Въведение

The U2OS клетки Клетъчната линия — известна още като U-2 OS, U-2OS, U-2-OS, U2-OS, U20-S, U20S и 2T — е една от най-ранно създадените човешки ракови клетъчни линии, които все още се използват активно и днес. Линията е създадена в средата на 60-те години на миналия век от умерено диференциран остеосарком на тибията и е описана за първи път от Понтен и Саксела през 1967 г. [1]. Създаването ѝ предостави на изследователите лесно управляем, адхезивен модел с епителиална морфология за изучаване на костни неоплазми, биологията на туморите и фундаменталната клетъчна биология. През следващите десетилетия U2OS се превърна в крайъгълен камък на изследванията в областта на репарацията на ДНК, разработването на лекарства за остеосаркома, анализа на клетъчния цикъл и геномното профилиране. Клетъчната линия запазва функцията на TP53 от див тип — нещо сравнително рядко срещано сред линиите на остеосаркома — което я прави особено ценна за изследване на p53-зависимите пътища, реакциите при увреждане на ДНК и регулацията на циркадния ритъм. С обширна колекция от омични набори от данни и стотици публикувани проучвания, U2OS остава един от най-цитираните и добре охарактеризирани модели на рак при човека, достъпни за биомедицинските учени.

Основни изводи

• U2OS (Cellosaurus, номер в регистъра CVCL_0042) е клетъчна линия на човешки остеосарком, създадена в средата на 60-те години на миналия век от тъкан на тибиалната кост и описана за първи път през 1967 г.
• Клетката притежава TP53 от див тип, което я превръща в предпочитан модел за изследвания на p53-зависимия клетъчен цикъл и уврежданията на ДНК.
• Клетките U2OS растат като адхезивни монослоеве с епителна морфология, като отчетеното време за удвояване варира от приблизително 25–30 часа (DSMZ ACC-785) до 36 часа (Mohseny и др.).
• Клетъчната линия е подробно профилирана в набори от данни в областта на геномиката, транскриптомиката, протеомиката и скрининга на лекарства, включително в „Енциклопедията на раковите клетъчни линии“.
• U2OS служи като платформа за стотици производни инженерни клетъчни линии, използвани в тестове с GPCR, изследвания с флуоресцентни репортери и функционални скрининги, базирани на CRISPR.
• Настоящите изследователски проекти обхващат разработването на лекарства за остеосаркома, механизмите за репарация на ДНК, циркадната биология, ендоцитозата и метаболитното препрограмиране.

Какво представлява U2OS?

U2OS е получена от тибиалната кост на 15-годишна пациентка с остеосаркома. Клетъчната линия е създадена в средата на 60-те години на миналия век, като за първи път е описана от Понтен и Саксела през 1967 г. [1], след което беше включена в каталога на човешките туморни линии за изследвания в областта на рака [2]. Ранната имунологична характеристика потвърди липсата на замърсяване с HeLa-клетки [3] и определиха профила на HLA-антигените на клетъчната линия [4] [5]. Клетката се размножава като адхезивен монослой с епителна морфология. Посочените времена за удвояване варират в зависимост от източника: приблизително 25–30 часа според данните в каталога на DSMZ (ACC-785) и приблизително 36 часа според функционалната характеристика, описана от Mohseny и др. [13] [61]. Тя се класифицира като умерено диференцирана линия на остеосаркома, която запазва TP53 от див тип, което я отличава от други линии на остеосаркома, като например Saos-2, при която изцяло липсва експресия на p53. Сравнителната характеристика показа, че клетките U2OS са отрицателни за повечето класически остеобластни маркери, което отразява тяхното относително недиференцирано състояние в сравнение с по-зрелите линии на остеосаркома [6]. Линията е микросателитно стабилна (MSS) и носи хетерозиготен тримпиращ вариант на PPM1D (p.Arg458Ter, c.1372C>T), който е регистриран за U2OS в Cellosaurus и DepMap (ACH-000364) [61]. Функционалното последствие от този клас алели на PPM1D, които са с отрязан С-терминал и притежават усилване на функцията — нарушаване на p53-зависимия контролен пункт G1 — беше охарактеризирано от Kleiblova и др. [7].

Хромозомният анализ чрез сравнителна геномна хибридизация разкри сложни геномни аберации в редиците от остеосаркома, включително U2OS, със средно 20,8 аберации на редица (диапазон 10–31) [8]. Чрез матричен CGH с висока разделителна способност бяха идентифицирани и криптични микроаберации, като линията U-2 OS показа най-малко такива събития сред четирите изследвани линии на остеосаркома — шест, което е най-ниската честота в панела — в съответствие с нейния див тип TP53, докато линията SAOS-2 с мутация в TP53 съдържаше 17 [9]. Молекулярната характеристика, проведена в рамките на консорциума EuroBoNeT, потвърди, че U2OS е с див тип TP53, и идентифицира хомозиготната делеция на CDKN2A като най-често срещаното събитие в панела от костни тумори като цяло (15 от 36 линии), което е строго свързано с отсъствието на протеина p16; за самата линия U2OS в Cellosaurus не е регистрирана делеция на CDKN2A [10] [61]. Прегрупирания на гена p53 са документирани при първични остеогенни саркоми и свързани с тях клетъчни линии [11], като беше доказано, че свръхекспресията на p53 от див тип блокира клетъчния растеж в клетките на остеосаркома [12], което подчертава значението на модела U2OS за изследванията на p53-пътя. Функционалните проучвания потвърдиха, че клетките U2OS образуват тумори in vivo след подкожно инжектиране, което доказва тяхната полезност като представителен модел на остеосаркома [13].

