上海富衡 | 人結腸癌細胞HCT-116
一、HCT-116細胞的生物學特性
HCT-116是結直腸癌研究中代表性的細胞模型,由M. Brattain團隊于1979年從一名48歲男性結腸癌患者的腫瘤組織分離建立。其核心特性包括:
形態與遺傳特征:貼壁生長,上皮細胞樣形態,染色體為近二倍體,遺傳穩定性高,適合長期實驗。
攜帶KRAS基因第13號密碼子點突變(Gly13Asp),這一突變與結直腸癌的增殖和耐藥性密切相關。
功能特性:在半固體瓊脂糖中可形成克隆,裸鼠體內致瘤性顯著,能形成上皮樣腫瘤結節。
表達癌胚抗原(CEA)和角蛋白,同時保留部分腸上皮分化潛能。
二、HCT-116的標準化培養體系
1. 培養基與傳代要點
培養基選擇:優先使用McCoy’s 5A或DMEM高糖培養基,補充10%胎牛血清(FBS)及1%雙抗。更換培養基需謹慎,避免因適應性差異導致細胞死亡。
傳代操作:消化時間控制在30-60秒(0.25%胰酶),輕柔吹打避免機械損傷,傳代比例1:3~1:5。
使用細胞刮鏟替代胰酶消化,減少細胞聚團風險。
2. 常見問題與對策
細胞聚團:消化不或吹打力度過大會導致聚團,需優化消化時間并預冷PBS洗滌。
空泡現象:約30%細胞胞質內存在空泡,與血清質量或代謝異常相關,可提高血清濃度至15%-20%改善。
增殖緩慢:接種密度需>5×10? cells/cm?,并定期進行STR鑒定以排除遺傳漂變。
三、HCT-116在科研中的多維應用
1. 腫瘤機制與信號通路研究
KRAS突變模型:作為KRAS突變型結直腸癌的經典模型,用于研究MAPK/ERK通路異常激活對腫瘤增殖的影響。
耐藥性機制:通過構建5-氟尿嘧啶(5-FU)耐藥株,揭示藥物外排泵(如ABCG2)和自噬途徑的調控作用。
2. 藥物開發與篩選
化療藥物評價:奧沙利鉑、紫杉醇等通過誘導DNA損傷或凋亡通路抑制HCT-116增殖,IC50值可作為藥效指標。
天然產物研究:雙氫聯合奧沙利鉑可協同抑制細胞生長,機制涉及ROS累積和線粒體膜電位崩潰。
3. 基因編輯與功能基因組學
CRISPR-Cas9篩選:利用HCT-116構建全基因組敲除文庫,鑒定出SARS-CoV-2病毒復制依賴的宿主因子(如核糖體再循環因子)。
表觀遺傳調控:DNMT抑制劑(5-氮雜胞苷)通過降低DNA甲基化水平恢復抑癌基因表達。
四、HCT-116模型的優勢與局限性
1. 核心優勢
遺傳穩定性:近二倍體基因組和低遺傳異質性,適合基因編輯和機制研究。
高致瘤性:裸鼠皮下成瘤率100%,可模擬體內腫瘤微環境。
2. 局限性及改進方向
代謝功能缺陷:細胞色素P450酶活性僅為原代肝細胞的1/100,需通過3D類器官共培養或誘導分化提升。
模型單一性:缺乏免疫微環境,可通過構建人源化PDX模型或與免疫細胞共培養增強臨床相關性。
五、研究前沿與技術創新
類器官與空間組學:結合HCT-116與成纖維細胞構建3D類器官,模擬腸道黏液層和藥物滲透動態。
單細胞測序技術揭示腫瘤干細胞亞群(CD44?/CD133?)與化療耐藥性的關聯。
多組學整合分析:蛋白組-代謝組聯合分析發現Insp8基因變體調控能量代謝,影響細胞表型。
HCT-116細胞憑借其遺傳穩定性、高致瘤性和可編輯性,已成為結直腸癌研究的“黃準”模型。盡管存在代謝功能不足和微環境簡化等局限,但其在藥物篩選、基因機制解析及病毒宿主互作研究中仍不可替代。未來,通過類器官、人工智能藥物設計等技術的融合,HCT-116模型將推動結直腸癌治療邁向新高度。
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