Úvod

Tento Buňky U2OS Tato buněčná linie — známá také pod označeními U-2 OS, U-2OS, U-2-OS, U2-OS, U20-S, U20S a 2T — patří k nejstarším lidským nádorovým buněčným liniím, které se dodnes aktivně používají. Tato linie byla vytvořena v polovině 60. let 20. století z mírně diferencovaného osteosarkomu holenní kosti a poprvé ji popsali Pontén a Saksela v roce 1967. [1]. Jeho vytvoření poskytlo vědcům snadno manipulovatelný model s adhezivními vlastnostmi a epiteliální morfologií pro studium kostních novotvarů, biologie nádorů a základů buněčné biologie. V následujících desetiletích se linie U2OS stala základním kamenem výzkumu opravy DNA, vývoje léčiv proti osteosarkomu, analýzy buněčného cyklu a genomického profilování. Tato buněčná linie si zachovává funkci TP53 divokého typu – což je mezi liniemi osteosarkomu relativní rarita – díky čemuž je obzvláště cenná pro zkoumání drah závislých na p53, reakcí na poškození DNA a regulace cirkadiánního rytmu. Díky rozsáhlé sbírce omických datových sad a stovkám publikovaných studií zůstává U2OS jedním z nejcitovanějších a nejlépe charakterizovaných modelů lidského nádoru, které mají biomedicínští vědci k dispozici.

Hlavní body

• U2OS (Cellosaurus, přístupové číslo CVCL_0042) je lidská buněčná linie osteosarkomu, která byla založena v polovině 60. let 20. století z tkáně holenní kosti a poprvé popsána v roce 1967.
• Tato buněčná linie nese divoký typ genu TP53, což z ní činí preferovaný model pro studium buněčného cyklu závislého na p53 a poškození DNA.
• Buňky U2OS rostou jako adhezivní monovrstvy s epiteliální morfologií, přičemž uváděná doba zdvojnásobení počtu buněk se pohybuje přibližně od 25–30 hodin (DSMZ ACC-785) do 36 hodin (Mohseny et al.).
• Tato buněčná linie je podrobně popsána v datových souborech z oblasti genomiky, transkriptomiky, proteomiky a screeningu léčiv, včetně Encyklopedie rakovinných buněčných linií.
• U2OS slouží jako platforma pro stovky odvozených modifikovaných buněčných linií používaných v testech GPCR, studiích s fluorescenčními reportéry a funkčních screeningových testech založených na technologii CRISPR.
• Současné výzkumné projekty se zabývají vývojem léků na osteosarkom, mechanismy opravy DNA, cirkadiánní biologií, endocytózou a metabolickým přeprogramováním.

Co je to U2OS?

U2OS byla izolována z holenní kosti 15leté pacientky s osteosarkomem. Tato buněčná linie byla založena v polovině 60. let a poprvé o ní informovali Pontén a Saksela v roce 1967. [1], a následně byla zařazena mezi lidské nádorové linie pro výzkum rakoviny [2]. Počáteční imunologická charakterizace potvrdila, že nedošlo ke kontaminaci buňkami HeLa [3] a stanovili profil HLA antigenů této buněčné linie [4] [5]. Tato buněčná linie roste jako adhezivní monovrstva s epiteliální morfologií. Uváděné doby zdvojnásobení se liší podle zdroje: podle záznamu v katalogu DSMZ (ACC-785) činí přibližně 25–30 hodin a ve funkční charakterizaci Mohsenyho a kol. přibližně 36 hodin. [13] [61]. Je klasifikována jako středně diferencovaná linie osteosarkomu, která si zachovává TP53 v divokém typu, čímž se odlišuje od jiných linií osteosarkomu, jako je například Saos-2, u níž zcela chybí exprese p53. Srovnávací charakterizace ukázala, že buňky U2OS jsou negativní na většinu klasických osteoblastických markerů, což odráží jejich relativně nediferencovaný stav ve srovnání s vyspělejšími liniemi osteosarkomu [6]. Tato linie je mikrosatelitově stabilní (MSS) a nese heterozygotní trunkační variantu genu PPM1D (p.Arg458Ter, c.1372C>T), která je pro U2OS zaznamenána v databázích Cellosaurus a DepMap (ACH-000364) [61]. Funkční důsledek této třídy alel genu PPM1D s zkrácením na C-konci a se zvýšenou funkcí – narušení kontrolního bodu G1 závislého na p53 – charakterizovali Kleiblová a kol. [7].

Chromozomová analýza provedená metodou komparativní genomové hybridizace odhalila komplexní genomové aberace u řady buněčných linií osteosarkomu, včetně linie U2OS, s průměrným počtem 20,8 aberací na jednu linii (rozmezí 10–31). [8]. Pomocí array CGH s vysokým rozlišením byly dále identifikovány skryté mikroaberace a linie U-2 OS vykazovala mezi čtyřmi zkoumanými liniemi osteosarkomu nejmenší počet takových událostí – šest, což představuje nejnižší výskyt v tomto panelu –, což odpovídá jejímu divokému typu genu TP53, zatímco linie SAOS-2 s mutací v genu TP53 vykazovala 17 [9]. Molekulární charakterizace provedená v rámci konsorcia EuroBoNeT potvrdila, že linie U2OS má gen TP53 ve divokém typu, a identifikovala homozygotní deleci genu CDKN2A jako nejčastější událost v rámci celého panelu kostních nádorů (15 z 36 linií), která je úzce spojena s absencí proteinu p16; u samotné linie U2OS v Cellosaurus nebyla zaznamenána žádná delece CDKN2A [10] [61]. U primárních osteogenních sarkomů a souvisejících buněčných linií byly popsány přestavby genu p53 [11], přičemž bylo prokázáno, že nadměrná exprese p53 divokého typu blokuje růst buněk u osteosarkomu [12], což podtrhuje význam modelu U2OS pro výzkum signální dráhy p53. Funkční studie potvrdily, že buňky U2OS po podkožní injekci tvoří nádory in vivo, čímž se potvrdila jejich užitečnost jako reprezentativního modelu osteosarkomu [13].