Информация за клетъчните култури

Предимства на клетките U2OS

Едно от най-значимите предимства на U2OS е запазването на TP53 от див тип. Това свойство прави линията идеално подходяща за изучаване на p53-зависими процеси, включително контролни точки за увреждане на ДНК, спиране на клетъчния цикъл, апоптоза и транскрипционни реакции към генотоксичен стрес. Тъй като много клетъчни линии на остеосаркома и рак носят мутации в p53, U2OS запълва критична ниша като модел на костна туморна линия, в която фармакологията на p53 пътя може да бъде оценена без смущаващия ефект на мутациите с загуба на функция. Антагонистите на MDM2 илюстрират защо това разграничение е от значение. В панел от клетъчни линии на саркома MDM2-антагонистът Nutlin-3A стабилизира p53 и ефективно индуцира p53-зависима транскрипция и апоптоза надолу по веригата в линии, носещи амплифициран MDM2; в линии с TP53 от див тип, но без амплификация на MDM2 — конфигурацията, наблюдавана при U2OS — беше отбелязан известен отговор към Nutlin, но апоптоза не беше индуцирана [14]. По този начин моделът на костна туморна лезия с функциониращ p53 позволява приносът на статуса на p53 и на дозата на MDM2 да бъде анализиран поотделно, вместо да се смесва.

Клетките U2OS са изключително подходящи за микроскопия на живи клетки и флуоресцентни репортерни тестове благодарение на своята плоска, адхезивна епителна морфология и относително големия размер на ядрото. Тези свойства са довели до създаването на стотици производни генетично модифицирани линии — включително Клетки U2OS-CRISPR-NUP96-SNAP и множество варианти на PathHunter и LanthaScreen, всички каталогизирани като подзаписи на CVCL_0042 [61] — които се възползват от трансфектируемостта и оптичната прозрачност на родителската линия. Клетъчната линия също така участва в множество големи инициативи за геномно и протеомно профилиране, включително проекта „Карта на зависимостта при рака“ (DepMap ACH-000364, който включва Енциклопедията на раковите клетъчни линии) и панела за клетъчен атлас на „Атлас на човешките протеини“, като предоставя на изследователите богати наборни данни, спрямо които могат да се сравняват експерименталните резултати [15] [16] [61].

Тази клетъчна линия се е оказала изключително подходяща за генетична манипулация, като поддържа стабилна и преходна трансфекция, редактиране на гени чрез CRISPR-Cas9, потискане чрез RNAi и вирусна трансдукция. Ефективната ѝ интеграция на екзогенни конструкции и стабилната ѝ кинетика на растеж я превръщат в практичен „работен кон“ за платформи за скрининг с висока производителност. Профилите от „Cell Painting“ за 5 259 лекарства в U2OS представляват един от най-големите референтни набори от данни за морфологията в химичната биология и са комбинирани с термично протеомно профилиране, за да се изведе механизмът на действие на съединенията в мащаб [17]. Този широк спектър на приложение — обхващащ биологията на рака на костите, фундаменталната клетъчна биология и разработването на лекарства — е в основата на трайната популярност на U2OS.

Ограничения на U2OS клетките

Въпреки многобройните си предимства, U2OS се характеризира с хромозомна сложност, която може да затрудни интерпретацията. Сравнителната геномна хибридизация на осем линии остеосаркома показа средно 20,8 хромозомни аберации на линия, като при U2OS се наблюдават придобивания и загуби в множество региони [8]. Хетерозиготният вариант на PPM1D с удължена функция и прекъсване на веригата (p.Arg458Ter) нарушава p53-зависимия контролен пункт G1, което означава, че макар p53 да е налице и да е от див тип на ниво аминокиселинна последователност, неговата сигнална верига надолу по веригата е частично отслабена [7] [61]. Изследователите, работещи в областта на прецизната фармакология на p53-пътя, трябва да отчитат този модификатор при интерпретирането на резултатите.

Като клетъчна линия на умерено диференциран остеосарком, U2OS не възпроизвежда точно фенотипа на зрелите остеобласти. Имуноцитохимичната характеристика показа, че тя е отрицателна за повечето остеобластни маркери, за разлика от по-зрелите Клетки SaOS-2 ред [6]. Поради това в проучвания, изискващи надеждни маркери за остеогенна диференциация или реакции на минерализация, U2OS може да се окаже по-малко представителна за биологията на остеобластите в късен стадий. Освен това, подобно на всички утвърдени клетъчни линии, U2OS е натрупала адаптации ex vivo, които може да не отразяват точно биологията на първичния тумор, особено по отношение на взаимодействията със стромата и триизмерната архитектура [13].

Дългосрочното култивиране на U2OS, както и при всяка клетъчна линия, носи риск от генетична дрейфа и фенотипни различия между субклоните. Настоятелно се препоръчва удостоверяване чрез профилиране на къси тандемни повторения, за да се гарантира възпроизводимост между различните лаборатории [18]. Изследователите трябва също така да имат предвид, че U2OS експресира само подгрупа от класическите протеини на екстрацелуларната матрица на остеобластите, което ограничава използването му като заместител при изследвания на костната микросреда, които разчитат на колаген I или други продукти на зрелите остеобласти.

Вижте пълните технически характеристики и поръчайте

Приложения

Откриване на лекарства за остеосаркома и терапевтичен скрининг

U2OS е основен модел за оценка на нови и преориентирани съединения срещу остеосаркома. Проучванията са изследвали антитуморната активност на различни естествени и синтетични агенти в тази линия. Curcin C, протеин от тип I, инактивиращ рибозомите, получен от покълнали семена на Jatropha curcas, е доказано, че инхибира пролиферацията на U2OS клетките чрез апоптоза, медиирана от ROS, автофагия и спиране както във фаза S, така и във фаза G2/M, като ефектът се приписва на активирането на JNK сигналния път, успоредно с инхибирането на ERK пътя; уловителят на ROS NAC и инхибиторът на JNK SP600125 отслабиха реакцията, което подкрепя предложената каскада [53]. Последващо проучване показа, че по-високата ефикасност на Curcin C спрямо Curcin в U2OS се обяснява до голяма степен с LRP1-медиираната клатрин-зависима ендоцитоза, която е достъпна за Curcin C, но не и за Curcin.

