-
By Dr Maho Yokoyama, Ph.D.Reviewed by Michael Greenwood, M.Sc. Linie komórkowe są tworzone z komórek, które są w stanie rosnąć w nieskończoność, jeśli spełnione są odpowiednie warunki, a te mogą pochodzić z różnych źródeł. Te linie komórkowe są szeroko stosowane w laboratorium, od badania raka do testowania potencjalnych nowych metod leczenia.
Image Credits: Evgeniy Kalinovskiy / .comCzy wszystkie komórki są takie same?
Isogeniczność odnosi się do populacji o zasadniczo identycznych genach. Istnieją techniki, które mogą modyfikować DNA komórek, a to może być następnie wykorzystane jako model choroby. Na przykład, komórki nowotworowe często mają zmiany w swoim DNA, a zatem może to być skopiowane do izogenicznej linii komórkowej.
Bycie w stanie modyfikować DNA oznacza, że możliwe jest posiadanie dwóch izogenicznych linii komórkowych: jednej ze zmianami związanymi z rozwojem raka, a drugiej bez tych zmian. Ułatwia to porównania, ponieważ znalezienie spokrewnionych komórek, które wyrażają geny w ten sam sposób, może być trudne.
Jak są wykorzystywane?
Regulacja ekspresji genów w liniach komórkowych
Liu i wsp. opracowali system, w którym do indukowania ekspresji genów w komórkach docelowych wykorzystano czynniki transkrypcyjne białek palca cynkowego specyficzne dla interesujących nas genów. System ten charakteryzuje się wysoką specyficznością, więc prawdopodobieństwo, że czynnik transkrypcyjny z palcem cynkowym będzie oddziaływał na inne geny jest niskie. Ekspresja czynnika transkrypcyjnego z palcem cynkowym może być również indukowalna, dzięki czemu można kontrolować, kiedy interesujący nas gen jest aktywowany.
Autorzy wycelowali w ludzki receptor hormonu przytarczyc 1 (PTHR1), który jest receptorem sprzężonym z białkiem G, który odgrywa rolę w homeostazie wapnia i metabolizmie kości. Zidentyfikowano czynnik transkrypcyjny białka palca cynkowego, który celuje w PTHR1 i użyto go do indukowania jego ekspresji w komórkach HEK293, które normalnie nie wyrażają PTHR1.
Gdy czynnik transkrypcyjny białka palca cynkowego był indukowany, komórki HEK293 zaczęły wyrażać PTHR1. Aktywność wyrażonego PTHR1 została potwierdzona przez wzrost poziomu cAMP produkowanego przez komórki. Następnie autorzy zastosowali znane ligandy PTHR1, co doprowadziło do obniżenia poziomu cAMP, pokazując tym samym, że jego funkcja została ograniczona. Autorzy stwierdzili, że to podejście może być stosowane do badania wpływu potencjalnych związków terapeutycznych na geny docelowe.
Badanie niedoboru naprawy niedopasowania DNA
Błędy podczas replikacji DNA mogą prowadzić do zmian w DNA, w tym niedopasowań pojedynczych zasad, modyfikacji zasad i małych pętli insercyjno-delecyjnych. Aby przeciwdziałać skutkom tych błędów, w komórkach tych istnieją systemy naprawy niedopasowania DNA. Jednakże, te systemy naprawy niedopasowania DNA mogą stać się wadliwe, pozwalając tym zmianom w DNA przetrwać i potencjalnie prowadzić do raka. W rzeczywistości szacuje się, że do 20% guzów litych i nowotworów układu krwiotwórczego ma niedobory systemów naprawy niedopasowania DNA.
Bailis i wsp. wyprowadzili izogeniczny system linii komórkowej do badania niedoborów systemów naprawy niedopasowania DNA. W badaniu autorzy użyli indukowalnego krótkiego RNA szpilki do włosów (shRNA), aby zapobiec ekspresji genu MLH1, genu, który jest częścią systemu naprawy niedopasowania DNA. W tym przypadku, gdy shRNA jest indukowane, zapobiega to ekspresji MLH1, tym samym dezaktywując go. Ponieważ shRNA jest indukowalne, dało to autorom możliwość zbadania różnic widocznych, gdy MLH1 był aktywny w porównaniu z tym, gdy był nieaktywny.
Jedną ze zmian, jaką zaobserwowali autorzy, była indukcja niestabilności mikrosatelitarnej w komórkach, gdy MLH1 był nieaktywny. Niestabilność mikrosatelitarna to kolejna zmiana w DNA, gdzie powtarzające się sekwencje nukleotydów są albo zdobywane albo tracone, a autorzy zaobserwowali 1-3 nukleotydowe przesunięcia przy powtórzeniu mononukleotydu BAT-26. Nie zmieniło to jednak globalnego wzorca ekspresji genów w liniach komórkowych.
