Tế bào HepG2 - Nguồn tài nguyên nghiên cứu ung thư gan
Hep-G2 là dòng tế bào ung thư gan người có nguồn gốc từ mô gan của một nam giới da trắng 15 tuổi bị ung thư tế bào gan. Các tế bào này thường được sử dụng trong các nghiên cứu về chuyển hóa thuốc và độc tính gan. Mặc dù tế bào HepG2 có tốc độ tăng sinh cao và hình thái giống biểu mô, chúng không gây ung thư và thực hiện các chức năng gan phân hóa đa dạng. Năm 1975, các nhà nghiên cứu đã phân lập tế bào HepG2 từ ung thư tế bào gan, khiến nó trở thành dòng tế bào gan đầu tiên thể hiện các đặc điểm quan trọng của tế bào gan. Khác với dòng tế bào SK-Hep1 đã được thiết lập trước đó, vốn thiếu các dấu hiệu tế bào gan thiết yếu, tế bào HepG2 có thể tiết ra các protein huyết tương khác nhau và cung cấp một mô hình quý giá để nghiên cứu động học nội bào của các vùng bề mặt tế bào trong tế bào gan người. Các tế bào này thể hiện hình thái giống biểu mô, có số nhiễm sắc thể trung bình là 55 và có thể được kích thích bằng hormone tăng trưởng của con người.
- Môi trường nuôi cấy
- Xem trang sản phẩm
- Thời gian nhân đôi
- Xem trang sản phẩm
- Loại tăng trưởng
- Bám dính
- Cấp độ an toàn sinh học
- BSL-1
- Có sẵn tại
- Cytion — Đặt hàng HepG2
Đặc điểm của tế bào HepG2
Hình dạng điển hình của tế bào gan nguyên phát là hình khối và thường chứa hai nhân. Ngược lại, tế bào HepG2 có hình thái giống biểu mô với một nhân duy nhất và số lượng nhiễm sắc thể dao động từ 48 đến 54 trên mỗi tế bào. Mặc dù tế bào HepG2 có thể chiếm tới 25% tổng lượng protein tế bào, nhưng kích thước của chúng lớn hơn so với tế bào gan bình thường, chiếm khoảng 10% tổng lượng protein trong tế bào. Protein tế bào là các yếu tố quan trọng trong tế bào, thực hiện các chức năng được quy định bởi gen.
Các tế bào ung thư, bao gồm cả những tế bào có số lượng nhiễm sắc thể bất thường, thường có số lượng nhân tăng lên, lên đến bảy nhân mỗi tế bào. Do mức độ biệt hóa cao trong ống nghiệm, tế bào HepG2 cung cấp một mô hình lý tưởng để nghiên cứu quá trình vận chuyển nội bào và động học của các protein màng ống mật, màng xoang và lipid trong tế bào gan người.
Đường kính trung bình của một tế bào HepG2 là khoảng 10-20 µm, nhỏ hơn tế bào gan có đường kính 15 µm nhưng tương tự như các tế bào ung thư với Hepatoblastoma (HB), dao động từ 10-20 µm.
Di truyền học HepG2
Dòng tế bào Hep-G2 biểu hiện một số sự chuyển vị, bao gồm những chuyển vị giữa cánh ngắn của nhiễm sắc thể 1 và 21, tam nhiễm sắc thể 2, 16 và 17, và tứ nhiễm sắc thể 20. Sự mất đoạn vùng 4q3 của nhiễm sắc thể cũng được quan sát thấy, liên quan đến chuyển đoạn t(1;4) thường gặp trong u gan bào (HB) và các bất thường nhiễm sắc thể khác, như tam bội thể nhiễm sắc thể 2 và 20. Số lượng nhiễm sắc thể trong tế bào HepG2 dao động từ 50 đến 60, cho thấy kiểu nhiễm sắc thể siêu lưỡng bội, trong khi một số trường hợp có hơn 100 nhiễm sắc thể và được đặc trưng bởi sự phì đại tứ bội. Các tế bào HepG2 chứa khoảng 7,5 pg DNA, nhiều hơn 15% so với một tế bào soma trung bình. Để so sánh, các tế bào gan nguyên phát có hình dạng khối lập phương và thường chứa hai nhân [1].