Алоперин, алкалоиден природен продукт, потиска пролиферацията и клоногенността както на MG-63, така и на U2OS остеосаркомни клетки, индуцира апоптоза, както е потвърдено чрез проточна цитометрия, и инхибира инвазията в тестове „скреч“ и „трансвел“, придружени от понижена експресия на MMP-2, MMP-9, PI3K и p-AKT1 [54]. Това проучване подчерта множество конвергентни пътища, чрез които естествените алкалоиди могат едновременно да потискат растежа и метастатичния потенциал. Независимо от това беше показано, че естественият метаболит на подсладителя стевиол инхибира пролиферацията на U2OS по дозо- и времезависим начин, като механистичното изследване разкри спиране на клетъчния цикъл във фаза G1 и митохондриален апоптотичен път, посочен от повишено съотношение Bax/Bcl-2 [55] — резултати, които позиционират естествените метаболити като кандидати за изследвания в областта на химиопревенцията на остеосаркома.

Танниновата киселина усилва цитотоксичния ефект на цисплатина в U2OS клетки, но взаимодействието се оказа силно зависимо от съотношението: синергичен ефект беше наблюдаван при съотношения на танинова киселина към цисплатин от 90:10 и 85:15, докато съотношенията 75:25 и 50:50 бяха антагонистични, а самата танинова киселина не инхибираше значително нормалните остеобласти hFOB 1.19 [56]. Следователно всяка стратегия за сенсибилизация на базата на полифеноли зависи от внимателна оптимизация на съотношението на дозите, а не от просто едновременно приложение. Галиновата киселина по подобен начин усилваше индуцираната от олапариб клетъчна смърт и отслабваше придобитата резистентност към олапариб в U2OS клетки и в олапариб-резистентен дериват (U2OS-PIR), като инхибираше ангиогенезата и модулираше cPARP, Bcl-2 и Bax [57], като разширява репертоара от комбинации на природни съединения, приложими в изследванията за лечение на остеосаркома. Беше показано, че ленватиниб, одобрен мултикиназен инхибитор, предизвиква промени, свързани с фероптозата, в клетките U2OS и 143B чрез ос p-STAT3/p53/xCT, разкривайки нов механизъм, чрез който този агент може да потиска прогресията на остеосаркома извън своята канонична роля на инхибитор на ангиогенезата [19]. Имунотерапията, базирана на естествени убиващи клетки (NK), беше оценена спрямо панел от линии на остеосаркома, включително U2OS, като експресията на лиганда на NKG2D корелираше с ефективността на NK-медиираното унищожаване, а аерозолният интерлевкин-2 подобряваше органоспецифичната активност на NK-клетките in vivo [20].

По-широко проучване за лекарства срещу саркоми, обхващащо 63 човешки линии и над 400 онкологични съединения, документира профилите на лекарствената чувствителност на U2OS заедно с данни за експресията на гени и микроРНК, като предостави богата фармакогеномна референция за тази област [21]. Знаковият проект „Енциклопедия на раковите клетъчни линии“ (Cancer Cell Line Encyclopedia) интегрира данни за генна експресия, брой копия и секвениране от близо 950 линии, включително U2OS, и ги съпостави с профилите на лекарствена чувствителност, за да идентифицира предсказващи биомаркери за отговор [15]. Последващо фармакогеномно проучване на общата картина картира връзките между чувствителността към лекарства и промените, предизвикани от рака, в над 1 000 анотирани линии, като допълнително постави отговорите на U2OS в контекста на по-широкото онкологично пространство [22].

Осът miR-16-1-3p/MDM2/p53 се очертава като важен регулатор на сигналния изход на TGF-β1 при остеосаркома. Xue и др. доказаха, че свръхекспресията на miR-16-1-3p значително намалява пролиферативния и клоногенния потенциал на U2OS клетките, докато комбинацията ѝ с лечение с TGF-β силно засилва ареста в G1-фазата и почти напълно премахва способността за туморен растеж [23]. Същото проучване показа, че miR-16-1-3p инхибира индуцираното от TGF-β преструктуриране на актина и промените, свързани с епителиално-мезенхимния преход, и че едновременното им прилагане повишава чувствителността към цисплатин в U2OS клетки от див тип и намалява обема на туморните възли и метастазите в модела на хориоалантоичната мембрана на пиле, като предоставя механистична представа за това как тази микроРНК потиска прометастатичния клон на TGF-β сигнализацията. Беше показано, че екстрацелуларните везикули, произхождащи от остеобласти (OB-EVs), променят поведението на остеосаркомните клетки по начин, зависещ от клетъчната линия: в U2OS те намаляват метаболитната активност (1,30 пъти) и пролиферацията (1,70 пъти), като същевременно увеличават апоптозата (1,15 пъти), докато пролиферацията на MG-63 се увеличава 4,9 пъти. Придружаващото транскриптомно профилиране беше извършено в MNNG/HOS клетки, където 296 гена бяха диференциално експресирани, и авторите предлагат пренасянето на микроРНК като потенциално допринасящ механизъм, който все още изисква функционална валидация [24]. Метаболитното препрограмиране при остеосаркома беше изследвано чрез транскриптомика на единични клетки, като беше идентифициран станиокалцин-2 (STC2) като основен гликолитичен регулатор, функционално валидиран в клетки MG-63 и U2OS чрез анализ на екстрацелуларния поток с Seahorse [25].

