Buněčná linie Caco-2

Caco-2 buněčná linie je lidská imortalizovaná buněčná linie získaná z lidského adenokarcinomu tlustého střeva v roce 1974.[1] Současně představuje významný in vitro model epitelu tenkého střeva, neboť je schopna se diferenciovat do buněk podobných lidským enterocytům.[2]

Charakteristika a vlastnosti

téměř konfluentní monovrstva Caco-2

Caco-2 linie je tzv. adherentní buněčná linie, která tvoří kompaktní monovrstvu na povrchu kultivační nádoby. Soudržnost vrstvy je umožněna díky přítomnosti těsných spojů mezi buňkami. Po diferenciaci jsou Caco-2 buňky strukturně polarizované, produkují významné enzymy a transportní proteiny, které jsou typické pro lidské enterocyty. Na apikální straně buňky jsou po diferenciaci pozorovány struktury tvořené mikroklky, které připomínají kartáčový lem enterocytů. [3][4] Caco-2 buňky produkují důležité hydrolytické enzymy: sacharasu-isomaltasu (EC 3.2.1.48), aminopeptidasu N (EC 3.4.11.2), dipeptidylpeptidasu-IV (EC 3.4.14.5), alkalickou fosfatasu (EC 3.1.3.1) a laktasu (EC 3.2.1.108).[5][3] Zároveň se jak na apikální, tak na basolaterální membráně nacházejí významné transportní proteiny, například pro peptidy nebo monokarboxylové kyseliny.[4]

Průběh diferenciace buněk

Před diferenciací a v raných fázích diferenciace mají buňky převážně fenotyp původní tkáně – adenokarcinomu tlustého střeva. Produkují například tkáňově nespecifickou izoformu alkalické fosfatasy (EC 3.1.3.1), která je více typická pro tlusté střevo[6], a zároveň byla zjištěna vyšší koncentrace některých tumorových proteinů.[7] Sacharasa-isomaltasa, označovaná jako marker diferenciace, není v rané fázi syntetizována.[8] Se zvyšující se strukturní komplexitou a vyšší diferenciací buněk dochází k expresi fenotypu podobnějšího lidským enterocytům. Nespecifická izoforma alkalické fosfatasy (EC 3.1.3.1) je nahrazena intestinální izoformou, tumorové proteiny přestávají být produkovány, a naopak se zvyšuje aktivita hydrolytických enzymů a mění se morfologie buněk.[8][7]

Odlišnosti oproti lidským enterocytům

Caco-2 buňka vykazující fenotyp podobný lidským enterocytům může projevovat mnohé vlastnosti původní tkáně. Některé produkované enzymy mají odlišnou kvartérní strukturu. Například aminopeptidasa N (EC 3.4.11.2) nebo dipeptidylpeptidasa-IV (EC 3.4.14.5) jsou v tenkém střevě přítomny jako dimer, zatímco u Caco-2 jako monomer.[3] Rovněž bylo pozorováno větší množství vnitrobuněčných lipidových kapének, které jsou charakteristické právě pro karcinom tlustého střeva.[9]

Problematika variability vlastností

Proces diferenciace není pravděpodobně řízen centrálně a každá buňka podléhá své vlastní autoregulaci vyplavováním růstových faktorů. V rámci jedné monovrstvy je pak možné pozorovat buňky v různých stupních diferenciace, které se od sebe odlišují například v produkci enzymů nebo v organizovanosti mikroklků.[10][8] Tento jev vede k relativně vysoké variabilitě a případné selekci subpopulací, nejčastěji rychleji rostoucích. Postupem času se tak může vyselektovat kultura s vlastnostmi odlišujícími se od původní buněčné linie. Následkem může být zkreslení eventuálně získaných výsledků a horší porovnání mezi podobnými pracemi. [8]

Podmínky kultivace

Caco-2 buněčná linie je nejčastěji kultivována v tekutém DMEM médiu (z aj. Dulbecco's modified Eagle's medium) obsahujícím glukosu, esenciální aminokyseliny a vitamíny. Zároveň se médium obohacuje o fetální hovězí sérum, glutamin a případně o další neesenciální aminokyseliny. Většinou se do média přidává kombinace antibiotik penicilin/streptomycin, aby se zabránilo nechtěné bakteriální kontaminaci. Buněčná kultura je uchovávána v inkubátoru se stálou teplotou 37 °C ve stabilní atmosféře obsahující 5 % CO2.[11]

Pro udržení linie je vhodné buněčnou kulturu pasážovat při 70–80% porostu povrchu kultivační nádoby. Doba zdvojení se pohybuje kolem 70–80 hodin [1]. Diferenciace buněk nastává spontánně, po dosažení 100% porostu povrchu nádoby, a probíhá cca 18–21 dní, kdy je potřeba jednou za 2–3 dny vyměnit médium za čerstvé.[11]

Využití a praktické aplikace

Výhody

Nevýhody

  • méně fyziologicky relevantní - epitel tenkého střeva je tvořen několika typy buněk (lepší kokultivace s dalšími buněčnými liniemi např. HT-29)[12]
  • možná variabilita získaných výsledků - horší interpretace a porovnání výsledků [8]

Využití [2]

  • screening absorpce a transportu léčiv přes epitel tenkého střeva
  • toxikologické studie
  • studium vstřebatelnosti živin tenkým střevem
  • sledování schopnosti adheze probiotických bakterií na epitel tenkého střeva
  • studium interakce patogenů s epitelem tenkého střeva