Informace o buněčných kulturách

Výhody buněk U2OS

Jednou z nejvýznamnějších výhod linie U2OS je zachování divokého typu genu TP53. Díky této vlastnosti je tato linie ideální pro studium procesů závislých na p53, včetně kontrolních bodů poškození DNA, zastavení buněčného cyklu, apoptózy a transkripčních reakcí na genotoxický stres. Vzhledem k tomu, že mnoho buněčných linií osteosarkomu a rakoviny nese mutace p53, zaujímá U2OS klíčovou pozici jako model kostního nádoru, v němž lze hodnotit farmakologii signální dráhy p53 bez rušivého vlivu mutací vedoucích ke ztrátě funkce. Antagonisté MDM2 ilustrují, proč je tento rozdíl důležitý. V panelu sarkomových buněčných linií antagonista MDM2 Nutlin-3A stabilizoval p53 a účinně indukoval následnou p53-závislou transkripci a apoptózu v liniích nesoucích amplifikovaný MDM2; v liniích s divokým typem TP53, ale bez amplifikace MDM2 — což je konfigurace pozorovaná u U2OS — byla zaznamenána určitá odezva na Nutlin, avšak apoptóza nebyla indukována [14]. Model kostního nádoru s funkčním p53 proto umožňuje analyzovat vliv stavu p53 a hladiny MDM2 odděleně, aniž by docházelo k jejich vzájemnému ovlivňování.

Buňky U2OS se díky své ploché, adhezivní epiteliální morfologii a relativně velkému jádru velmi dobře hodí pro mikroskopii živých buněk a testy s fluorescenčními reportéry. Právě tyto vlastnosti vedly k vytvoření stovek odvozených modifikovaných linií — včetně Buňky U2OS-CRISPR-NUP96-SNAP a četné varianty PathHunter a LanthaScreen, které jsou všechny zařazeny jako pod položky CVCL_0042 [61] — které využívají transfekovatelnost a optickou průzračnost rodičovské linie. Tato buněčná linie je rovněž součástí několika významných iniciativ zaměřených na genomické a proteomické profilování, včetně projektu Cancer Dependency Map (DepMap ACH-000364, který zahrnuje Cancer Cell Line Encyclopedia) a panelu buněčného atlasu Human Protein Atlas, čímž poskytuje výzkumníkům bohaté referenční datové soubory, s nimiž lze porovnávat experimentální výsledky. [15] [16] [61].

Tato buněčná linie se ukázala jako velmi vhodná pro genetickou manipulaci; umožňuje stabilní i přechodnou transfekci, úpravu genů pomocí CRISPR-Cas9, potlačení exprese pomocí RNAi a virovou transdukci. Díky efektivní integraci exogenních konstruktů a robustní růstové kinetice se stala praktickým základním nástrojem pro platformy vysokokapacitního screeningu. Profily „Cell Painting“ pro 5 259 léčiv v buňkách U2OS představují jeden z největších morfologických referenčních datových souborů v chemické biologii a byly kombinovány s termálním proteomickým profilováním za účelem odvození mechanismu účinku sloučenin ve velkém měřítku. [17]. Právě tato široká škála využití – od biologie kostních nádorů přes základní buněčnou biologii až po vývoj nových léků – je základem trvalé popularity buněčné linie U2OS.

Omezení buněk U2OS

Navzdory svým četným přednostem vykazuje linie U2OS chromozomální komplexitu, která může zkomplikovat interpretaci výsledků. Srovnávací genomová hybridizace u osmi linií osteosarkomu odhalila v průměru 20,8 chromozomálních aberací na jednu linii, přičemž linie U2OS vykazovala zisky i ztráty v několika oblastech [8]. Heterozygotní zkrácená varianta genu PPM1D s funkčním ziskem (p.Arg458Ter) narušuje kontrolní bod G1 závislý na p53, což znamená, že ačkoli je p53 na sekvenční úrovni přítomen a má divoký typ, jeho následná signalizace je částečně oslabena [7] [61]. Vědci zabývající se přesnou farmakologií signální dráhy p53 by měli při interpretaci výsledků tento modifikátor zohlednit.

Jako středně diferencovaná linie osteosarkomu U2OS věrně neodráží fenotyp zralých osteoblastů. Imunocytochemická charakterizace ukázala, že je negativní na většinu osteoblastických markerů, na rozdíl od zralejších Buňky SaOS-2 řádek [6]. Ve studiích, které vyžadují spolehlivé markery osteogenní diferenciace nebo reakce na mineralizaci, se proto může ukázat, že buněčná linie U2OS není dostatečně reprezentativní pro biologii osteoblastů v pokročilém stadiu. Navíc, stejně jako všechny zavedené buněčné linie, i U2OS v průběhu ex vivo kultivace prošla adaptacemi, které nemusí věrně odrážet biologii primárního nádoru, zejména pokud jde o interakce se stromou a trojrozměrnou architekturu [13].

Dlouhodobé pasážování buněk U2OS, stejně jako u jakékoli jiné buněčné linie, s sebou nese riziko genetického driftu a fenotypových odchylek mezi subklony. Pro zajištění reprodukovatelnosti výsledků napříč laboratořemi se důrazně doporučuje ověření pomocí profilování krátkých tandemových opakování. [18]. Vědci by také měli vzít na vědomí, že linie U2OS exprimuje pouze část klasických proteinů extracelulární matrice osteoblastů, což omezuje její využití jako náhrady při studiích mikroprostředí kosti, které se opírají o kolagen I nebo jiné produkty zralých osteoblastů.

Zobrazit kompletní specifikace a objednat

Aplikace

Výzkum léčiv proti osteosarkomu a terapeutický screening

U2OS je primární model pro hodnocení nových a repurposed sloučenin proti osteosarkomu. Studie zkoumaly protinádorové účinky různých přírodních a syntetických látek na této buněčné linii. Bylo prokázáno, že curcin C, protein inaktivující ribozomy typu I z naklíčených semen Jatropha curcas, prokázal schopnost inhibovat proliferaci buněk U2OS prostřednictvím apoptózy zprostředkované ROS, autofagie a zastavení v S i G2/M fázi, přičemž tento účinek byl přisuzován aktivaci JNK signální dráhy spolu s inhibicí ERK signální dráhy; lapač ROS NAC a inhibitor JNK SP600125 tuto odezvu oslabily, což podporuje navrhovanou signální kaskádu [53]. Následná studie ukázala, že vyšší účinnost Curcinu C ve srovnání s Curcinem v buňkách U2OS lze vysvětlit převážně LRP1-zprostředkovanou klatrin-dependentní endocytózou, která je dostupná pro Curcin C, ale ne pro Curcin.