Hồ sơ đột biến của tế bào HepG2
Dòng tế bào HepG2 mang đột biến vùng promoter TERT C228T, cũng có mặt trong ung thư gan (HCC) và ung thư gan nguyên phát (HB). Đột biến này góp phần vào quá trình bất tử hóa bằng cách bảo vệ telomere trong tế bào ung thư. Ngoài ra, tế bào HepG2 biểu hiện TP53 kiểu hoang dã, một gen quan trọng trong việc ức chế ung thư ở người, vì nó đóng vai trò trong việc ngừng chu kỳ tế bào, apoptosis và lão hóa. Đột biến trong gen này có thể thúc đẩy sự tăng sinh tế bào.
Tế bào HepG2 tham gia vào một số con đường truyền tín hiệu, bao gồm rối loạn điều hòa tăng trưởng tế bào, các con đường truyền tín hiệu sinh tồn như HB thai nhi và phôi thai, và con đường truyền tín hiệu Wnt/β-catenin. Hơn nữa, dòng tế bào này có một sự thiếu hụt đặc trưng ở exon thứ ba của gen CTNNB1, giống hệt như những gì thấy ở HB loại biểu mô [2,3].
Tổng quan về tế bào ung thư gan HepG2 trong nghiên cứu về gan
Tế bào HepG2, có nguồn gốc từ ung thư gan ở người, đã trở thành một công cụ vô cùng quý giá trong nghiên cứu chức năng và các bệnh lý của gan, bao gồm cả ung thư tế bào gan. Các dòng tế bào gan này cung cấp những hiểu biết sâu sắc về phản ứng tế bào của tế bào gan người trong các điều kiện thí nghiệm khác nhau. Việc sử dụng plasmid báo cáo luciferase trong tế bào HepG2 đã đặc biệt hiệu quả trong việc theo dõi biểu hiện gen và quá trình chuyển gen vào tế bào, vốn là những yếu tố cơ bản trong nghiên cứu chuyển hóa, chẳng hạn như nghiên cứu tác động của ethanol lên tế bào gan.
Nghiên cứu về nhiễm virus và bệnh gan sử dụng tế bào HepG2
Các dòng tế bào khối u gan bất tử như HepG2 và Huh7 rất cần thiết trong nghiên cứu nhiễm virus, chứng minh sự nhân lên hoàn toàn trong chu kỳ tế bào của viêm gan D (HDV) và biểu hiện của viêm gan B (HBV) [5,6]. Song song đó, các dòng tế bào HepaRG đóng vai trò quan trọng trong việc làm sáng tỏ cơ chế xâm nhập của HBV [7]. Tế bào HepG2 cũng được sử dụng để nghiên cứu nhiều loại bệnh gan ở người, từ các bệnh di truyền như ứ mật nội gan gia đình tiến triển (PFIC) và hội chứng Dubin-Johnson đến các nghiên cứu về môi trường và chế độ ăn uống liên quan đến các tác nhân gây độc tế bào và gây độc gen, cũng như trong nghiên cứu nhắm mục tiêu thuốc và ung thư gan [8,9]. Việc sử dụng chúng còn mở rộng sang các thử nghiệm với các thiết bị gan nhân tạo sinh học.
Tương tác của tế bào HepG2 với vật liệu sinh học trong kỹ thuật mô
Sự tương tác của tế bào HepG2 với các vật liệu sinh học khác nhau là rất quan trọng trong kỹ thuật mô. Các kỹ thuật như kỹ thuật đầu dò keo giúp hiểu rõ hơn về các tương tác này bằng cách đo lường các đặc tính bám dính của tế bào, vốn rất quan trọng trong việc xác định khả năng sống của tế bào để phát triển các khung và mô hình mô gan chính xác.