Odkazy

Reference

  1. ↑ FOGH, Jørgen; WRIGHT, William C.; LOVELESS, James D. Absence of HeLa Cell Contamination in 169 Cell Lines Derived From Human Tumors2. JNCI: Journal of the National Cancer Institute. 1977-02, roč. 58, čís. 2, s. 209–214. Dostupné online [cit. 2023-03-16]. ISSN 1460-2105. DOI 10.1093/jnci/58.2.209. (anglicky) 
  2. ↑ a b LANGERHOLC, Tomaz; MARAGKOUDAKIS, Petros A.; WOLLGAST, Jan. Novel and established intestinal cell line models – An indispensable tool in food science and nutrition. Trends in Food Science & Technology. 2011-11-01, roč. 22, čís. PathogenCombat – Unique achievements in the fight against pathogens, s. S11–S20. Dostupné online [cit. 2023-04-10]. ISSN 0924-2244. DOI 10.1016/j.tifs.2011.03.010. PMID 32336880. (anglicky) 
  3. ↑ a b c HAURI, H P; STERCHI, E E; BIENZ, D. Expression and intracellular transport of microvillus membrane hydrolases in human intestinal epithelial cells.. The Journal of Cell Biology. 1985-09-01, roč. 101, čís. 3, s. 838–851. Dostupné online [cit. 2023-04-04]. ISSN 0021-9525. DOI 10.1083/jcb.101.3.838. PMID 3897250. (anglicky) 
  4. ↑ a b c SUN, Huadong; CHOW, Edwin CY; LIU, Shanjun. The Caco-2 cell monolayer: usefulness and limitations. Expert Opinion on Drug Metabolism & Toxicology. 2008-04, roč. 4, čís. 4, s. 395–411. Dostupné online [cit. 2023-03-12]. ISSN 1742-5255. DOI 10.1517/17425255.4.4.395. (anglicky) 
  5. ↑ CHANTRET, I.; BARBAT, A.; DUSSAULX, E. Epithelial polarity, villin expression, and enterocytic differentiation of cultured human colon carcinoma cells: a survey of twenty cell lines. Cancer Research. 1988-04-01, roč. 48, čís. 7, s. 1936–1942. PMID: 3349466. Dostupné online [cit. 2023-03-16]. ISSN 0008-5472. PMID 3349466. 
  6. ↑ ENGLE, M. J.; GOETZ, G. S.; ALPERS, D. H. Caco-2 cells express a combination of colonocyte and enterocyte phenotypes. Journal of Cellular Physiology. 1998-03, roč. 174, čís. 3, s. 362–369. PMID: 9462698. Dostupné online [cit. 2023-03-17]. ISSN 0021-9541. DOI 10.1002/(SICI)1097-4652(199803)174:3<362::AID-JCP10>3.0.CO;2-B. PMID 9462698. 
  7. ↑ a b STIERUM, Rob; GASPARI, Marco; DOMMELS, Yvonne. Proteome analysis reveals novel proteins associated with proliferation and differentiation of the colorectal cancer cell line Caco-2. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteins and Proteomics. 2003-08, roč. 1650, čís. 1–2, s. 73–91. Dostupné online [cit. 2023-04-07]. DOI 10.1016/S1570-9639(03)00204-8. (anglicky) 
  8. ↑ a b c d e VACHON, Pierre H.; BEAULIEU, Jean-François. Transient mosaic patterns of morphological and functional differentiation in the Caco-2 cell line. Gastroenterology. 1992-08, roč. 103, čís. 2, s. 414–423. Dostupné online [cit. 2023-04-07]. DOI 10.1016/0016-5085(92)90829-N. (anglicky) 
  9. ↑ SAARINEN, Jukka; SÖZERI, Erkan; FRASER-MILLER, Sara J. Insights into Caco-2 cell culture structure using coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) microscopy. International Journal of Pharmaceutics. 2017-05-15, roč. 523, čís. 1, s. 270–280. Dostupné online [cit. 2023-03-17]. ISSN 0378-5173. DOI 10.1016/j.ijpharm.2017.03.015. (anglicky) 
  10. ↑ BEAULIEU, J F; QUARONI, A. Clonal analysis of sucrase-isomaltase expression in the human colon adenocarcinoma Caco-2 cells. Biochemical Journal. 1991-12-15, roč. 280, čís. 3, s. 599–608. Dostupné online [cit. 2023-03-17]. ISSN 0264-6021. DOI 10.1042/bj2800599. PMID 1764023. (anglicky) 
  11. ↑ a b ANGELIS, Isabella De; TURCO, Laura. Caco‐2 Cells as a Model for Intestinal Absorption. Current Protocols in Toxicology. 2011-02, roč. 47, čís. 1. Dostupné online [cit. 2023-03-16]. ISSN 1934-9254. DOI 10.1002/0471140856.tx2006s47. (anglicky) 
  12. ↑ a b COSTA, Joana; AHLUWALIA, Arti. Advances and Current Challenges in Intestinal in vitro Model Engineering: A Digest. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 2019, roč. 7. Dostupné online [cit. 2023-04-08]. ISSN 2296-4185. DOI 10.3389/fbioe.2019.00144. PMID 31275931. 

Externí odkazy

Strategi Solo vs Squad di Free Fire: Cara Menang Mudah!