Репарация на ДНК, регулация на клетъчния цикъл и реакция при увреждане на ДНК

U2OS е един от най-широко използваните модели в изследванията на репарацията на ДНК, главно защото неговият див тип p53 позволява да се проучи пълният спектър от p53-зависими реакции при увреждане. Проучване в мащаба на генома картира транскриптома на U2OS, регулиран от клетъчния цикъл, като идентифицира 2 140 периодично експресирани транскрипта, съответстващи на 1 871 уникални гена в множество синхронни клетъчни цикли [52]. Чрез комбиниране на ChIP-seq за транскрипционния фактор FOXM1 от фаза G2/M с публикувани ChIP-seq данни за E2F1, E2F4, E2F6, GABPA и DREAM-комплекса, авторите показаха, че FOXM1 силно активира промоторите на гените от G2/M-фазата и само слабо активира тези, индуцирани в S-фазата, както и че основен набор от гени на клетъчния цикъл, споделен между U2OS и HeLa, се свързва от множество транскрипционни фактори на клетъчния цикъл. Наборът от данни утвърди U2OS като втори, независимо характеризиран човешки модел за картиране на транскриптома на клетъчния цикъл и остава широко използван еталон за изследвания на генната регулация на цикъла на клетъчното деление при човека.

Мутациите с придобиване на функция в PPM1D/Wip1 — фосфатазата, която инактивира p53 — водят до образуването на C-терминално съкратен, хиперактивен Wip1 и нарушават p53-зависимия контролен пункт G1 след увреждане на ДНК; U2OS носи такъв укорочен алел (p.Arg458Ter) в хетерозиготен вариант [7] [61]. Това превръща U2OS в полезен модел за изучаване на това как укороченията на Wip1 осигуряват селективно предимство при растежа чрез отслабване на реакцията при увреждане на ДНК. Вариабилността на отделните клетки в реакцията при увреждане на ДНК беше количествено определена в U2OS клетки, изложени на 2 Gy фотони; чрез сравняване на фокусите на 53BP1 и γH2AX в сестрински ядра на двуядрени клетки, Płódowska и съавт. демонстрираха стохастичен шум от клетка към клетка при образуването на репарационни фокуси, наслагващ се върху случайно разпределено увреждане на ДНК, като шумът допринася за 28 % от общата вариабилност при фокусите на 53BP1 и за 50 % при фокусите на γH2AX [26]. Анализът на обмена на сестрински хроматиди в линии на саркоми на меките тъкани, включително контролни U2OS клетки, потвърди, че образуването на ендогенно γH2AX корелира с геномна нестабилност и може да предскаже реакциите към терапии, увреждащи ДНК [27].

Клетки U2OS бяха използвани за изследване на соматичната експанзия на CAG-повторенията при болестта на Хънтингтън. Генетичното нарушаване на MSH3 Y245/K246 на MSH3, свързващ джоба на IDL, значително намали взаимодействието с ДНК и прекъсна експанзията на повторенията в линия U2OS, експресираща мутантен екзон 1 на HTT, а фармакологичната блокада на същото място намали експанзията на повторенията в U2OS и, което е важно, също така забави експанзията в средношипови неврони, получени от iPSC на пациенти с болестта на Хънтингтън [28]. Деривативната линия U2OS DR-GFP се използва широко за тестове за репарация чрез хомологична рекомбинация, а за анализиране на конкретни компоненти на репарационните пътища са създадени множество нокаут-деривати — включително нокаути на RAD52, TBK1 и OPTN — всички каталогизирани като подзаписи на CVCL_0042 [61]. Туморният супресор TSC2 беше идентифициран като супресор на стресовите гранули; в предпечат, отчитащ тази работа, частичното намаляване на TSC2 в U2OS клетки, медиирано от siRNA, не предизвика спонтанни стресови гранули, за разлика от пълната загуба, наблюдавана в ембрионални фибробласти на мишки, което утвърди TSC2 като прагово-зависим регулатор на сглобяването на стресовите гранули [29]. Скринингите на цялостния геном за хомозиготни делеции и нарушения в гените на полярния комплекс в панели от ракови клетъчни линии също са включили данни от U2OS, допринасяйки за идентифицирането на рецесивни ракови гени и характеристики на уязвими участъци [30] [31].

Циркадианна биология и генна регулация

U2OS се превърна в водещ модел за изследвания на циркадния часовник при бозайниците. Клетките проявяват стабилни, самоподдържащи се циркадни ритми и се използват рутинно с луциферазни репортери на гени на часовника за луминометрия в реално време. Бърк и съавт. използваха U2OS клетки, експресиращи репортери на гени на часовника с луцифераза, за да покажат, че кофеинът удължава циркадния период по дозозависим начин, и установиха чрез фармакологичен анализ и потискане с siRNA, че сигнализацията на аденозиновите рецептори — а не активността на рианодиновите рецептори или фосфодиестеразата — е отговорна за този ефект [59]. Същата система поддържа химичен скрининг в голям мащаб: скрининг с висока производителност на съществуващи лекарства в U2OS клетки установи, че приблизително 5 % променят циркадния период, като идентифицира дехидроепиандростерона като съединение, съкращаващо периода, и посочи ABL1, ABL2 и BCR киназата като участници в регулацията на периода [60]. Тези свойства са били широко използвани за характеризиране на молекулярните механизми, управляващи основната обратна връзка между транскрипцията и транслацията на BMAL1/CLOCK и нейните взаимодействия с онкогенни пътища.

В неотдавнашен препринт беше изследвана ендогенната циркадианна природа на c-MYC в U2OS клетки. Чрез създаването на репортер за c-MYC и сравняването на фазата на неговите колебания с тази на репортерите за BMAL1 и PER2, Kalyanaraman и съавт. съобщават, че промоторът на c-MYC осцилира ритмично в U2OS — клетъчна линия с присъщо ниски нива на MYC — и осцилира извън фаза спрямо основните компоненти на биологичния часовник [32]. Изчислителен модел, изграден въз основа на тези резултати, предполага, че MYC действа като нарушител на биологичния часовник, чието времево синхронизиране минимизира негативното му въздействие върху циркадното отмерване на времето — откритие с значение за разбирането на това как свръхекспресията на онкогенния MYC нарушава циркадната физиология. Като предпечат тази работа все още не е преминала рецензиране. Въпреки това тя илюстрира пригодността на U2OS за едновременно изследване на функцията на онкогена и циркадната регулация.

