Indledning

Den U2OS-celler Linjen — også kendt som U-2 OS, U-2OS, U-2-OS, U2-OS, U20-S, U20S og 2T — er en af de tidligst etablerede humane kræftcellelinjer, der stadig er i aktiv brug i dag. Linjen blev etableret i midten af 1960’erne ud fra et moderat differentieret osteosarkom i skinnebenet og blev først beskrevet af Pontén og Saksela i 1967 [1]. Dens etablering gav forskerne en håndterbar, adhærent model med epitelial morfologi til undersøgelse af knogletumorer, tumorbiologi og grundlæggende cellebiologi. I de efterfølgende årtier blev U2OS en hjørnesten inden for forskning i DNA-reparation, udvikling af lægemidler mod osteosarkom, analyse af cellecyklussen og genomisk profilering. Cellelinjen bevarer TP53-funktionen i vildtype — hvilket er relativt sjældent blandt osteosarkom-cellelinjer — hvilket gør den særligt værdifuld til undersøgelse af p53-afhængige signalveje, reaktioner på DNA-skader og regulering af døgnrytmen. Med en omfattende samling af omics-datasæt og hundredvis af publicerede studier er U2OS fortsat en af de mest citerede og karakteriserede humane kræftmodeller, der står til rådighed for biomedicinske forskere.

De vigtigste pointer

• U2OS (Cellosaurus-accessionsnummer CVCL_0042) er en human osteosarkom-cellelinje, der blev etableret i midten af 1960’erne ud fra knoglevæv fra skinnebenet og først beskrevet i 1967.
• Cellelinjen bærer TP53 i vildtype, hvilket gør den til en foretrukken model til undersøgelser af p53-afhængig cellecyklus og DNA-skader.
• U2OS-celler vokser som vedhæftende monolag med epitelagtig morfologi, og deres fordoblingstid er angivet til at være ca. 25–30 timer (DSMZ ACC-785) til 36 timer (Mohseny et al.).
• Linjen er omfattende profileret på tværs af datasæt inden for genomik, transkriptomik, proteomik og lægemiddelscreening, herunder Cancer Cell Line Encyclopedia.
• U2OS har fungeret som platform for hundredvis af afledte, genetisk modificerede cellelinjer, der anvendes i GPCR-assays, undersøgelser med fluorescerende reportergener og CRISPR-baserede funktionelle screenings.
• De aktuelle forskningsprojekter omfatter udvikling af lægemidler mod osteosarkom, DNA-reparationsmekanismer, døgnrytme, endocytose og metabolisk omprogrammering.

Hvad er U2OS?

U2OS blev isoleret fra skinnebenet hos en 15-årig kvindelig patient med osteosarkom. Cellelinjen blev etableret i midten af 1960’erne og blev første gang beskrevet af Pontén og Saksela i 1967 [1], og blev efterfølgende opført i kataloget over humane tumorlinjer til kræftforskning [2]. En tidlig immunologisk karakterisering bekræftede, at der ikke forelå nogen kontaminering med HeLa-celler [3] og fastlagde cellelinjens HLA-antigenprofil [4] [5]. Cellelinjen vokser som et vedhæftende monolag med epitelial morfologi. De rapporterede fordoblingstider varierer alt efter kilde: ca. 25–30 timer ifølge DSMZ-katalogoplysningerne (ACC-785) og ca. 36 timer i den funktionelle karakterisering af Mohseny et al. [13] [61]. Den klassificeres som en moderat differentieret osteosarkom-cellelinje, der bevarer TP53 i vildtype, hvilket adskiller den fra andre osteosarkom-cellelinjer såsom Saos-2, hvor p53-ekspressionen er fuldstændig fraværende. En sammenlignende karakterisering viste, at U2OS-celler er negative for de fleste klassiske osteoblastmarkører, hvilket afspejler deres relativt udifferentierede tilstand sammenlignet med mere modne osteosarkomlinjer [6]. Linjen er mikrosatellitstabil (MSS) og bærer en heterozygot, trunkationsvariant af PPM1D (p.Arg458Ter, c.1372C>T), som er registreret for U2OS i Cellosaurus og DepMap (ACH-000364) [61]. Den funktionelle konsekvens af denne klasse af C-terminalt trunkerede PPM1D-alleler med forstærket funktion — svækkelse af det p53-afhængige G1-kontrolpunkt — blev beskrevet af Kleiblova et al. [7].

En kromosomanalyse ved hjælp af komparativ genomhybridisering afslørede komplekse genomiske afvigelser på tværs af osteosarkom-cellelinjer, herunder U2OS, med et gennemsnit på 20,8 afvigelser pr. cellelinje (interval 10–31) [8]. Array-CGH i høj opløsning identificerede desuden kryptiske mikroaberrationer, og U-2 OS udviste det laveste antal af sådanne hændelser blandt de fire undersøgte osteosarkom-cellelinjer — seks, hvilket er den laveste forekomst i panelet — hvilket stemmer overens med dens TP53-baggrund af vildtype, mens den TP53-muterede SAOS-2 bar 17 [9]. Den molekylære karakterisering, der blev gennemført inden for EuroBoNeT-konsortiet, bekræftede, at U2OS har TP53 i vildtype, og identificerede en homozygot CDKN2A-deletion som den hyppigst forekommende ændring i hele panelet af knogletumorer (15 ud af 36 linjer), hvilket er tæt forbundet med fraværet af p16-proteinet; der er ikke registreret nogen CDKN2A-deletion for selve U2OS i Cellosaurus [10] [61]. Genomlejringer af p53-genet er blevet dokumenteret i primære osteogene sarkomer og relaterede cellelinjer [11], og det blev påvist, at overekspression af vildtype-p53 blokerer cellevæksten i osteosarkomceller [12], hvilket understreger værdien af U2OS-modellen for forskning i p53-signalvejen. Funktionelle undersøgelser bekræftede, at U2OS-celler danner tumorer in vivo efter subkutan injektion, hvilket bekræfter deres anvendelighed som en repræsentativ model for osteosarkom [13].