Hành vi tế bào và những đổi mới trong các mô hình dựa trên HepG2
Nghiên cứu hành vi tế bào trong các mô hình dựa trên HepG2 là rất quan trọng đối với nghiên cứu bệnh gan. Những tiến bộ trong nuôi cấy tế bào hình cầu ba chiều đã dẫn đến việc tạo ra các hình cầu tế bào HepG2, cung cấp một mô hình có liên quan hơn về mặt sinh lý, phản ánh gần như chính xác các tế bào gan bình thường. Các mô hình 3D này, với hoạt động trao đổi chất tăng cường, cho thấy tiềm năng của tế bào HepG2 trong việc làm mô hình cho u gan nguyên phát và có ý nghĩa quan trọng trong nghiên cứu điều trị ung thư, đặc biệt là để mô phỏng các khối u gan và thử nghiệm các phương pháp điều trị mới [10-12].
So sánh và đặc điểm của HepG2 so với các dòng tế bào khối u khác
HepG2 là một trong những dòng tế bào khối u gan được sử dụng rộng rãi nhất, được lựa chọn vì ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu khoa học trong số khoảng 40 dòng tế bào khối u gan hiện có [13]. Mặc dù biểu hiện yếu hoặc không có một số enzym cytochrome P450 so với tế bào gan bình thường, hồ sơ chuyển hóa của HepG2 đã thúc đẩy các nỗ lực sửa đổi dòng tế bào này để nghiên cứu chuyển hóa thuốc tốt hơn [13]. So với các dòng tế bào khối u như MCF7, PC3, 143B và HEK293, tế bào HepG2 thể hiện các hồ sơ hàm lượng axit amin độc đáo, ảnh hưởng đáng kể đến quá trình tổng hợp và bài tiết protein, làm nổi bật các con đường chuyển hóa độc đáo của chúng [14].
Khám phá nghiên cứu về bệnh gan với HepG2
Tách dòng tế bào HepG2
Dưới đây là năm bước để tách tế bào bám dính khỏi bình nuôi cấy tế bào bằng Accutase:
- Loại bỏ môi trường nuôi cấy khỏi bình nuôi cấy tế bào và rửa sạch các tế bào bám dính bằng PBS không chứa canxi và magiê. Sử dụng 3-5 ml PBS cho bình T25 và 5-10 ml cho bình T75.
- Thêm Accutase vào bình nuôi cấy tế bào, sử dụng 1-2 ml cho mỗi bình T25 và 2,5 ml cho mỗi bình T75. Đảm bảo rằng Accutase phủ lên toàn bộ lớp tế bào.
- Ủ bình ở nhiệt độ phòng trong 8-10 phút.
- Cẩn thận tái huyền phù tế bào bằng môi trường, sử dụng 10 ml môi trường mới.
- Ly tâm các tế bào đã được tái huyền phù trong 5 phút ở 300xg, tái huyền phù chúng trong môi trường mới và phân phối chúng vào các bình mới chứa môi trường mới.
Triển vọng tương lai cho tế bào HepG2
Cuộc tìm kiếm để khai thác hết tiềm năng của dòng tế bào HepG2 tiếp tục với những tiến bộ đột phá trong việc tăng cường biểu hiện của cytochromes. Các nhà nghiên cứu cũng đang khám phá khả năng nuôi cấy tế bào dạng khối cầu ba chiều (3D), mang lại hệ thống sinh lý học phù hợp hơn. Hoạt động trao đổi chất, bao gồm cytochromes, cao hơn đáng kể trong các mô hình HepG2 hình cầu 3D so với các tế bào 2D, đưa chúng ta đến gần hơn với việc tạo ra một mô hình phản ánh các tế bào gan bình thường. Ngoài ra, việc khám phá các quá trình động học đằng sau sự phân bố không chính xác của các protein bề mặt tế bào có thể mở đường cho sự hiểu biết sâu sắc hơn về các bệnh gan.
Tế bào HepG2: Hiểu rõ vai trò và những đặc điểm nổi bật của chúng trong nghiên cứu y sinh - Câu hỏi thường gặp
Tài liệu tham khảo
- Vyas, R.C., Darroudi, F., Natarajan, A.T. Sự đứt gãy và tái kết hợp nhiễm sắc thể do bức xạ gây ra ở nhiễm sắc thể giai đoạn giữa và giai đoạn phân bào của tế bào lympho người, Mutat Res, 1991; 249(1):29-35.