U2OS е теломеразно-негативна и поддържа теломерите си чрез алтернативно удължаване на теломерите (ALT) — механизъм, основан на рекомбинация, документиран за първи път в подгрупа от тумори и клетъчни линии, произхождащи от тумори, от Bryan и др. [58]. Това го превръща в стандартен модел за изследвания на ALT – механизъм, активен при подгрупа от ракови заболявания, включително остеосаркомите. Клетъчната линия се използва често и в проучвания на динамиката на модификациите на хистоните, ядрената архитектура и организацията на хроматина, благодарение на големите си ядра и оптичната си прозрачност. Флуоресцентно маркираните производни на хистони и ядрени пори — включително U2OS EGFP-H2B и множество линии NUP96, маркирани с CRISPR и произхождащи от U2OS — са позволили количествено изобразяване на хроматина и процесите на ядрен транспорт с висока пространствена разделителна способност [61].

Ендоцитоза и вътреклетъчен транспорт

U2OS се наложи като стандартен модел за изучаване на клатрин-медиираната ендоцитоза (CME) и активността на динамин GTPазата, благодарение на силната си активност по отношение на интернализацията на рецептори и пригодността си за количествени флуоресцентни тестове за CME, измерващи поглъщането на трансферин-Alexa594. Серия от сулфонадинни съединения — арилсулфонамиди, производни на аналози на данзилкадаверин — бяха характеризирани като GTP-конкурентни инхибитори на динамин I и динамин II, като за основна платформа за CME тестове бяха използвани U2OS клетки [33]. Кинетичният анализ по Михаелис-Ментен в тази система потвърди механизма на инхибиране, а най-мощният аналог прояви и антиепилептична активност в животински модели, което позиционира CME тестовете на базата на U2OS като транслационен инструмент за откриване на неврологични лекарства.

Отделно от това, морският хидроксихинонов сесквитерпен болинахинон и свързаните с него аналози на нафтохинона бяха оценени за инхибиторна активност по отношение на CME в U2OS клетки, като структурната оптимизация, ръководена от теорията на плътностната функционалност, доведе до получаването на аналози със значително подобрена ефикасност както срещу динамин GTPазата, така и срещу CME [34]. Тези проучвания илюстрират как CME тестовете на базата на U2OS служат като чувствителна и възпроизводима платформа за изследвания на връзката структура-активност при инхибиторите на ендоцитозата. Постоянната експресия на рецепторите в тази клетъчна линия и предсказуемата кинетика на интернализацията я превръщат в предпочитана клетъчна система за този клас изследвания.

Съдбата на антисенс олигонуклеотидите (ASO) след клетъчното им поглъщане беше проследена в U2OS клетки чрез микроскопия на живи клетки, ратиометрични измервания на рН и триизмерна сканираща електронна микроскопия с фокусиран йонен лъч. В предпечат, отчитащ тази работа, Sitarska и съавт. показаха, че дори при условия, при които целевата РНК се намалява с над 90%, по-малко от 4% от вътрешноприетите ASO достигат ядрото и че ASO се натрупват в късни ендозоми, ендолизозоми и лизозоми, където предизвикват неутрализация в лумина, без привличане на галектин-3 или разкъсване на ограничаващата мембрана [35]. Авторите предполагат, че продуктивното избягване всъщност се случва по-рано в процеса на ендоцитозата, най-вероятно в ранните ендозоми или в ендозомите за рециклиране. Клетки U2OS бяха използвани и в тест за активиране на GLP-1R — линия U2OS, експресираща чувствителни към cAMP биосензори Nomad — за оценка на метаболитните ефекти на екстракт от бергамот във фосфолипидна формула, което демонстрира полезността на линията като инженерна платформа за експресия на рецептори за фармакологията на природните продукти [36]. Технологията „цибрид“ за изучаване на мутации в митохондриалната ДНК беше усъвършенствана чрез валидиране на новоразработени производни на HCT116, HT1080 и U2OS, лишени от митохондриална ДНК (ρ0), като реципиентни клетъчни линии за генериране на трансмитохондриални цибриди [37].

Протеомика, геномика и мулти-омични платформи

U2OS е ключова референтна клетъчна линия в широкомащабни протеомични инициативи. Първият специализиран протеомен профил на U2OS беше генериран от Niforou и др. чрез използване на двуизмерна гел-електрофореза, съчетана с MALDI масова спектрометрия: от два 2-DE гела бяха изрязани и анализирани приблизително 3 000 петна, което доведе до идентифицирането на 237 различни генни продукта, сред които 11 протоонкогени, свързани с раковото състояние на линията [16]. Последващи изследвания, базирани на масова спектрометрия, количествено определиха абсолютния протеом на тази линия в интерфаза и митоза — описана в публикацията като често използвана човешка клетъчна линия и присвоена на U2OS в Cellosaurus — показвайки експресия на поне приблизително 10 000 протеина, обхващащи седем порядъка по величина в клетъчното изобилие, до 20 милиона копия на клетка [38] [61]. Сравнителната протеомика на единадесет често срещани клетъчни линии показа, че U2OS споделя ядро от повсеместно експресирани протеини, като същевременно проявява специфични за клетъчния тип вариации във функционалните подгрупи [39].

Мащабна протеомика на клетъчната повърхност, използваща технологията „Cell Surface Capture“, каталогизира повърхностния профил на U2OS заедно с 40 други типа човешки клетки (общо 41 типа човешки и 31 типа миши клетки), като предостави ресурс за идентифициране на фармакологично достъпни повърхностни мишени [40]. Проучванията за HLA-типизиране и прогнозиране на неоепитопи включиха U2OS в подкрепа на разработването на мишени за имунотерапия на рака [41] [42]. Характеристиката чрез протеинов масив с обратна фаза на над 650 ракови клетъчни линии включваше U2OS, което демонстрира, че фосфопротеомните данни осигуряват предсказуема способност за чувствителност към лекарства, надхвърляща тази, която се получава само от измервания на мРНК [43]. Протеомната карта за всички видове рак, обхващаща 949 клетъчни линии, допълнително интегрира протеомните данни от U2OS със скрининги за есенциалност чрез CRISPR и данни за реакцията към лекарства, разкривайки хиляди протеинови биомаркери за уязвимостта на рака [44].

