Av Dr. Maho Yokoyama, Ph.D.Översyn av Michael Greenwood, M.Sc.

Cellinjer bildas av celler som kan växa på obestämd tid om rätt villkor är uppfyllda, och dessa kan vara från olika källor. Dessa cellinjer används i stor utsträckning i laboratoriet, från att studera cancer till att testa potentiella nya behandlingar.

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

Är alla celler likadana?

Isogen avser en population med i stort sett identiska gener. Det finns tekniker som kan ändra cellernas DNA, och detta kan sedan användas som sjukdomsmodell. Till exempel har cancerceller ofta förändringar i sitt DNA, och därmed kan detta kopieras till en isogen cellinje.

Att kunna modifiera DNA innebär att det är möjligt att ha två isogena cellinjer: en med de förändringar som är relaterade till cancerutveckling och en utan dessa förändringar. Detta underlättar jämförelser, eftersom det kan vara svårt att hitta besläktade celler som uttrycker gener på samma sätt.

Hur används de?

Regulering av genuttryck i cellinjer

Liu och co. utarbetade ett system där transkriptionsfaktorer av zinkfingerprotein som är specifika för gener av intresse användes för att inducera genuttryck i målceller. Detta system har hög specificitet, så sannolikheten för att andra gener påverkas av zinkfingerproteintranskriptionsfaktorn är låg. Zinkfingerproteintranskriptionsfaktorns uttryck kan också göras inducerbar, så att det är möjligt att styra när genen av intresse aktiveras.

Författarna riktade in sig på den humana parathormonreceptorn 1 (PTHR1), som är en G-proteinkopplad receptor som spelar en roll i kalciumhomeostasen och benmetabolismen. En zinkfingerproteintranskriptionsfaktor som riktar sig mot PTHR1 identifierades och användes för att inducera dess uttryck i HEK293-celler, som normalt inte uttrycker PTHR1.

När zinkfingerproteintranskriptionsfaktorn inducerades började HEK293-cellerna uttrycka PTHR1. Aktiviteten hos den uttryckta PTHR1 bekräftades genom en ökning av nivåerna av cAMP som producerades av cellerna. Författarna använde sedan kända PTHR1-ligander och detta ledde till en minskning av cAMP-nivåerna, vilket visade att dess funktion var nedsatt. Författarna drog slutsatsen att detta tillvägagångssätt kan användas för att studera effekterna av potentiella terapeutiska föreningar på målgener.

Studier av bristande reparation av DNA-mismatchning

Fel under DNA-replikation kan leda till förändringar i DNA, inklusive missmatchning av enstaka baser, basmodifiering och små slingor för insättning och borttagning. För att motverka effekterna av dessa fel finns det system för reparation av DNA-mismatchningar i dessa celler. Dessa system för reparation av DNA-missmatchningar kan dock bli defekta, vilket gör att dessa DNA-förändringar kan kvarstå och potentiellt leda till cancer. Faktum är att man uppskattar att upp till 20 % av solida tumörer och hematologiska cancerformer har brister i DNA-mischmatchreparationssystemen.

Bailis och co. tog fram ett isogent cellinjesystem för att undersöka brister i DNA-mischmatchreparationssystemen. I studien använde författarna inducerbart short hairpin RNA (shRNA) för att förhindra uttryck av genen MLH1, en gen som är en del av DNA-match repair-systemet. När shRNA:et induceras förhindrar det här uttrycket av MLH1 och inaktiverar det på så sätt. Eftersom shRNA är inducerbart gav detta författarna möjlighet att studera skillnader som ses när MLH1 är aktiv jämfört med när den är inaktiv.

En förändring som författarna observerade var induktionen av mikrosatellitinstabilitet i celler när MLH1 var inaktiv. Mikrosatellitinstabilitet är en annan förändring i DNA, där upprepade nukleotidsekvenser antingen vinner eller förloras, och författarna observerade 1-3 nukleotidförskjutningar vid BAT-26 mononukleotidupprepningen. Detta förändrade dock inte det globala genuttrycksmönstret i cellinjerna.

Prediktiv upptäckt av biomarkörer för cancer

I cancerbiologin ger prediktiva biomarkörer information om effekten av behandling. Haagensen och co. använde isogena cellinjer för att söka efter potentiella prediktiva biomarkörer som svar på fyra terapeutiska läkemedel.

Författarna fann att svaret varierade beroende på hur cellerna odlades. I 2D-kultur fann de till exempel att KRAS+/- och PIK3CA+/–celler var känsligare för MEK-hämmare jämfört med deras isogena föräldraceller eller andra mutanter. I ett 3D-system var dock KRASG13D/- och PIK3CAE545K/- xenografts känsliga för en av MEK-hämmarna, men ”tumörer” som härrörde från föräldraceller var inte känsliga alls.

Detta visar att genom användning av isogena cellinjer påverkas svaret på MEK-hämmare inte bara av mutationer i KRAS och PIK3CA, utan även av hur dessa celler odlas.

Fortsatt läsning

• Allt innehåll om cellodling
• Gemensamma problem vid cellodling
• Hur man genererar stabila cellinjer
• HEK293-celler: Användningsområden och fördelar
• Vad är mikromönstring?

Skrivet av

Dr Maho Yokoyama

Dr Maho Yokoyama är forskare och vetenskapsskribent. Hon fick sin doktorsexamen från University of Bath, Storbritannien, efter en avhandling inom mikrobiologi, där hon tillämpade funktionell genomik på Staphylococcus aureus . Under sina doktorandstudier samarbetade Maho med andra akademiker om flera artiklar och publicerade även en del av sitt eget arbete i vetenskapliga tidskrifter med expertgranskning. Hon presenterade också sitt arbete vid akademiska konferenser runt om i världen.

Citat