Aloperin, přírodní alkaloid, potlačil proliferaci a klonogenitu buněk osteosarkomu MG-63 i U2OS, indukoval apoptózu, což potvrdila průtoková cytometrie, a inhiboval invazi v testech „scratch“ a „transwell“, přičemž došlo k downregulaci MMP-2, MMP-9, PI3K a p-AKT1 [54]. Tato studie poukázala na řadu konvergentních drah, jejichž prostřednictvím by přírodní alkaloidy mohly současně narušovat růst a metastatický potenciál. Nezávisle na tom bylo prokázáno, že metabolit přírodního sladidla steviol inhibuje proliferaci buněk U2OS způsobem závislým na dávce a čase; mechanistické zkoumání odhalilo zastavení buněčného cyklu ve fázi G1 a mitochondriální apoptotickou dráhu, na kterou poukazuje zvýšený poměr Bax/Bcl-2 [55] — tyto poznatky řadí přírodní metabolity mezi kandidáty pro výzkum chemoprevence osteosarkomu.

Kyselina taninová zesílila cytotoxický účinek cisplatiny v buňkách U2OS, avšak tato interakce se ukázala jako silně závislá na poměru: synergie byla pozorována při poměrech kyseliny taninové k cisplatině 90:10 a 85:15, zatímco poměry 75:25 a 50:50 vykazovaly antagonistický účinek a samotná kyselina taninová významně neinhibovala normální osteoblasty hFOB 1.19 [56]. Jakákoli strategie senzibilizace založená na polyfenolech proto závisí spíše na pečlivé optimalizaci poměru dávek než na pouhém společném podávání. Kyselina gallová podobně potencovala olaparibem indukovanou buněčnou smrt a zmírňovala získanou rezistenci na olaparib v buňkách U2OS a v olaparib-rezistentním derivátu (U2OS-PIR), přičemž inhibovala angiogenezi a modulovala cPARP, Bcl-2 a Bax [57], čímž rozšířila repertoár kombinací přírodních sloučenin použitelných ve výzkumu léčby osteosarkomu. Bylo prokázáno, že lenvatinib, schválený inhibitor více kináz, indukuje změny související s ferroptózou v buňkách U2OS a 143B prostřednictvím osy p-STAT3/p53/xCT, čímž odhalil nový mechanismus, jímž může tato látka potlačovat progresi osteosarkomu nad rámec své kanonické role inhibice angiogeneze [19]. Imunoterapie založená na přírodních zabíječských buňkách (NK) byla hodnocena na panelu linií osteosarkomu včetně U2OS, přičemž exprese ligandu NKG2D korelovala s účinností zabíjení zprostředkovaného NK buňkami a aerosolový interleukin-2 zlepšoval orgánově specifickou aktivitu NK buněk in vivo [20].

Širší screening léčiv proti sarkomům, zahrnující 63 lidských buněčných linií a více než 400 onkologických sloučenin, zdokumentoval profily citlivosti buněčné linie U2OS na léčiva spolu s údaji o expresi genů a mikroRNA, čímž poskytl pro tento obor bohatý farmakogenomický referenční materiál [21]. Průlomový projekt Cancer Cell Line Encyclopedia integroval údaje o genové expresi, počtu kopií a sekvenování z téměř 950 buněčných linií, včetně U2OS, a koreloval je s profily citlivosti na léčiva za účelem identifikace prediktivních biomarkerů odezvy [15]. Následná farmakogenomická přehledová studie zmapovala souvislosti mezi citlivostí na léky a změnami způsobenými rakovinou u více než 1 000 anotovaných buněčných linií, čímž dále zasadila odezvy buněčné linie U2OS do širšího kontextu onkologie [22].

Osa miR-16-1-3p/MDM2/p53 se ukázala jako důležitý regulátor signální odezvy TGF-β1 u osteosarkomu. Xue a kol. prokázali, že nadměrná exprese miR-16-1-3p výrazně snížila proliferační a klonogenní potenciál buněk U2OS, zatímco její kombinace s léčbou TGF-β silně posílila zastavení v G1 fázi a téměř zcela potlačila schopnost nádoru růst [23]. Stejná studie ukázala, že miR-16-1-3p inhibuje TGF-β-indukovanou přestavbu aktinu a změny spojené s epiteliálně-mezenchymální transformací, a že jejich společné podání zvýšilo citlivost na cisplatinu v buňkách U2OS divokého typu a snížilo objem nádorových uzlin a metastázy v modelu kuřecí chorioalantoické membrány, čímž poskytlo mechanistický vhled do toho, jak tato mikroRNA potlačuje prometastatickou složku signalizace TGF-β. Bylo prokázáno, že extracelulární vezikuly pocházející z osteoblastů (OB-EV) mění chování buněk osteosarkomu způsobem závislým na buněčné linii: v buňkách U2OS snížily metabolickou aktivitu (1,30násobně) a proliferaci (1,70násobně) a zároveň zvýšily apoptózu (1,15násobně), zatímco u buněk MG-63 se proliferace zvýšila 4,9násobně. Doprovodné transkriptomické profilování bylo provedeno na buňkách MNNG/HOS, kde bylo diferencovaně exprimováno 296 genů, a autoři navrhují transport miRNA jako potenciálně přispívající mechanismus, který však stále vyžaduje funkční validaci [24]. Metabolické přeprogramování u osteosarkomu bylo zkoumáno pomocí transkriptomiky na úrovni jednotlivých buněk, přičemž byl identifikován stanniokalcin-2 (STC2) jako klíčový regulátor glykolýzy, jehož funkce byla ověřena v buňkách MG-63 a U2OS pomocí analýzy extracelulárního toku metodou Seahorse [25].