Характеристиката на транскриптома на 675 ракови клетъчни линии чрез секвениране на РНК каталогизира генни фузии, мутационни сигнатури и експресия на нечовешки последователности в U2OS [45]. Характеристиката на CCLE от ново поколение разшири профилирането, като включи данни за ДНК метилиране, модификация на хистони, експресия на микроРНК и сплайсинг на РНК в 1 072 линии, като U2OS допринесе за интегративни анализи на молекулярните характеристики, лежащи в основата на реакциите към лекарства [46]. Количествената протеомика на панела CCLE идентифицира дисрегулация на пътищата на протеиново ниво, която не беше очевидна само от геномните или транскриптомните данни [47]. „Cell Painting“, комбиниран с термично протеомно профилиране в U2OS клетки, демонстрира мощна стратегия за извеждане на механизма на действие на лекарствата чрез интегриране на морфологично профилиране с безпристрастно откриване на протеинови мишени [17]. Протеомните набори от данни за U2OS също са обект на контрол на качеството на ниво виром: като обща стъпка за скрининг беше разработен ксенопротеомичен работен поток за нецеленасочено откриване на вирусни протеини в протеомните данни, като авторите препоръчват всеки набор от данни за клетъчен протеом да бъде тестван за наличие на нечовешки протеини преди публикуване [48]. Интегративният епигеномни анализ на остеосаркома, включващ U2OS, идентифицира 350 гена с съвпадащи генетични и епигенетични аномалии, което допринесе за по-доброто разбиране на регулаторния ландшафт, управляващ прогресията на костните тумори [49]. Експресията на протеини в клетъчни микромасиви също беше оценена с помощта на U2OS клетки, вградени в агарозни матрици, което позволи едновременно профилиране на множество клетъчни линии във формат на тъканен микромасив [50]. Ранните реакции на U2OS клетките към екстракти от ксеногенен костен трансплантат, покрит с хиалуронова киселина, бяха характеризирани чрез qRT-PCR: RUNX2 беше надрегулиран 2,61 пъти (p = 0,01), докато за COL1A1 не беше отчетен значим ефект, а наблюдаваните разлики в метаболитната активност не останаха значими след FDR корекция [51]. Авторите описват проучването като експлоративно и призовават за валидиране в първични клетки и in vivo модели.

Заключение

U2OS (CVCL_0042) е изключително универсална клетъчна линия от човешки остеосарком, която е допринесла за фундаментални постижения в изследванията на костните неоплазми, биологията на репарацията на ДНК, науката за циркадния ритъм, фармакологията на ендоцитозата и широкомащабното омично профилиране. Нейният див тип TP53, адхезивната епителна морфология, бързото време на удвояване и задълбочената мулти-омична характеристика я превръщат в изключително добре подкрепен експериментален модел. От ранните проучвания за HLA-типизиране до съвременните функционални скрининги, базирани на CRISPR, и профилирането на лекарства чрез „Cell Painting“, U2OS непрекъснато се адаптира към нуждите на биомедицинската изследователска общност. Изследователите, които търсят надежден и подробно документиран модел за биологията на остеосаркомата, регулацията на клетъчния цикъл, реакцията при увреждане на ДНК или скрининг на съединения с висока производителност, ще открият, че U2OS е незаменим инструмент. Разгледайте пълните спецификации или поръчайте клетки U2OS директно на cytion.com.

