Af Dr. Maho Yokoyama, Ph.D.Reviewed by Michael Greenwood, M.Sc.

Cellelinjer er dannet af celler, der er i stand til at vokse i det uendelige, hvis de rette betingelser er opfyldt, og disse kan være fra forskellige kilder. Disse cellelinjer anvendes i vid udstrækning i laboratoriet, lige fra undersøgelse af kræft til afprøvning af potentielle nye behandlinger.

Image Credits: Evgeniy Kalinovskiy / .com Image Credits: Evgeniy Kalinovskiy / .com Image Credits: Evgeniy Kalinovskiy / .com Evgeniy Kalinovskiy / .com

Er alle celler ens?

Isogen henviser til en population med stort set identiske gener. Der findes teknikker, der kan ændre cellernes DNA, og dette kan derefter bruges som sygdomsmodel. F.eks. har kræftceller ofte ændringer i deres DNA, og dette kan derfor kopieres til en isogen cellelinje.

Den mulighed for at ændre DNA’et betyder, at det er muligt at have to isogene cellelinjer: en med de ændringer, der er relateret til kræftudvikling, og en uden disse ændringer. Dette gør sammenligninger lettere, da det kan være svært at finde beslægtede celler, der udtrykker gener på samme måde.

Hvordan bruges de?

Regulering af genekspression i cellelinjer

Liu og co. udtænkte et system, hvor zinkfingerprotein-transskriptionsfaktorer, der er specifikke for gener af interesse, blev brugt til at inducere genekspression i målceller. Dette system har høj specificitet, så sandsynligheden for, at andre gener påvirkes af zinkfingerproteintranskriptionsfaktoren, er lav. Ekspressionen af zinkfingerprotein-transskriptionsfaktoren kan også gøres inducerbar, så det er muligt at kontrollere, hvornår det pågældende gen aktiveres.

Forfatterne målrettede den humane parathyroidhormonreceptor 1 (PTHR1), som er en G-protein-koblet receptor, der spiller en rolle i calciumhomeostase og knoglemetabolisme. En zinkfingerprotein-transskriptionsfaktor, der er rettet mod PTHR1, blev identificeret og anvendt til at inducere dens ekspression i HEK293-celler, som normalt ikke udtrykker PTHR1.

Når zinkfingerprotein-transskriptionsfaktoren blev induceret, begyndte HEK293-cellerne at udtrykke PTHR1. Aktiviteten af den udtrykte PTHR1 blev bekræftet ved en stigning i cAMP-niveauerne produceret af cellerne. Forfatterne anvendte derefter kendte PTHR1-ligander, og dette førte til en reduktion af cAMP-niveauerne og viste dermed, at dens funktion var reduceret. Forfatterne konkluderede, at denne fremgangsmåde kan bruges til at undersøge virkningerne af potentielle terapeutiske stoffer på målgener.

Undersøgelse af DNA-mismatch-reparationsmangel

Fejl under DNA-replikation kan føre til ændringer i DNA’et, herunder enkeltbase-mismatch, basemodifikation og små indsætnings- og udslettelsessløjfer. For at modvirke virkningerne af disse fejl findes der DNA-mismatch-reparationssystemer i disse celler. Disse DNA-mismatch-reparationssystemer kan imidlertid blive defekte, hvilket gør det muligt for disse DNA-forandringer at bestå og potentielt føre til kræft. Det anslås faktisk, at op til 20 % af solide tumorer og hæmatologiske kræftformer har mangler i DNA-mismatch-reparationssystemerne.

Bailis og co. udledte et isogent cellelinjesystem til undersøgelse af mangel på DNA-mismatch-reparationssystemer. I undersøgelsen anvendte forfatterne inducerbar short hairpin RNA (shRNA) til at forhindre ekspression af genet MLH1, et gen, der er en del af DNA-mismatch-reparationssystemet. Her forhindrer shRNA’et, når det induceres, ekspressionen af MLH1 og inaktiverer det således. Da shRNA’et er inducerbart, gav det forfatterne mulighed for at studere de forskelle, der ses, når MLH1 er aktivt sammenlignet med når det er inaktivt.

En ændring, som forfatterne observerede, var induktion af mikrosatellitinstabilitet i celler, når MLH1 var inaktivt. Mikrosatellitinstabilitet er en anden ændring i DNA, hvor gentagne nukleotidsekvenser enten tilvindes eller forsvinder, og forfatterne observerede 1-3 nukleotidforskydninger ved BAT-26 mononukleotidgennemgang. Dette ændrede dog ikke det globale genekspressionsmønster i cellelinjerne.

Forudsigende opdagelse af biomarkører for kræft

I kræftbiologi giver prædiktive biomarkører oplysninger om effekten af en behandling. Haagensen og co. benyttede isogene cellelinjer til at søge efter potentielle prædiktive biomarkører som respons på fire terapeutiske lægemidler.

Forfatterne fandt, at responsen varierede alt efter, hvordan cellerne blev dyrket. For eksempel fandt de i 2D-kultur, at KRAS+/- og PIK3CA+/- celler var mere følsomme over for MEK-hæmmere sammenlignet med deres isogene forældreceller eller andre mutanter. I et 3D-system var KRASG13D/- og PIK3CAE545K/- xenografts imidlertid følsomme over for en af MEK-hæmmerne, men “tumorer”, der stammer fra forældreceller, var slet ikke følsomme.

Dette viser, at ved brug af isogene cellelinjer er responset på MEK-hæmmere ikke kun påvirket af mutationer i KRAS og PIK3CA, men også af, hvordan disse celler dyrkes.

Videre læsning

• Alt indhold om cellekultur
• Fælles problemer i cellekultur
• Hvordan man genererer stabile cellelinjer
• HEK293-celler: Anvendelser og fordele
• Hvad er mikromattering?

Skrevet af

Dr. Maho Yokoyama

Dr. Maho Yokoyama er forsker og videnskabsskribent. Hun fik sin ph.d. fra University of Bath, UK, efter en afhandling inden for mikrobiologi, hvor hun anvendte funktionel genomik på Staphylococcus aureus . I løbet af sine ph.d.-studier samarbejdede Maho med andre akademikere om flere artikler og offentliggjorde endda nogle af sine egne arbejder i videnskabelige tidsskrifter med peer-review. Hun præsenterede også sit arbejde på akademiske konferencer rundt om i verden.

Citationer