Opravy DNA, regulace buněčného cyklu a reakce na poškození DNA

U2OS je jedním z nejčastěji používaných modelů ve výzkumu opravy DNA, a to především proto, že jeho divoký typ p53 umožňuje zkoumat celou škálu reakcí na poškození závislých na p53. Studie v genomovém měřítku zmapovala transkriptom buněk U2OS regulovaný buněčným cyklem a identifikovala 2 140 periodicky exprimovaných transkriptů odpovídajících 1 871 jedinečným genům napříč několika synchronizovanými buněčnými cykly [52]. Kombinací ChIP-seq pro transkripční faktor FOXM1 v G2/M fázi s publikovanými daty ChIP-seq pro E2F1, E2F4, E2F6, GABPA a komplexu DREAM autoři prokázali, že FOXM1 silně aktivuje promotory genů fáze G2/M a pouze slabě aktivuje geny indukované ve fázi S, a že základní soubor genů buněčného cyklu společný pro buňky U2OS a HeLa je vázán několika transkripčními faktory buněčného cyklu. Tento datový soubor etabloval linii U2OS jako druhý, nezávisle charakterizovaný lidský model pro mapování transkriptomu buněčného cyklu a zůstává široce používaným referenčním zdrojem pro studie regulace genů v cyklu lidského buněčného dělení.

Mutace s funkčním ziskem v genu PPM1D/Wip1 — fosfatázy, která inaktivuje p53 — vedou ke vzniku C-terminálně zkráceného, hyperaktivního Wip1 a narušují p53-závislý kontrolní bod G1 po poškození DNA; U2OS nese takovou zkrácenou alelu (p.Arg458Ter) heterozygotně [7] [61]. Díky tomu je U2OS užitečným modelem pro studium toho, jak zkrácení Wip1 poskytuje selektivní růstovou výhodu tím, že tlumí odezvu na poškození DNA. Variabilita reakce na poškození DNA na úrovni jednotlivých buněk byla kvantifikována v buňkách U2OS vystavených dávce 2 Gy fotonů; porovnáním ložisek 53BP1 a γH2AX v sesterských jádrech dvoujádrových buněk Płódowska a kol. prokázali stochastický mezibuněčný šum při tvorbě opravných ložisek, který se překrývá s náhodně rozloženým poškozením DNA, přičemž tento šum přispívá 28 % k celkové variabilitě ložisek 53BP1 a 50 % k variabilitě ložisek γH2AX [26]. Analýza výměny sesterských chromatid v liniích sarkomů měkkých tkání, včetně komparátorů U2OS, potvrdila, že tvorba endogenního γH2AX koreluje s genomovou nestabilitou a může předpovídat reakce na léčbu poškozující DNA [27].

Buňky U2OS byly použity ke zkoumání somatické expanze CAG-opakování u Huntingtonovy choroby. Genetická disruptace vazebné kapsy MSH3 Y245/K246 v kapse vázající IDL významně snížila interakci s DNA a zabránila expanzi repetic v linii U2OS exprimující mutantní exon 1 HTT, přičemž farmakologická blokáda téhož místa snížila expanzi repetic v buňkách U2OS a, co je důležité, také zpomalila expanzi v neuronech se středními trny odvozených z iPSC pacientů s Huntingtonovou chorobou [28]. Derivátová linie U2OS DR-GFP byla široce využívána pro testy opravy homologní rekombinací a bylo vytvořeno několik knockoutových derivátů — včetně knockoutů RAD52, TBK1 a OPTN — za účelem analýzy specifických složek opravných drah, přičemž všechny jsou katalogizovány jako podřízené položky CVCL_0042 [61]. Tumor-supresor TSC2 byl identifikován jako supresor stresových granulí; v předběžném článku popisujícím tuto práci částečná redukce TSC2 zprostředkovaná siRNA v buňkách U2OS nevyvolala spontánní tvorbu stresových granulí, na rozdíl od úplné ztráty pozorované v embryonálních fibroblastech myší, čímž bylo prokázáno, že TSC2 je regulátorem sestavování stresových granulí závislým na prahové hodnotě [29]. Do celogenomových screeningů zaměřených na homozygotní delece a narušení genů polaritního komplexu v panelech nádorových buněčných linií byla rovněž zahrnuta data z buněk U2OS, což přispělo k identifikaci recesivních nádorových genů a charakteristických znaků křehkých míst [30] [31].

Cirkadiánní biologie a regulace genů

U2OS se staly předním modelem pro výzkum cirkadiánních hodin savců. Buňky vykazují robustní, samoudržitelné cirkadiánní rytmy a běžně se používají s luciferázovými reportéry hodinových genů pro luminometrii v reálném čase. Burke a kol. použili buňky U2OS exprimující luciferázové reportéry hodinových genů k prokázání, že kofein prodlužuje cirkadiánní periodu způsobem závislým na dávce, a prostřednictvím farmakologické analýzy a potlačení pomocí siRNA zjistili, že za tento účinek je zodpovědná signalizace adenosinového receptoru — nikoli aktivita ryanodinového receptoru nebo fosfodiesterázy [59]. Stejný systém umožňuje chemické screeningové testy ve velkém měřítku: vysoce výkonný screening stávajících léčiv v buňkách U2OS odhalil, že přibližně 5 % z nich mění cirkadiánní periodu, přičemž byl identifikován dehydroepiandrosteron jako sloučenina zkracující periodu a byla prokázána úloha ABL1, ABL2 a kinázy BCR v regulaci periody [60]. Tyto vlastnosti byly rozsáhle využity k charakterizaci molekulárních mechanismů řídících základní zpětnovazební smyčku transkripce a translace BMAL1/CLOCK a jejích interakcí s onkogenními signálními drahami.