Ключови публикации

1. Pontén J, Saksela E (1967) Две установени in vitro клетъчни линии от човешки мезенхимни тумори. International journal of cancer. PMID: 6081590
2. Fogh J (1986) Човешки туморни линии за изследвания на рака. Cancer investigation. PMID: 3518877
3. Fogh J, Wright WC, Loveless JD (1977) Липса на HeLa клетъчна контаминация в 169 клетъчни линии, получени от човешки тумори. Списание на Националния институт по рака. PMID: 833871
4. Еспмарк Дж.А., Алквист-Рот Л., Сарне Л. (1978) Тъканно типизиране на клетки в култура. III. HLA-антигени на установени човешки клетъчни линии. „Тъканни антигени“. PMID: 77569
5. Pollack MS, Heagney SD, Livingston PO (1981) Експресия на HLA-A, B, C и DR алоантигени в четиридесет и шест култивирани човешки туморни клетъчни линии. Списание на Националния институт по рака. PMID: 7017212
6. Паутке С., Шикер М., Тишер Т. (2004) Характеристика на клетъчните линии на остеосаркома MG-63, Saos-2 и U-2 OS в сравнение с човешки остеобласти. Изследвания за борба с рака. PMID: 15736406
7. Клейблова П., Шалтиел И.А., Бенада Дж. (2013) Мутациите с придобита функция на PPM1D/Wip1 нарушават p53-зависимия G1 контролен пункт. „Списание по клетъчна биология“. PMID: 23649806
8. Озаки Т., Нойман Т., Вай Д. (2003) Хромозомни промени в клетъчни линии на остеосаркома, разкрити чрез сравнителна геномна хибридизация и многоцветен кариотипиране. Генетика и цитогенетика на рака. PMID: 12645653
9. Селвараджа С., Йошимото М., Майре Г. (2007) Идентифициране на криптични микроаберации при остеосаркома чрез сравнителна геномна хибридизация с олигонуклеотиден масив с висока разделителна способност. „Генетика и цитогенетика на рака“. PMID: 17981215
10. Оттавиано Л., Шефер К.Л., Гаевски М. (2010) Молекулярна характеристика на често използвани клетъчни линии за изследвания на костни тумори: трансевропейска инициатива EuroBoNet. Гени, хромозоми и рак. PMID: 19787792
11. Масуда Х., Милър С., Кофлер Х.П. (1987) Прегрупиране на гена p53 при човешките остеогенни саркоми. Сборник на Националната академия на науките на Съединените американски щати. PMID: 2823272
12. Дилър Л., Касел Дж., Нелсън С.Е. (1990) p53 функционира като протеин за контрол на клетъчния цикъл при остеосаркомите. Молекулярна и клетъчна биология. PMID: 2233717
13. Mohseny AB, Machado I, Cai Y (2011) Функционалната характеристика на клетъчните линии на остеосаркома предоставя представителни модели за изучаване на заболяването при човека. „Лабораторни изследвания“; списание за технически методи и патология. PMID: 21519327
14. Мюлер К.Р., Паулсен Е.Б., Ноордхуис П. (2007) Потенциал за лечение на липосаркоми с MDM2-антагониста Nutlin-3A. Международно списание за рака. PMID: 17354236
15. Barretina J, Caponigro G, Stransky N (2012) Енциклопедията на раковите клетъчни линии позволява прогнозно моделиране на чувствителността към противоракови лекарства. Nature. PMID: 22460905
16. Niforou KM, Anagnostopoulos AK, Vougas K (2008) Протеомният профил на клетъчната линия U2OS на човешкия остеосарком. Cancer genomics & proteomics. PMID: 18359981
17. Йохансон С., Йохансон М., Каси П.Б. (2026) „Клетъчно оцветяване“ и термично протеомно профилиране за извеждане на лекарствени мишени и механизъм на действие. Molecular systems biology. PMID: 42141265
18. Ю М., Селварадж С.К., Лианг-Чу М.М. (2015) Ресурс за автентификация, анотиране и контрол на качеството на клетъчни линии. Nature. PMID: 25877200
19. Ян С., Ма Й., Шен В. (2026) Ленватиниб предизвиква промени, свързани с фероптозата, в клетките на остеосаркома, включващи оста p-STAT3/p53/xCT. „Frontiers in oncology“. PMID: 42294277
20. Гума С.Р., Ли Д.А., Ю Л. (2014) Терапия с естествени убиващи клетки и аерозолен интерлейкин-2 за лечение на белодробни метастази при остеосаркома. Pediatric blood & cancer. PMID: 24136885
21. Teicher BA, Polley E, Kunkel M (2015) Скрининг на онкологични лекарства и експериментални средства върху клетъчни линии на саркома идентифицира модели, свързани с експресията на гени и микроРНК. Molecular Cancer Therapeutics. PMID: 26351324
22. Иорио Ф., Книненбург Т.А., Вис Д.Дж. (2016) Общ преглед на фармакогеномните взаимодействия при рака. Cell. PMID: 27397505
23. Сюе У., Уан Й., Смирнова А.В. (2026) miR-16-1-3p потиска пролиферацията и инвазивността чрез оста MDM2-p53 в TGF-β1 сигнализацията при остеосаркома. Молекулярна терапия. Онкология. PMID: 42318056
24. Giacchi L, Ucci A, Zelli V (2026) Ефект на екстрацелуларните везикули, произхождащи от остеобласти, върху транскрипционния профил на клетките на остеосаркома: ролята на пренасяните микроРНК. Biomedicines. PMID: 42193365
25. Hu X, Wang Q, Lin S (2026) Транскриптомиката на единични клетки разкрива гликолитична хетерогенност и идентифицира STC2 като ключов регулатор на метаболитното препрограмиране при остеосаркома. Молекулярна и клетъчна биохимия. PMID: 42166004
26. Плодовска М., Дрзага Д., Венгерек-Чиук А. (2026) Оценка на вариациите в реакцията на отделни човешки клетки към увреждане на ДНК при излагане на фотонно лъчение. Радиационна и екологична биофизика. PMID: 42301301
27. Salawu A, Wright K, Al-Kathiri A (2018) Обмен на сестрински хроматиди и геномна нестабилност при саркомите на меките тъкани: потенциални последствия за отговора към терапии, увреждащи ДНК. Саркома. PMID: 29853780
28. Goold R, Donaldson J, Gidney F (2026) Генетичното или фармакологичното нарушаване на свързващия джоб на MSH3 Y245/K246 IDL забавя експанзията на CAG-повторенията. NAR Molecular Medicine. PMID: 42317610
29. Ma Y, Farny NG (2026) TSC2 е супресор на стресовите гранули. bioRxiv. Предпечат — не е рецензиран. PMID: 42239325
30. Бигнел Г.Р., Грийнман К.Д., Дейвис Х. (2010) Признаци на мутация и селекция в генома на рака. Nature. PMID: 20164919
31. Rothenberg SM, Mohapatra G, Rivera MN (2010) Скрининг на цялото геном за микроделеции разкрива нарушаване на гените на полярностния комплекс при различни видове рак при човека. Cancer research. PMID: 20215515