Predictive cancer biomarker discovery
W biologii nowotworów biomarkery predykcyjne dostarczają informacji o efektach leczenia. Haagensen i wsp. wykorzystali izogeniczne linie komórkowe do poszukiwania potencjalnych biomarkerów predykcyjnych w odpowiedzi na cztery leki terapeutyczne.
Autorzy odkryli, że odpowiedź różniła się w zależności od sposobu hodowli komórek. Na przykład, w hodowli 2D odkryli, że komórki KRAS+/- i PIK3CA+/- były bardziej wrażliwe na inhibitory MEK w porównaniu do ich izogenicznych komórek rodzicielskich lub innych mutacji. Jednakże, w systemie 3D ksenografty KRASG13D/- i PIK3CAE545K/- były wrażliwe na jeden z inhibitorów MEK, ale „guzy” pochodzące z komórek rodzicielskich nie były w ogóle wrażliwe.
To pokazuje, że poprzez wykorzystanie izogenicznych linii komórkowych, na odpowiedź na inhibitory MEK wpływają nie tylko mutacje w KRAS i PIK3CA, ale również to, jak te komórki są hodowane.
Źródła
sciencedirect.com. Cell Lines https://www.sciencedirect.com/topics/neuroscience/cell-lines
Gillet, J.-P. et al. (2013) The Clinical Relevance of Cancer Cell Lines. Journal of the National Cancer Institute https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3691946/
merriam-webster.com. Isogenic https://www.merriam-webster.com/dictionary/isogenic
amsbio.com. Isogenic Cell Lines http://www.amsbio.com/isogenic-cell-lines.aspx
Liu, P.-Q. et al. (2005) Isogenic Human Cell Lines for Drug Discovery: Regulation of Target Gene Expression by Engineered Zinc-Finger Protein Transcription Factors. Journal of Biomolecular Screening https://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1177/1087057104272663
Bailis, J. M. et al. (2013) An Inducible, Isogenic Cancer Cell Line System for Targeting the State of Mismatch Repair Deficiency. PLOS One journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0078726
Oldenhuis, C. N. et al. (2008) Prognostic versus predictive value of biomarkers in oncology. European Journal of Cancer https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18396036
Haagensen, E. J. et al. (2016) Pre-clinical use of isogenic cell lines and tumours in vitro and in vivo for predictive biomarker discovery; impact of KRAS and PI3KCA mutation status on MEK inhibitor activity is model dependent. European Journal of Cancer https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959804915011569
Further Reading
- All Cell Culture Content
- Common Problems in Cell Culture
- How to Generate Stable Cell Lines
- HEK293 Cells: Applications and Advantages
- What is Micropatterning?
Written by
Dr Maho Yokoyama
Dr Maho Yokoyama jest badaczką i pisarką naukową. Tytuł doktora uzyskała na Uniwersytecie w Bath, w Wielkiej Brytanii, po napisaniu pracy w dziedzinie mikrobiologii, w której zastosowała genomikę funkcjonalną do Staphylococcus aureus. Podczas studiów doktoranckich Maho współpracowała z innymi naukowcami nad kilkoma pracami, a nawet opublikowała niektóre z własnych prac w recenzowanych czasopismach naukowych. Prezentowała również swoje prace na konferencjach akademickich na całym świecie.
Ostatnia aktualizacja Mar 11, 2020Cytaty
Proszę użyć jednego z następujących formatów, aby zacytować ten artykuł w swoim eseju, pracy lub raporcie:
-
APA
Yokoyama, Maho. (2020, March 11). Co to są izogeniczne linie komórkowe? Wiadomości-Medyczne. Retrieved on March 24, 2021 from https://www.news-medical.net/life-sciences/What-are-Isogenic-Cell-Lines.aspx.
-
MLA
Yokoyama, Maho. „Czym są izogeniczne linie komórkowe?”. News-Medical. 24 marca 2021. <https://www.news-medical.net/life-sciences/What-are-Isogenic-Cell-Lines.aspx>.
-
Chicago
Yokoyama, Maho. „Czym są izogeniczne linie komórkowe?”. News-Medical. https://www.news-medical.net/life-sciences/What-are-Isogenic-Cell-Lines.aspx. (dostęp 24 marca 2021).
-
Harvard
Yokoyama, Maho. 2020. Co to są izogeniczne linie komórkowe? News-Medical, przeglądane 24 marca 2021, https://www.news-medical.net/life-sciences/What-are-Isogenic-Cell-Lines.aspx.
.