- Woodfield, S.E., Shi, Y., Patel, R.H., Chen, Z., Shah, A.P., Srivastava, R.K., Whitlock, R.S., Ibarra, A.M., Larson, S.R., Sarabia, S.F., et al. Ức chế MDM4: Một chiến lược điều trị mới để kích hoạt lại P53 trong ung thư gan nguyên phát. Sci. Rep. 2021, 11, 2967.
- Hussain, S.P., Schwank, J., Staib, F., Wang, X.W., Harris, C.C. Đột biến TP53 và ung thư tế bào gan: Nhận thức về nguyên nhân và cơ chế bệnh sinh của ung thư gan. Oncogene 2004.
- Schicht, G., Seidemann, L., Haensel, R., Seehofer, D., Damm, G. Nghiên cứu quan trọng về khả năng sử dụng các dòng tế bào ung thư gan HepG2 và Huh7 làm mô hình đại diện cho quá trình trao đổi chất của ung thư gan tế bào có thể phẫu thuật. Cancers 2022, 14(17), 4227.
- Verrier, E.R., Colpitts, C.C., Schuster, C., Zeisel, M.B., Baumert, T.F. Các mô hình nuôi cấy tế bào để nghiên cứu nhiễm virus viêm gan B và D. Viruses 2016, 8, 261.
- Verrier, E.R., Colpitts, C.C., Bach, C., Heydmann, L., Weiss, A., Renaud, M., Durand, S.C., Habersetzer, F., Durantel, D., AbouJaoudé, G., et al. Một cuộc sàng lọc RNA can thiệp chức năng có mục tiêu đã phát hiện ra Glypican 5 là yếu tố xâm nhập của virus viêm gan B và D. Hepatology 2016, 63, 35–48.
- Gripon, P., Rumin, S., Urban, S., Le Seyec, J., Glaise, D., Cannie, I., Guyomard, C., Lucas, J., Trepo, C., Guguen-Guillouzo, C. Sự lây nhiễm của dòng tế bào ung thư gan người bởi virus viêm gan B. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2002, 99, 15655–15660.
- Mersch-Sundermann, V., Knasmüller, S., Wu, X.J., Darroudi, F., Kassie, F. Sử dụng dòng tế bào gan có nguồn gốc từ người để phát hiện các tác nhân bảo vệ tế bào, chống độc tính gen và đồng độc tính gen. Độc chất học. 2004; 198(1–3): 329–340.
- Fanelli, A. HepG2 (ung thư gan tế bào gan): nuôi cấy tế bào. HepG2. Truy cập ngày 3 tháng 12 năm 2017.
- Xuan, J., Chen, S., Ning, B., Tolleson, W.H., Guo, L. Phát triển các tế bào có nguồn gốc từ HepG2 biểu hiện Cytochrome P450s để đánh giá độc tính gan do thuốc gây ra liên quan đến chuyển hóa. Physiol. Behav. 2017, 176, 139–148.
- Ooka, M., Lynch, C., Xia, M. Ứng dụng kích hoạt chuyển hóa in vitro trong sàng lọc thông lượng cao. Int. J. Mol. Sci. 2020, 21, 8182.
- Huang, L., Coughtrie, M.W.H., Hsu, H. Sự điều hòa giảm gen Dehydroepiandrosterone Sulfotransferase trong ung thư gan tế bào ở người. Mol. Cell. Endocrinol.
- Zhu, Z., Hao, X., Yan, M., et al. Tế bào gốc/tiền thân ung thư rất phong phú trong quần thể CD133 + CD44 + trong ung thư gan. Tạp chí Ung thư Quốc tế. 2010; 126:2067-2078.
- Arbus, C., Benyamina, A., Llorca, P.-M., Baylé, F., Bromet, N., Massiere, F., Garay, R.P., Hameg, A. Đặc điểm của các enzym cytochrome P450 ở người tham gia vào quá trình chuyển hóa cyamemazine. Eur J Pharm Sci. Tháng 12 năm 2007;32(4-5):357-66.