Nedávný preprint zkoumal endogenní cirkadiánní povahu c-MYC v buňkách U2OS. Vytvořením reportéru c-MYC a porovnáním jeho oscilační fáze s reportéry BMAL1 a PER2 Kalyanaraman a kol. uvedli, že promotor c-MYC v buňkách U2OS — což je buněčná linie s přirozeně nízkými hladinami MYC — rytmicky osciluje a jeho oscilace jsou vůči klíčovým složkám biologických hodin fázově posunuté [32]. Počítačový model založený na těchto zjištěních naznačil, že MYC působí jako narušitel biologických hodin, jehož načasování minimalizuje jeho negativní dopad na cirkadiánní rytmus – tento poznatek má význam pro pochopení toho, jak nadměrná exprese onkogenu MYC narušuje cirkadiánní fyziologii. Jelikož se jedná o předběžný článek, tato práce dosud neprošla recenzním řízením. Nicméně dokládá vhodnost buněčné linie U2OS pro souběžné zkoumání funkce onkogenu a cirkadiánní regulace.

U2OS je telomerázově negativní a udržuje své telomery prostřednictvím alternativního prodlužování telomer (ALT), mechanismu založeného na rekombinaci, který poprvé popsali Bryan a kol. [58] u podskupiny nádorů a nádorových buněčných linií. Díky tomu se jedná o standardní model pro výzkum ALT, mechanismu aktivního u určité podskupiny nádorů, včetně osteosarkomů. Tato buněčná linie se také často využívá ve studiích dynamiky modifikací histonů, architektury jádra a organizace chromatinu, a to díky svým velkým jadrům a optické manipulovatelnosti. Deriváty histonů a jaderných pórů značené fluorescenčními barvivy – včetně U2OS EGFP-H2B a několika linií NUP96 značených CRISPR odvozených z U2OS – umožnily kvantitativní zobrazování chromatinu a procesů jaderného transportu s vysokým prostorovým rozlišením [61].

Endocytóza a intracelulární transport

U2OS se stal standardním modelem pro studium klatrinem zprostředkované endocytózy (CME) a aktivity GTPázy dynaminu, a to díky své silné schopnosti internalizace receptorů a vhodnosti pro kvantitativní fluorescenční testy CME měřící vychytávání transferinu značeného Alexa594. Řada sloučenin sulfonadynů — arylsulfonamidů odvozených od analogů dansylkadaverinu — byla charakterizována jako GTP-kompetitivní inhibitory dynaminu I a dynaminu II s využitím buněk U2OS jako primární platformy pro testy CME [33]. Michaelis-Mentenova kinetická analýza v tomto systému potvrdila mechanismus inhibice a nejúčinnější analog také vykazoval antiepileptickou aktivitu v zvířecích modelech, čímž se testy CME založené na buňkách U2OS staly translačním nástrojem pro objevování neurologických léčiv.

Samostatně byla v buňkách U2OS hodnocena inhibiční aktivita CME u bolinachinonu, seskviterpenového hydroxychinonu mořského původu, a příbuzných analogů naftochinonu, přičemž strukturální optimalizace vedená teorií funkcionálu hustoty vedla k analogům s podstatně zvýšenou účinností jak proti dynaminové GTPáze, tak proti CME [34]. Tyto studie ilustrují, jak testy CME na bázi buněk U2OS slouží jako citlivá a reprodukovatelná platforma pro studium vztahu struktura-aktivita u inhibitorů endocytózy. Díky konzistentní expresi receptorů a předvídatelné kinetice internalizace je tato buněčná linie preferovaným systémem pro tuto třídu výzkumu.

Osud antisense oligonukleotidů (ASO) po buněčném vychytání byl sledován v buňkách U2OS pomocí mikroskopie živých buněk, poměrových měření pH a trojrozměrné skenovací elektronové mikroskopie s fokusovaným iontovým paprskem. V předběžném článku popisujícím tuto práci Sitarska a kol. ukázali, že i za podmínek, kdy byla cílová RNA snížena o více než 90 %, dosáhlo jádra méně než 4 % internalizovaných ASO a že se ASO hromadily v pozdních endozomech, endolysosomech a lyzozomech, kde vyvolávaly neutralizaci v lumenu bez rekrutace galektinu-3 nebo prasknutí omezující membrány [35]. Autoři navrhují, že k produktivnímu úniku dochází spíše v ranější fázi endocytózy, s největší pravděpodobností v časných nebo recyklačních endosomech. Buňky U2OS byly rovněž použity v testu aktivace GLP-1R – linie U2OS exprimující biosenzory Nomad citlivé na cAMP – k vyhodnocení metabolických účinků extraktu z bergamotu ve fosfolipidové formě, čímž byla prokázána užitečnost této linie jako platformy pro cílenou expresi receptorů ve farmakologii přírodních produktů [36]. Technologie cybridů pro studium mutací mitochondriální DNA byla posunuta vpřed validací nově vyvinutých derivátů HCT116, HT1080 a U2OS bez mtDNA (ρ0) jako přijímajících buněčných linií pro tvorbu transmitochondriálních cybridů [37].

Proteomika, genomika a multiomické platformy

U2OS je klíčovou referenční buněčnou linií v rozsáhlých proteomických projektech. První specializovaný proteomický profil U2OS vytvořili Niforou a kol. pomocí dvourozměrné gelové elektroforézy spojené s MALDI hmotnostní spektrometrií: ze dvou 2-DE gelů bylo vyříznuto a analyzováno přibližně 3 000 skvrn, což vedlo k identifikaci 237 různých genových produktů, mezi nimiž bylo 11 protoonkogenů souvisejících s nádorovým stavem této linie [16]. Následné práce založené na hmotnostní spektrometrii kvantifikovaly absolutní proteom této linie v interfázi a mitóze — v publikaci popsané jako běžně používaná lidská buněčná linie a v Cellosaurus přiřazené k U2OS — a ukázaly expresi nejméně přibližně 10 000 proteinů pokrývajících sedm řádů v buněčné abundanci, až 20 milionů kopií na buňku [38] [61]. Srovnávací proteomika u jedenácti běžných buněčných linií ukázala, že U2OS sdílí jádro všudypřítomně exprimovaných proteinů, přičemž vykazuje variace specifické pro daný buněčný typ ve funkčních podskupinách [39].