32. Kalyanaraman B, Ganesh D, Kunte VA (2026) c-MYC се транскрибира по циркадиан начин и действа като нарушител на биологичния часовник, чието времево синхронизиране минимизира неговото въздействие. bioRxiv. Предпечат — не е рецензиран. PMID: 42244582
33. Джоунс Н.С., Робъртсън М.Дж., Одел Л.Р. (2026) Съединения от типа „сулфонадин“: клас арилсулфонамиди, които инхибират динамин GTPазата и клатрин-медиираната ендоцитоза и проявяват антиепилептично действие в животински модели. ACS Chemical Biology. PMID: 42313002
34. O'Brien NS, Ghods A, Xue J (2025) От болинахинона, морски хидроксихинонов сесквитерпен, до нафтохинони с инхибиторно действие върху клатрина. RSC medicinal chemistry. PMID: 41884311
35. Sitarska E, Saminathan A, Scanavachi G (2026) „Голите“ антисенс олигонуклеотиди остават изолирани в ендолизозомите въпреки индуцираното увреждане на мембраната.“ bioRxiv. Препринт — не е рецензиран. PMID: 42182263
36. Кхан А., Мела Р.М., Виласе П. (2026) In vitro оценка на свързаната с GLP-1R активност на устойчив стандартизиран екстракт от бергамот във фосфолипидна формула. Biomedicines. PMID: 42193436
37. Уивър Л., Алексеев М.Ф. (2026) Усъвършенстван метод за генериране на трансмитохондриални цибриди. Cells. PMID: 42193905
38. Бек М., Шмидт А., Малмстрьом Й. (2011) Количественият протеом на човешка клетъчна линия. Molecular systems biology. PMID: 22068332
39. Гайгер Т., Вехнер А., Шааб С. (2012) Сравнителният протеомичен анализ на единадесет често срещани клетъчни линии разкрива повсеместна, но варираща експресия на повечето протеини. Molecular & cellular proteomics. PMID: 22278370
40. Бауш-Флук Д., Хофман А., Бок Т. (2015) Атлас на повърхностните протеини на клетките, изготвен въз основа на масс-спектрометрични данни. PloS one. PMID: 25894527
41. Богел С., Льовер М., Букур Т. (2014) Каталог на HLA-типовете, HLA-експресията и кандидатите за неоепитопи в човешки ракови клетъчни линии. Онкоимунология. PMID: 25960936
42. Scholtalbers J, Boegel S, Bukur T (2015) TCLP: онлайн каталог на ракови клетъчни линии, интегриращ HLA-тип, прогнозирани неоепитопи, вируси и генна експресия. Genome medicine. PMID: 26589293
43. Li J, Zhao W, Akbani R (2017) Характеризиране на човешки ракови клетъчни линии чрез протеинови масиви с обратна фаза. Cancer cell. PMID: 28196595
44. Гонсалвес Е., Поулос Р.С., Цай З. (2022) Пан-ракова протеомна карта на 949 човешки клетъчни линии. Cancer Cell. PMID: 35839778
45. Klijn C, Durinck S, Stawiski EW (2015) Цялостен транскрипционен профил на човешки ракови клетъчни линии. Nature biotechnology. PMID: 25485619
46. Ганди М., Хуанг Ф.У., Хане-Валбуена Х. (2019) Характеристика от ново поколение на Енциклопедията на раковите клетъчни линии. Nature. PMID: 31068700
47. Nusinow DP, Szpyt J, Ghandi M (2020) Количествена протеомика на Енциклопедията на раковите клетъчни линии. Cell. PMID: 31978347
48. Чернобровкин А.Л., Зубарев Р.А. (2014) Откриване на вирусни протеини в човешки клетъчни линии чрез ксенопротеомика: премахване на последния валиден претекст за нетестване на всеки набор от данни за клетъчен протеом за вирусни протеини. PloS one. PMID: 24618588
49. Кресе Ш., Ридбек Х., Скарн М. (2012) Интегративният анализ разкрива взаимоотношенията между генетичните и епигенетичните промени при остеосаркома. PloS one. PMID: 23144859
50. Андерсон А.С., Стрьомберг С., Беквал Х. (2006) Анализ на протеиновата експресия в клетъчни микромасиви: инструмент за протеомика, базирана на антитела. The journal of histochemistry and cytochemistry. PMID: 16957166
51. Майер Й., Абу Сада Х., Зигдон Гилади Х. (2026) Ранни реакции на остеогенни и стромални маркери при остеобластоподобни и стромални клетъчни линии от костен мозък към ксеногенен костен трансплантат, покрит с хиалуронова киселина: проучвателен in vitro анализ. Списание по стоматология. PMID: 42187668
52. Грант Г.Д., Брукс Л. III, Джан Х. (2013) Идентифициране на гени, регулирани от клетъчния цикъл, които периодично се експресират в U2OS клетки, и тяхната регулация от транскрипционните фактори FOXM1 и E2F. „Молекулярна биология на клетката“. PMID: 24109597
53. Wang F, Wu P, Qin S (2021) Курцин С инхибира пролиферацията на клетъчната линия на остеосаркома U2OS чрез апоптоза, предизвикана от ROS, автофагия и спиране на клетъчния цикъл посредством активиране на JNK сигналния път. Международно списание за биологични макромолекули. PMID: 34896468
54. Chen S, Jin Z, Dai L (2017) Алоперин индуцира апоптоза и инхибира инвазията в човешките остеосаркомни клетки MG-63 и U2OS. Биомедицина и фармакотерапия. PMID: 29080457
55. Chen JM, Zhang J, Xia YM (2018) Метаболитът на естествения подсладител стевиол инхибира пролиферацията на клетъчната линия U2OS на човешки остеосарком. Oncology letters. PMID: 29552164
56. Касирам М.З., Хапидин Х., Абдула Х. (2022) Танниновата киселина усилва ефекта на цисплатина върху клетъчната пролиферация и апоптозата на клетъчната линия на човешки остеосарком (U2OS). „Фармакологични доклади“. PMID: 34652600
57. Erdogan MK, Usca AB (2025) Галиновата киселина усилва индуцираната от олапариб клетъчна смърт и намалява резистентността към олапариб в клетъчната линия U2OS на човешкия остеосарком. Актуални въпроси в молекулярната биология. PMID: 39996825
58. Брайън Т.М., Енглезу А., Дала-Поца Л. (1997) Доказателства за алтернативен механизъм за поддържане на дължината на теломерите в човешки тумори и клетъчни линии, произхождащи от тумори. Nature Medicine. PMID: 9359704
59. Бърк Т.М., Марквалд Р.Р., МакХил А.У. (2015) Ефекти на кофеина върху човешкия циркадиан часовник in vivo и in vitro. „Science Translational Medicine“. PMID: 26378246
60. Тамай Т.К., Накане Й., Ота У. (2018) Идентифициране на модулатори на циркадния часовник сред съществуващите лекарства. EMBO Molecular Medicine. PMID: 29666146
61. Cellosaurus. U2OS (CVCL_0042). SIB Швейцарски институт по биоинформатика. Достъпно на: https://www.cellosaurus.org/CVCL_0042 (посетено на 11 август 2026 г.)