hTERT介導(dǎo)的永生化細(xì)胞hTERT ipn02.3 2λ的介紹與應(yīng)用
什么是細(xì)胞永生化？
細(xì)胞通常擁有有限的壽命，大多數(shù)細(xì)胞如上皮細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞和肌肉細(xì)胞在經(jīng)歷有限次分裂后會(huì)停止增長(zhǎng)。然而，一些細(xì)胞如干細(xì)胞和癌細(xì)胞可以無限增殖。細(xì)胞永生化是當(dāng)前細(xì)胞生物學(xué)研究熱點(diǎn)之一，指的是細(xì)胞因基因變化或外界刺激而跳過正常衰老階段，獲得無限增殖能力。
然而，為什么正常細(xì)胞無法永生化生長(zhǎng)呢？或許，機(jī)體賦予正常細(xì)胞有限的增殖能力是一種抗癌防御機(jī)制。
原代細(xì)胞能最真實(shí)反映體內(nèi)生理狀態(tài)，但在體外培養(yǎng)中通常經(jīng)過有限次分裂后會(huì)停止增殖，發(fā)生衰老和凋亡，這大大影響了科研上對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用。因此，了解細(xì)胞永生化與衰老的分子機(jī)制，有助于解決傳代困難和衰老問題，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞模型的標(biāo)準(zhǔn)化，并為抑制腫瘤、疫苗研究、體外診斷和抗體藥物研發(fā)提供理論基礎(chǔ)和資源。[4]
hTERT介導(dǎo)的永生化細(xì)胞
端粒是維持染色體穩(wěn)定和細(xì)胞壽命的重要指標(biāo)，其長(zhǎng)度與染色體復(fù)制次數(shù)成反比，由于端粒長(zhǎng)短有限，一旦減少到極值，便不再具有保護(hù)染色體穩(wěn)定的作用，隨即細(xì)胞死亡。（如下圖）
細(xì)胞通常擁有有限的壽命，大多數(shù)細(xì)胞如上皮細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞和肌肉細(xì)胞在經(jīng)歷有限次分裂后會(huì)停止增長(zhǎng)。然而，一些細(xì)胞如干細(xì)胞和癌細(xì)胞可以無限增殖。細(xì)胞永生化是當(dāng)前細(xì)胞生物學(xué)研究熱點(diǎn)之一，指的是細(xì)胞因基因變化或外界刺激而跳過正常衰老階段，獲得無限增殖能力。
然而，為什么正常細(xì)胞無法永生化生長(zhǎng)呢？或許，機(jī)體賦予正常細(xì)胞有限的增殖能力是一種抗癌防御機(jī)制。
原代細(xì)胞能最真實(shí)反映體內(nèi)生理狀態(tài)，但在體外培養(yǎng)中通常經(jīng)過有限次分裂后會(huì)停止增殖，發(fā)生衰老和凋亡，這大大影響了科研上對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用。因此，了解細(xì)胞永生化與衰老的分子機(jī)制，有助于解決傳代困難和衰老問題，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞模型的標(biāo)準(zhǔn)化，并為抑制腫瘤、疫苗研究、體外診斷和抗體藥物研發(fā)提供理論基礎(chǔ)和資源。[4]
hTERT介導(dǎo)的永生化細(xì)胞
端粒是維持染色體穩(wěn)定和細(xì)胞壽命的重要指標(biāo)，其長(zhǎng)度與染色體復(fù)制次數(shù)成反比，由于端粒長(zhǎng)短有限，一旦減少到極值，便不再具有保護(hù)染色體穩(wěn)定的作用，隨即細(xì)胞死亡。（如下圖）
但是端粒中含有一種逆轉(zhuǎn)錄酶（TERT），它能催化作為模板的端粒酶反轉(zhuǎn)錄為端粒DNA，繼而合成到染色體末端，不斷彌補(bǔ)端粒的長(zhǎng)度，使細(xì)胞持續(xù)生長(zhǎng)。然而，正常細(xì)胞中通常不表達(dá)TERT。為了實(shí)現(xiàn)細(xì)胞永生化，需要使用轉(zhuǎn)基因技術(shù)構(gòu)建表達(dá)載體，將TERT轉(zhuǎn)染到細(xì)胞中。
hTERT是人端粒酶蛋白部分的催化亞基編碼基因，與端粒酶活性呈現(xiàn)正相關(guān)。為了使原代細(xì)胞獲得永生化同時(shí)維持正常細(xì)胞的生理特性，我們將原代細(xì)胞轉(zhuǎn)染人端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶cDNA（hTERT），從而激活端粒酶活性，維持端粒長(zhǎng)度，阻止染色體端粒降解，誘導(dǎo)細(xì)胞永生化。[3]