Proteomika buněčného povrchu ve velkém měřítku s využitím technologie Cell Surface Capture katalogizovala povrchom U2OS společně s 40 dalšími typy lidských buněk (celkem 41 typů lidských a 31 typů myších buněk), čímž poskytla zdroj pro identifikaci farmakologicky přístupných povrchových cílů [40]. Studie typizace HLA a predikce neoepitopů zahrnovaly linii U2OS za účelem podpory vývoje cílů pro imunoterapii rakoviny [41] [42]. Charakterizace proteinového pole v reverzní fázi u více než 650 nádorových buněčných linií zahrnovala i linii U2OS, čímž se prokázalo, že fosfoproteomická data poskytují prediktivní schopnost ohledně citlivosti na léky, která přesahuje možnosti měření založených pouze na mRNA [43]. Proteomická mapa pro všechny typy rakoviny pokrývající 949 buněčných linií dále integrovala proteomická data z U2OS se screeningy esenciálnosti pomocí CRISPR a s daty o reakci na léky, čímž odhalila tisíce proteinových biomarkerů zranitelnosti rakoviny [44].

Charakterizace 675 nádorových buněčných linií na úrovni transkriptomu pomocí sekvenování RNA katalogizovala genové fúze, mutační signatury a expresi nehumánních sekvencí v linii U2OS [45]. Charakterizace CCLE nové generace rozšířila profilování o data týkající se metylace DNA, modifikace histonů, exprese mikroRNA a sestřihu RNA u 1 072 linií, přičemž buňky U2OS přispěly k integrativním analýzám molekulárních rysů, které jsou základem reakcí na léčiva [46]. Kvantitativní proteomika panelu CCLE identifikovala dysregulaci signálních drah na proteinové úrovni, která nebyla zřejmá pouze z genomických nebo transkriptomických dat [47]. Metoda „Cell Painting“ v kombinaci s termálním proteomickým profilováním v buňkách U2OS prokázala účinnou strategii pro odvození mechanismu účinku léčiv integrací morfologického profilování s nestrannou detekcí proteinových cílů [17]. Proteomické datové soubory U2OS podléhají také kontrole kvality na úrovni viromu: jako obecný screeningový krok byl vyvinut xenoproteomický pracovní postup pro necílenou detekci virových proteinů v proteomických datech, přičemž autoři doporučují, aby byl každý datový soubor buněčného proteomu před publikací testován na přítomnost nehumánních proteinů [48]. Integrovaná epigenomická analýza osteosarkomu zahrnující buňky U2OS identifikovala 350 genů s shodnými genetickými a epigenetickými aberacemi, čímž přispěla k lepšímu pochopení regulačního prostředí řídícího progresi kostních nádorů [49]. Exprese proteinů v buněčných mikročipech byla rovněž hodnocena pomocí buněk U2OS zabudovaných do agarózových matric, což umožnilo simultánní profilování více buněčných linií ve formátu tkáňového mikročipu [50]. Časné reakce markerů buněk U2OS na extrakty z xenogenního kostního štěpu potaženého kyselinou hyaluronovou byly charakterizovány pomocí qRT-PCR: RUNX2 byl upregulován 2,61krát (p = 0,01), zatímco u COL1A1 nebyl zaznamenán žádný významný účinek a pozorované rozdíly v metabolické aktivitě nezůstaly významné ani po korekci FDR [51]. Autoři popisují studii jako průzkumnou a vyzývají k její validaci na primárních buňkách a v in vivo modelech.

Závěr

U2OS (CVCL_0042) je mimořádně univerzální lidská buněčná linie osteosarkomu, která přispěla k zásadním pokrokům ve výzkumu kostních novotvarů, biologie opravy DNA, vědy o cirkadiánních rytmech, farmakologie endocytózy a rozsáhlého omického profilování. Díky divokému typu genu TP53, adhezivní epiteliální morfologii, rychlému zdvojnásobovacímu času a důkladné multiomické charakterizaci je tato buněčná linie mimořádně dobře podloženým experimentálním modelem. Od raných studií typizace HLA až po současné funkční screeningy založené na technologii CRISPR a profilování léčiv metodou „Cell Painting“ se U2OS neustále přizpůsobuje potřebám biomedicínské výzkumné komunity. Pro výzkumníky, kteří hledají spolehlivý a rozsáhle zdokumentovaný model pro biologii osteosarkomu, regulaci buněčného cyklu, reakci na poškození DNA nebo vysoce výkonné screeningové testy sloučenin, bude U2OS nepostradatelným nástrojem. Prohlédněte si kompletní specifikace nebo si buňky U2OS objednejte přímo na cytion.com.

