việc sử dụng chúng làm hệ thống mô hình vitamin D và quá trình chuyển hóa trong da. Vì các tế bào HaCaT không được biến đổi gen, chúng cung cấp một cái nhìn khách quan về phổ rộng các sự kiện di truyền ban đầu trong da người.
Video nổi bật: Khám phá thế giới của tế bào HaCaT
"Sự di chuyển của tế bào HaCaT": Video này trình bày quá trình di chuyển của tế bào HaCaT. Sự di chuyển của tế bào là một quá trình thiết yếu cho nhiều quá trình sinh học, chẳng hạn như lành vết thương và di căn ung thư. Video này minh họa sự di chuyển của tế bào HaCaT dưới kính hiển vi, cung cấp hình ảnh trực quan về cách các tế bào này di chuyển. Hoạt động của các tế bào được quan sát khi chúng di chuyển từ vị trí này sang vị trí khác, và video cung cấp minh họa rõ ràng về những thay đổi xảy ra trong tế bào trong quá trình này.
"Thử nghiệm Scratch được thực hiện trên tế bào HaCaT": Video này trình chiếu một thử nghiệm Scratch được thực hiện trên tế bào HaCaT. Thử nghiệm Scratch là một kỹ thuật được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu sự di chuyển của tế bào, và trong trường hợp này, nó được sử dụng để phân tích sự di chuyển của các tế bào HaCaT. Video trình diễn quá trình tạo vết xước trên bề mặt đĩa nuôi cấy tế bào, sau đó được quan sát dưới kính hiển vi khi các tế bào HaCaT di chuyển và lấp đầy khoảng trống theo thời gian.
"Sự phát triển của tế bào keratinocyte HaCaT cho các thí nghiệm chữa lành vết thương": Video này trình bày quy trình phát triển của tế bào keratinocyte HaCaT cho các thí nghiệm chữa lành vết thương. Tế bào keratinocyte HaCaT là dòng tế bào thường được sử dụng trong các nghiên cứu về chữa lành vết thương.
"Sự biệt hóa tế bào HaCaT": Video này trình bày các bước cần thiết để biệt hóa tế bào HaCaT. Tế bào HaCaT có thể biệt hóa thành các loại tế bào da khác nhau. Video trình bày những thay đổi của tế bào HaCaT khi chúng biệt hóa, thể hiện trực quan các dấu hiệu và đặc điểm khác nhau của quá trình biệt hóa. Quá trình biệt hóa rất quan trọng đối với hoạt động bình thường của da, và video này nêu bật các giai đoạn biệt hóa khác nhau mà tế bào HaCaT trải qua.
Tài liệu tham khảo
- Angel P và Karin M: Vai trò của Jun, Fos và phức hợp AP-1 trong sự tăng sinh và biến đổi tế bào. Biochim Biophys Acta 1072:129-157, 1991 Argyris TS: Sự điều hòa sự tăng sinh quá mức của biểu bì. Crit Rev Toxicol 9:151-200, 1981
- Baden HP, Kubilus J, Kvedar JC, Steinberg ML, Wolman SR: Tách và đặc trưng hóa một dòng tế bào keratinocyte người tự phát có tuổi thọ dài (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: Các đột biến p53 trong các dòng tế bào biểu mô bất tử của con người. 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: Các điểm đột biến do ánh sáng mặt trời trong gen p53 của ung thư da không phải ung thư hắc tố. Proc Natl Acad Sci USA 90:4216-4220, 1993
- Fusenig NE, Boukamp P. Các giai đoạn đa dạng và biến đổi di truyền trong quá trình bất tử hóa, chuyển đổi ác tính và tiến triển khối u của tế bào sừng da người. Mol Carcinog. 1998;23(3):144-158.
- Harle-Bachor C, Boukamp P: Hoạt động của telomerase trong lớp đáy tái tạo của biểu bì da người và trong các tế bào sừng da bất tử và có nguồn gốc từ ung thư. Proc Natl Acad Sci USA 93:6476-81, 1996
- Colombo I, Sangiovanni E, Maggio R, và cộng sự. Tế bào HaCaT như một mô hình phân biệt in vitro đáng tin cậy để phân tích phản ứng viêm/sửa chữa của tế bào keratinocyte người. Mediators Inflamm. 2017;2017:7435621.
- Boukamp, P. và cộng sự. Quá trình sừng hóa bình thường trong dòng tế bào sừng người bất thường về số lượng nhiễm sắc thể được bất tử hóa tự nhiên. J. Cell Biol. 106, 1996, 761–771.
- Gibbs, Graham: Phân tích dữ liệu định tính. Bộ công cụ nghiên cứu định tính Sage. London: Sage 978-0-7619-4980-0.
- Hedrick TE, Bickman L, Rog DJ. 1993. Thiết kế nghiên cứu ứng dụng: hướng dẫn thực hành. Sage: London
- Boukamp P. Petrussevska R. T. Breitkreutz D. Hornung J. Markham A. Fusenig N. E. Quá trình sừng hóa bình thường trong dòng tế bào keratinocyte người bất thường về số nhiễm sắc thể được bất tử hóa tự phát. Cell Biol. (1988);106:761–771.