hTERT ipn02.3 2λ細(xì)胞
hTERT ipn02.3 2λ 是一種雪旺細(xì)胞，于 2008 年從正常女性的腓腸神經(jīng)中分離出來。通過使用攜帶hTERT和mCdk4基因的逆轉(zhuǎn)錄病毒載體，成功將正常（NF1野生型）、神經(jīng)纖維瘤來源的NF1突變雜合型（+/-）和同型（-/-）的神經(jīng)鞘細(xì)胞永生化。它可用于雪旺細(xì)胞3D細(xì)胞培養(yǎng)，藥物開發(fā)，高通量篩選，生物學(xué)、疾病、腫瘤、神經(jīng)科學(xué)的研究。
hTERT ipn02.3 2λ細(xì)胞的應(yīng)用
神經(jīng)纖維瘤病1型（NF1）是一種常見的常染色體顯性遺傳病，其中半數(shù)的患者攜帶的是NF1基因突變。絕大多數(shù)患者會(huì)出現(xiàn)神經(jīng)纖維瘤，這些是良性的雪旺細(xì)胞腫瘤，可以在周圍神經(jīng)系統(tǒng)的任何部位生長(zhǎng)，并且可能終生存在。雖然皮膚上的神經(jīng)纖維瘤較小，主要是美容問題，但生長(zhǎng)在較大神經(jīng)上的神經(jīng)纖維瘤（稱為叢狀神經(jīng)纖維瘤）則較大，常常會(huì)引發(fā)健康問題。如果這些叢狀神經(jīng)纖維瘤壓迫到重要結(jié)構(gòu)或變?yōu)閻盒�，可能�?huì)致命。目前對(duì)神經(jīng)纖維瘤，尤其是較大的叢狀神經(jīng)纖維瘤，還沒有有效的治療方法。[1]
組織培養(yǎng)是研究的重要工具，但人類雪旺細(xì)胞培養(yǎng)難度大，且大多數(shù)在培養(yǎng)6-10代后會(huì)進(jìn)入衰老狀態(tài)，這影響了NF1的細(xì)胞研究，而且目前沒有自然存在的NF1動(dòng)物模型。[1]
通過外源性表達(dá)人類端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶和小鼠周期蛋白依賴性激酶（mCdk4），我們成功使正常（NF1野生型）、NF1突變雜合子和NF1突變純合子的神經(jīng)纖維瘤衍生雪旺細(xì)胞獲得了永生化。這將成為研究NF1及其他雪旺細(xì)胞腫瘤生物學(xué)和相關(guān)疾病的重要工具。[1]
為了加速發(fā)現(xiàn)有關(guān)藥物靶向的關(guān)鍵信號(hào)通路，科學(xué)家們高通量篩選了大量來自NF1患者永生化雪旺細(xì)胞，這些細(xì)胞代表了人類叢狀腫瘤的遺傳多樣性。
通過對(duì)原代和永生化雪旺細(xì)胞進(jìn)行詳細(xì)的分析，包括SNP陣列分析、RNA測(cè)序和全外顯子測(cè)序等，科學(xué)家們確定了這些永生化雪旺細(xì)胞能夠可靠地代替原代細(xì)胞在藥物篩選上的表現(xiàn)，驗(yàn)證了這一種新的科學(xué)資源，為NF1基因突變而產(chǎn)生的稀有且耐藥腫瘤的治療提供了新的工具。[2]
參考文獻(xiàn)
- Li, Hua , et al. "Immortalization of human normal and NF1 neurofibroma Schwann cells." Laboratory Investigation 96.10(2016):1105.
- Ferrer, Marc, et al. "Pharmacological and genomic profiling of neurofibromatosis type 1 plexiform neurofibroma-derived schwann cells." Scientific Data 5.1(2018):180106.
- 張敏等. "hTERT永生化細(xì)胞的研究進(jìn)展及應(yīng)用前景." 中國(guó)獸藥雜志 49.2(2015):5.
- 黃今, 楊融輝, and 馬海英. "細(xì)胞永生化機(jī)制及不同細(xì)胞永生化方法研究進(jìn)展." 東南大學(xué)學(xué)報(bào)：醫(yī)學(xué)版 5(2015):4.
- 細(xì)胞攻略—HuH-7(人肝癌細(xì)胞)培養(yǎng)教程
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