Klíčové publikace

1. Pontén J, Saksela E (1967) Dvě zavedené in vitro buněčné linie z lidských mezenchymálních nádorů. International journal of cancer. PMID: 6081590
2. Fogh J (1986) Lidské nádorové linie pro výzkum rakoviny. Cancer Investigation. PMID: 3518877
3. Fogh J, Wright WC, Loveless JD (1977) Absence kontaminace buňkami HeLa ve 169 buněčných liniích odvozených z lidských nádorů. Journal of the National Cancer Institute. PMID: 833871
4. Espmark JA, Ahlqvist-Roth L, Särne L (1978) Tkáňové typizace buněk v kultuře. III. HLA antigeny zavedených lidských buněčných linií. Tkáňové antigeny. PMID: 77569
5. Pollack MS, Heagney SD, Livingston PO (1981) Exprese aloantigenů HLA-A, B, C a DR na čtyřiceti šesti kultivovaných lidských nádorových buněčných liniích. Journal of the National Cancer Institute. PMID: 7017212
6. Pautke C, Schieker M, Tischer T (2004) Charakterizace buněčných linií osteosarkomu MG-63, Saos-2 a U-2 OS ve srovnání s lidskými osteoblasty. Anticancer research. PMID: 15736406
7. Kleiblová P, Shaltiel IA, Benada J (2013) Mutace s funkčním ziskem v genu PPM1D/Wip1 narušují p53-dependentní kontrolní bod G1. The Journal of Cell Biology. PMID: 23649806
8. Ozaki T, Neumann T, Wai D (2003) Chromozomální alterace v buněčných liniích osteosarkomu odhalené pomocí komparativní genomové hybridizace a vícebarevného karyotypování. Cancer genetics and cytogenetics. PMID: 12645653
9. Selvarajah S, Yoshimoto M, Maire G (2007) Identifikace skrytých mikroaberací v osteosarkomu pomocí komparativní genomové hybridizace s vysokým rozlišením na oligonukleotidovém čipu. Cancer genetics and cytogenetics. PMID: 17981215
10. Ottaviano L, Schaefer KL, Gajewski M (2010) Molekulární charakterizace běžně používaných buněčných linií pro výzkum kostních nádorů: celoevropská iniciativa EuroBoNet. Genes, chromosomes & cancer. PMID: 19787792
11. Masuda H, Miller C, Koeffler HP (1987) Přeskupení genu p53 v lidských osteogenních sarkomech. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. PMID: 2823272
12. Diller L, Kassel J, Nelson CE (1990) p53 funguje jako protein regulující buněčný cyklus v osteosarkomech. Molekulární a buněčná biologie. PMID: 2233717
13. Mohseny AB, Machado I, Cai Y (2011) Funkční charakterizace buněčných linií osteosarkomů poskytuje reprezentativní modely pro studium lidského onemocnění. Laboratorní výzkum; časopis o technických metodách a patologii. PMID: 21519327
14. Müller CR, Paulsen EB, Noordhuis P (2007) Potenciál léčby liposarkomů pomocí antagonisty MDM2 Nutlin-3A. International Journal of Cancer. PMID: 17354236
15. Barretina J, Caponigro G, Stransky N (2012) Encyklopedie nádorových buněčných linií umožňuje prediktivní modelování citlivosti na protinádorová léčiva. Nature. PMID: 22460905
16. Niforou KM, Anagnostopoulos AK, Vougas K (2008) Proteomický profil buněčné linie lidského osteosarkomu U2OS. Cancer genomics & proteomics. PMID: 18359981
17. Johansson C, Johansson M, Kasi PB (2026) Barvení buněk a termální proteomické profilování pro odvození cílů léčiv a mechanismu účinku. Molecular systems biology. PMID: 42141265
18. Yu M, Selvaraj SK, Liang-Chu MM (2015) Zdroj pro ověřování, anotaci a kontrolu kvality buněčných linií. Nature. PMID: 25877200
19. Yang C, Ma Y, Shen W (2026) Lenvatinib indukuje změny související s ferroptózou v buňkách osteosarkomu za účasti osy p-STAT3/p53/xCT. Frontiers in oncology. PMID: 42294277
20. Guma SR, Lee DA, Yu L (2014) Terapie přirozenými zabíječskými buňkami a aerosolový interleukin-2 pro léčbu plicních metastáz osteosarkomu. Pediatric blood & cancer. PMID: 24136885
21. Teicher BA, Polley E, Kunkel M (2015) Screening onkologických léků a experimentálních látek na sarkomových buněčných liniích identifikuje vzorce spojené s expresí genů a mikroRNA. Molecular Cancer Therapeutics. PMID: 26351324
22. Iorio F, Knijnenburg TA, Vis DJ (2016) Přehled farmakogenomických interakcí u rakoviny. Cell. PMID: 27397505
23. Xue W, Wang Y, Smirnova AV (2026) miR-16-1-3p potlačuje proliferaci a invazivitu prostřednictvím osy MDM2-p53 v signální dráze TGF-β1 u osteosarkomu. Molekulární terapie. Onkologie. PMID: 42318056
24. Giacchi L, Ucci A, Zelli V (2026) Vliv extracelulárních vezikul pocházejících z osteoblastů na transkripční profil buněk osteosarkomu: role transportovaných miRNA. Biomedicines. PMID: 42193365
25. Hu X, Wang Q, Lin S (2026) Transkriptomika jednotlivých buněk odhaluje glykolytickou heterogenitu a identifikuje STC2 jako klíčový regulátor metabolického přeprogramování u osteosarkomu. Molekulární a buněčná biochemie. PMID: 42166004
26. Płódowska M, Drzazga D, Węgierek-Ciuk A (2026) Hodnocení variace reakce jednotlivých lidských buněk na poškození DNA při vystavení fotonovému záření. Radiation and environmental biophysics. PMID: 42301301
27. Salawu A, Wright K, Al-Kathiri A (2018) Výměna sesterských chromatid a genomová nestabilita u sarkomů měkkých tkání: potenciální důsledky pro odpověď na léčbu poškozující DNA. Sarkom. PMID: 29853780
28. Goold R, Donaldson J, Gidney F (2026) Genetická nebo farmakologická disrupce vazebné kapsy MSH3 Y245/K246 IDL zpomaluje expanzi CAG-opakování. NAR Molecular Medicine. PMID: 42317610
29. Ma Y, Farny NG (2026) TSC2 je supresor stresových granulí. bioRxiv. Předtisk – neprošel recenzním řízením. PMID: 42239325
30. Bignell GR, Greenman CD, Davies H (2010) Známky mutací a selekce v genomu rakoviny. Nature. PMID: 20164919
31. Rothenberg SM, Mohapatra G, Rivera MN (2010) Genomové screeningové vyšetření mikrodelecí odhaluje narušení genů polaritního komplexu u různých typů lidských nádorů. Cancer research. PMID: 20215515
