hTERT介導(dǎo)的永生化細胞hTERT ipn02.3 2λ的介紹與應(yīng)用
什么是細胞永生化？
細胞通常擁有有限的壽命，大多數(shù)細胞如上皮細胞、神經(jīng)細胞和肌肉細胞在經(jīng)歷有限次分裂后會停止增長。然而，一些細胞如干細胞和癌細胞可以無限增殖。細胞永生化是當(dāng)前細胞生物學(xué)研究熱點之一，指的是細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，為什么正常細胞無法永生化生長呢？或許，機體賦予正常細胞有限的增殖能力是一種抗癌防御機制。
原代細胞能最真實反映體內(nèi)生理狀態(tài)，但在體外培養(yǎng)中通常經(jīng)過有限次分裂后會停止增殖，發(fā)生衰老和凋亡，這大大影響了科研上對細胞培養(yǎng)技術(shù)的進一步應(yīng)用。因此，了解細胞永生化與衰老的分子機制，有助于解決傳代困難和衰老問題，實現(xiàn)細胞模型的標準化，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)的永生化細胞
端粒是維持染色體穩(wěn)定和細胞壽命的重要指標，其長度與染色體復(fù)制次數(shù)成反比，由于端粒長短有限，一旦減少到極值，便不再具有保護染色體穩(wěn)定的作用，隨即細胞死亡。（如下圖）
細胞通常擁有有限的壽命，大多數(shù)細胞如上皮細胞、神經(jīng)細胞和肌肉細胞在經(jīng)歷有限次分裂后會停止增長。然而，一些細胞如干細胞和癌細胞可以無限增殖。細胞永生化是當(dāng)前細胞生物學(xué)研究熱點之一，指的是細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，為什么正常細胞無法永生化生長呢？或許，機體賦予正常細胞有限的增殖能力是一種抗癌防御機制。
原代細胞能最真實反映體內(nèi)生理狀態(tài)，但在體外培養(yǎng)中通常經(jīng)過有限次分裂后會停止增殖，發(fā)生衰老和凋亡，這大大影響了科研上對細胞培養(yǎng)技術(shù)的進一步應(yīng)用。因此，了解細胞永生化與衰老的分子機制，有助于解決傳代困難和衰老問題，實現(xiàn)細胞模型的標準化，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)的永生化細胞
端粒是維持染色體穩(wěn)定和細胞壽命的重要指標，其長度與染色體復(fù)制次數(shù)成反比，由于端粒長短有限，一旦減少到極值，便不再具有保護染色體穩(wěn)定的作用，隨即細胞死亡。（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，不斷彌補端粒的長度，使細胞持續(xù)生長。然而，正常細胞中通常不表達TERT。為了實現(xiàn)細胞永生化，需要使用轉(zhuǎn)基因技術(shù)構(gòu)建表達載體，將TERT轉(zhuǎn)染到細胞中。
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)。為了使原代細胞獲得永生化同時維持正常細胞的生理特性，我們將原代細胞轉(zhuǎn)染人端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶cDNA（hTERT），從而激活端粒酶活性，維持端粒長度，阻止染色體端粒降解，誘導(dǎo)細胞永生化。[3]
hTERT ipn02.3 2λ細胞
hTERT ipn02.3 2λ 是一種雪旺細胞，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)鞘細胞永生化。它可用于雪旺細胞3D細胞培養(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)患者會出現(xiàn)神經(jīng)纖維瘤，這些是良性的雪旺細胞腫瘤，可以在周圍神經(jīng)系統(tǒng)的任何部位生長，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�，可能會致命�?strong>目前對神經(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，但人類雪旺細胞培養(yǎng)難度大，且大多數(shù)在培養(yǎng)6-10代后會進入衰老狀態(tài)，這影響了NF1的細胞研究，而且目前沒有自然存在的NF1動物模型。[1]
通過外源性表達人類端粒酶逆轉(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)纖維瘤衍生雪旺細胞獲得了永生化。這將成為研究NF1及其他雪旺細胞腫瘤生物學(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患者永生化雪旺細胞，這些細胞代表了人類叢狀腫瘤的遺傳多樣性。
通過對原代和永生化雪旺細胞進行詳細的分析，包括SNP陣列分析、RNA測序和全外顯子測序等，科學(xué)家們確定了這些永生化雪旺細胞能夠可靠地代替原代細胞在藥物篩選上的表現(xiàn)，驗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
- 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永生化細胞的研究進展及應(yīng)用前景." 中國獸藥雜志 49.2(2015):5.
- 黃今, 楊融輝, and 馬海英. "細胞永生化機制及不同細胞永生化方法研究進展." 東南大學(xué)學(xué)報：醫(yī)學(xué)版 5(2015):4.
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