De Dr. Maho Yokoyama, Ph.D.Revizuit de Michael Greenwood, M.Sc.

Liniile celulare sunt formate din celule care sunt capabile să crească la nesfârșit dacă sunt îndeplinite condițiile corecte, iar acestea pot proveni din diverse surse. Aceste linii celulare sunt utilizate pe scară largă în laborator, de la studierea cancerului până la testarea unor potențiale tratamente noi.

Credite de imagine: Evgeniy Kalinovskiy / .com

Sunt toate celulele la fel?

Isogen se referă la o populație cu gene practic identice. Există tehnici disponibile care pot modifica ADN-ul celulelor, iar acesta poate fi folosit apoi ca model de boală. De exemplu, celulele canceroase au adesea modificări în ADN-ul lor și, astfel, acest lucru poate fi copiat într-o linie celulară izogenă.

Abilitatea de a modifica ADN-ul înseamnă că este posibil să avem două linii celulare izogenice: una cu modificările legate de dezvoltarea cancerului, iar cealaltă fără aceste modificări. Acest lucru facilitează comparațiile, deoarece poate fi dificil de găsit celule înrudite care să exprime genele în același mod.

Cum se utilizează?

Regularea expresiei genice în liniile celulare

Liu și co. au conceput un sistem în care factorii de transcripție ai proteinelor cu deget de zinc specifici genelor de interes au fost utilizați pentru a induce expresia genică în celulele țintă. Acest sistem are o specificitate ridicată, astfel încât probabilitatea ca și alte gene să fie afectate de factorul de transcripție al proteinei cu deget de zinc este scăzută. Expresia factorului de transcripție al proteinei zinc finger poate fi, de asemenea, făcută inductibilă, astfel încât este posibil să se controleze momentul în care este activată gena de interes.

Autorii au vizat receptorul 1 al hormonului paratiroidian uman (PTHR1), care este un receptor cuplat cu proteina G care are un rol în homeostazia calciului și în metabolismul osos. A fost identificat un factor de transcripție al proteinei cu deget de zinc care vizează PTHR1 și a fost utilizat pentru a induce expresia acestuia în celulele HEK293, care în mod normal nu exprimă PTHR1.

Când a fost indus factorul de transcripție al proteinei cu deget de zinc, celulele HEK293 au început să exprime PTHR1. Activitatea PTHR1 exprimat a fost confirmată prin creșterea nivelului de cAMP produs de celule. Autorii au folosit apoi liganzi cunoscuți ai PTHR1, iar acest lucru a dus la reducerea nivelurilor de cAMP, demonstrând astfel că funcția sa a fost redusă. Autorii au concluzionat că această abordare poate fi utilizată pentru a studia efectele unor potențiali compuși terapeutici asupra genelor țintă.

Studiul deficienței de reparare a nepotrivirii ADN

Erorile din timpul replicării ADN pot duce la modificări în ADN, inclusiv nepotriviri ale unei singure baze, modificarea bazelor și bucle mici de inserție-deleție. Pentru a contracara efectele acestor erori, în aceste celule există sisteme de reparare a nepotrivirii ADN. Cu toate acestea, aceste sisteme de reparare a nepotrivirii ADN pot deveni defectuoase, permițând ca aceste modificări ale ADN-ului să persiste și să ducă potențial la apariția cancerului. De fapt, se estimează că până la 20% din tumorile solide și cancerele hematologice au deficiențe ale sistemului de reparare a dezadaptării ADN.

Bailis și colab. au derivat un sistem de linii celulare izogenice pentru a investiga deficiența sistemelor de reparare a dezadaptării ADN. În cadrul studiului, autorii au utilizat ARN scurt inductibil în formă de ac de păr (shRNA) pentru a împiedica exprimarea genei MLH1, o genă care face parte din sistemul de reparare a dezacordurilor ADN. Aici, atunci când ARNhc este indus, acesta împiedică expresia MLH1, inactivând-o astfel. Deoarece ARNhc este inductibil, acest lucru le-a oferit autorilor oportunitatea de a studia diferențele observate atunci când MLH1 era activă în comparație cu atunci când era inactivă.

O modificare observată de autori a fost inducerea instabilității microsateliților în celule atunci când MLH1 era inactivă. Instabilitatea microsateliților este o altă modificare în ADN, în care secvențe repetate de nucleotide sunt fie câștigate, fie pierdute, iar autorii au observat deplasări de 1-3 nucleotide la nivelul repetiției mononucleotidice BAT-26. Cu toate acestea, acest lucru nu a schimbat modelul global de expresie a genelor în liniile celulare.

Descoperirea biomarkerilor predictivi pentru cancer

În biologia cancerului, biomarkerii predictivi oferă informații despre efectul tratamentului. Haagensen și co. au utilizat linii celulare izogenice pentru a căuta potențiali biomarkeri predictivi de răspuns la patru medicamente terapeutice.

Autorii au constatat că răspunsul a variat în funcție de modul în care au fost cultivate celulele. De exemplu, în cultura 2D, ei au constatat că celulele KRAS+/- și PIK3CA+/- au fost mai sensibile la inhibitorii MEK în comparație cu celulele parentale izogene sau cu alți mutanți. Cu toate acestea, într-un sistem 3D, xenogrefele KRASG13D/- și PIK3CAE545K/- au fost sensibile la unul dintre inhibitorii MEK, dar „tumorile” derivate din celulele parentale nu au fost deloc sensibile.

Aceasta arată că, prin utilizarea liniilor celulare izogene, răspunsul la inhibitorii MEK nu este influențat doar de mutațiile în KRAS și PIK3CA, ci și de modul în care sunt cultivate aceste celule.

Lecturi suplimentare

• Toate conținuturile privind cultura celulară
• Probleme comune în cultura celulară
• Cum se generează linii celulare stabile
• Celule HEK293: Aplicații și avantaje
• Ce este Micropatterning?

Scris de

Dr. Maho Yokoyama

Dr. Maho Yokoyama este cercetător și scriitor științific. A obținut doctoratul de la Universitatea din Bath, Marea Britanie, în urma unei teze în domeniul microbiologiei, în care a aplicat genomica funcțională la Staphylococcus aureus . În timpul studiilor de doctorat, Maho a colaborat cu alți profesori universitari la mai multe lucrări și chiar a publicat unele dintre lucrările sale proprii în reviste științifice evaluate de colegi. De asemenea, ea și-a prezentat lucrările la conferințe academice din întreaga lume.

Citate

.