32. Kalyanaraman B, Ganesh D, Kunte VA (2026) c-MYC je transkribován v souladu s cirkadiánním rytmem a působí jako narušitel biologických hodin, jehož načasování minimalizuje jeho dopady. bioRxiv. Preprint — neprošel recenzním řízením. PMID: 42244582
33. Jones NC, Robertson MJ, Odell LR (2026) Sulfonadynové sloučeniny: třída arylsulfonamidů, které inhibují dynaminovou GTPázu a klatrinem zprostředkovanou endocytózu a vykazují antiepileptické účinky v zvířecích modelech. ACS Chemical Biology. PMID: 42313002
34. O'Brien NS, Ghods A, Xue J (2025) Od bolinachinonu, mořského hydroxychinonového seskviterpenu, k naftochinonům s inhibičními účinky na klatrin. RSC medicinal chemistry. PMID: 41884311
35. Sitarska E, Saminathan A, Scanavachi G (2026) Nahé antisense oligonukleotidy zůstávají sekvestrovány v endolysosomách i přes indukované poškození membrány. bioRxiv. Preprint — neprošel recenzním řízením. PMID: 42182263
36. Khan A, Mella RM, Villacé P (2026) In vitro hodnocení aktivity spojené s GLP-1R u udržitelného standardizovaného extraktu z bergamotu ve fosfolipidové formě. Biomedicines. PMID: 42193436
37. Weaver L, Alexeyev MF (2026) Vylepšená metoda pro tvorbu transmitochondriálních cybridů. Cells. PMID: 42193905
38. Beck M, Schmidt A, Malmstroem J (2011) Kvantitativní proteom lidské buněčné linie. Molecular systems biology. PMID: 22068332
39. Geiger T, Wehner A, Schaab C (2012) Srovnávací proteomická analýza jedenácti běžných buněčných linií odhaluje všudypřítomnou, avšak variabilní expresi většiny proteinů. Molecular & cellular proteomics. PMID: 22278370
40. Bausch-Fluck D, Hofmann A, Bock T (2015) Atlas povrchových buněčných proteinů odvozený z hmotnostní spektrometrie. PloS one. PMID: 25894527
41. Boegel S, Löwer M, Bukur T (2014) Katalog typů HLA, exprese HLA a kandidátů na neoepitopy v lidských nádorových buněčných liniích. Oncoimmunology. PMID: 25960936
42. Scholtalbers J, Boegel S, Bukur T (2015) TCLP: online katalog nádorových buněčných linií integrující typy HLA, predikované neoepitopy, viry a genovou expresi. Genome medicine. PMID: 26589293
43. Li J, Zhao W, Akbani R (2017) Charakterizace lidských nádorových buněčných linií pomocí proteinových čipů s reverzní fází. Cancer Cell. PMID: 28196595
44. Gonçalves E, Poulos RC, Cai Z (2022) Pan-rakovinová proteomická mapa 949 lidských buněčných linií. Cancer Cell. PMID: 35839778
45. Klijn C, Durinck S, Stawiski EW (2015) Komplexní transkripční profil lidských nádorových buněčných linií. Nature Biotechnology. PMID: 25485619
46. Ghandi M, Huang FW, Jané-Valbuena J (2019) Charakterizace Encyklopedie nádorových buněčných linií pomocí metod nové generace. Nature. PMID: 31068700
47. Nusinow DP, Szpyt J, Ghandi M (2020) Kvantitativní proteomika Encyklopedie nádorových buněčných linií. Cell. PMID: 31978347
48. Chernobrovkin AL, Zubarev RA (2014) Detekce virových proteinů v lidských buněčných liniích pomocí xenoproteomiky: odstranění poslední platné výmluvy pro netestování všech datových sad buněčných proteomů na přítomnost virových proteinů. PloS one. PMID: 24618588
49. Kresse SH, Rydbeck H, Skårn M (2012) Integrativní analýza odhaluje vztahy mezi genetickými a epigenetickými změnami u osteosarkomu. PloS one. PMID: 23144859
50. Andersson AC, Strömberg S, Bäckvall H (2006) Analýza exprese proteinů v buněčných mikročipech: nástroj pro proteomiku založenou na protilátkách. The Journal of Histochemistry and Cytochemistry. PMID: 16957166
51. Mayer Y, Abu Sada H, Zigdon Giladi H (2026) Včasné reakce osteogenních a stromálních markerů u buněčných linií podobných osteoblastům a stromálních buněk kostní dřeně na xenogenní kostní štěp potažený kyselinou hyaluronovou: průzkumná in vitro analýza. Dentistry Journal. PMID: 42187668
52. Grant GD, Brooks L 3rd, Zhang X (2013) Identifikace genů regulovaných buněčným cyklem, které se periodicky exprimují v buňkách U2OS, a jejich regulace transkripčními faktory FOXM1 a E2F. Molecular biology of the cell. PMID: 24109597
53. Wang F, Wu P, Qin S (2021) Curcin C inhibuje proliferaci buněčné linie osteosarkomu U2OS prostřednictvím apoptózy indukované reaktivními formami kyslíku (ROS), autofagie a zastavení buněčného cyklu aktivací signální dráhy JNK. Mezinárodní časopis biologických makromolekul. PMID: 34896468
54. Chen S, Jin Z, Dai L (2017) Aloperin indukuje apoptózu a inhibuje invazi v lidských buňkách osteosarkomu MG-63 a U2OS. Biomedicína a farmakoterapie. PMID: 29080457
55. Chen JM, Zhang J, Xia YM (2018) Metabolit přírodního sladidla steviol inhibuje proliferaci lidské osteosarkomové buněčné linie U2OS. Oncology letters. PMID: 29552164
56. Kasiram MZ, Hapidin H, Abdullah H (2022) Kyselina taninová zesiluje účinek cisplatiny na buněčnou proliferaci a apoptózu buněčné linie lidského osteosarkomu (U2OS). Pharmacological reports. PMID: 34652600
57. Erdogan MK, Usca AB (2025) Kyselina gallová zesiluje olaparibem indukovanou buněčnou smrt a tlumí rezistenci vůči olaparibu v lidské buněčné linii osteosarkomu U2OS. Current issues in molecular biology. PMID: 39996825
58. Bryan TM, Englezou A, Dalla-Pozza L (1997) Důkazy o alternativním mechanismu udržování délky telomer v lidských nádorech a buněčných liniích odvozených z nádorů. Nature Medicine. PMID: 9359704
59. Burke TM, Markwald RR, McHill AW (2015) Účinky kofeinu na lidské cirkadiánní hodiny in vivo a in vitro. Science Translational Medicine. PMID: 26378246
60. Tamai TK, Nakane Y, Ota W (2018) Identifikace modulátorů cirkadiánních hodin z existujících léčiv. EMBO Molecular Medicine. PMID: 29666146
61. Cellosaurus. U2OS (CVCL_0042). SIB Swiss Institute of Bioinformatics. Dostupné na: https://www.cellosaurus.org/CVCL_0042 (přístup 11. srpna 2026)