Oplysninger om cellekulturer

Fordelene ved U2OS-celler

En af de væsentligste fordele ved U2OS er bevarelsen af TP53 i vildtype. Denne egenskab gør cellelinjen særdeles velegnet til undersøgelse af p53-afhængige processer, herunder kontrolpunkter for DNA-skader, cellecyklusstop, apoptose og transkriptionelle reaktioner på genotoksisk stress. Da mange osteosarkom- og kræftcellelinjer bærer p53-mutationer, udfylder U2OS en afgørende niche som en knogletumormodel, hvor farmakologien i p53-signalvejen kan evalueres uden den forstyrrende effekt af funktionsnedsættende mutationer. MDM2-antagonister illustrerer, hvorfor denne forskel er vigtig. I et panel af sarkomcellelinjer stabiliserede MDM2-antagonisten Nutlin-3A p53 og inducerede effektivt nedstrøms p53-afhængig transkription og apoptose i linjer med amplificeret MDM2; i cellelinjer med vildtype TP53, men uden MDM2-amplifikation — den konfiguration, der findes i U2OS — blev der observeret en vis respons på Nutlin, men der blev ikke induceret apoptose [14]. En p53-kompetent knogletumormodel gør det derfor muligt at analysere bidraget fra p53-status og MDM2-dosering hver for sig, i stedet for at de forveksles.

U2OS-celler egner sig godt til mikroskopi af levende celler og fluorescensbaserede reporterassays på grund af deres flade, adhærente epitelmorfologi og relativt store cellekerner. Disse egenskaber har været drivkraften bag udviklingen af hundredvis af afledte, genetisk modificerede cellelinjer — herunder U2OS-CRISPR-NUP96-SNAP-celler samt adskillige varianter af PathHunter og LanthaScreen, som alle er opført som underposter til CVCL_0042 [61] — som udnytter forældrelinjens transfekterbarhed og optiske klarhed. Cellelinjen indgår også i flere store genomiske og proteomiske profileringstiltag, herunder Cancer Dependency Map-projektet (DepMap ACH-000364, som omfatter Cancer Cell Line Encyclopedia) og Human Protein Atlas-celleatlaspanelet, hvilket giver forskerne omfattende baggrundsdatasæt, som de eksperimentelle resultater kan sammenlignes med. [15] [16] [61].

Stammen har vist sig at være særdeles velegnet til genetisk manipulation og understøtter både stabil og midlertidig transfektion, CRISPR-Cas9-genredigering, RNAi-knockdown samt viral transduktion. Dens effektive integration af eksogene konstruktioner og robuste vækstkinetik gør den til et praktisk arbejdshest for højkapacitets-screeningsplatforme. Cell Painting-profiler for 5.259 lægemidler i U2OS udgør et af de største morfologiske referencedatasæt inden for kemisk biologi og er blevet kombineret med termisk proteomprofilering for at udlede forbindelsernes virkningsmekanismer i stor skala [17]. Denne brede anvendelighed — der spænder over knoglekræftbiologi, grundlæggende cellebiologi og lægemiddeludvikling — er grundlaget for U2OS’ vedvarende popularitet.

Begrænsninger ved U2OS-celler

På trods af sine mange styrker er U2OS kendetegnet ved en kromosomalt kompleksitet, der kan gøre tolkningen vanskelig. Komparativ genomhybridisering på tværs af otte osteosarkom-cellelinjer afslørede i gennemsnit 20,8 kromosomafvigelser pr. linje, hvor U2OS udviste kromosomgevinster og -tab på tværs af flere regioner [8]. Den heterozygote PPM1D-variant med funktionsforstærkende trunkering (p.Arg458Ter) forstyrrer det p53-afhængige G1-kontrolpunkt, hvilket betyder, at selvom p53 er til stede og af vildtype på sekvensniveau, er dets nedstrøms signalering delvist svækket [7] [61]. Forskere, der arbejder med præcis farmakologi inden for p53-signalvejen, bør tage højde for denne faktor, når de fortolker resultaterne.

Som en moderat differentieret osteosarkom-cellelinje afspejler U2OS ikke den modne osteoblastiske fænotype fuldt ud. Immunocytokemisk karakterisering viste, at den er negativ for de fleste osteoblastiske markører, i modsætning til de mere modne SaOS-2-celler linje [6]. I undersøgelser, der kræver pålidelige markører for osteogen differentiering eller mineraliseringsreaktioner, kan U2OS derfor vise sig at være mindre repræsentativ for osteoblastbiologien i de sene stadier. Desuden har U2OS, ligesom alle etablerede cellelinjer, udviklet tilpasninger ex vivo, som muligvis ikke nøjagtigt afspejler den primære tumorbiologi, især hvad angår interaktioner med stromaet og den tredimensionelle arkitektur [13].

Langvarig passering af U2OS medfører, som det er tilfældet med enhver cellelinje, en risiko for genetisk drift og fænotypisk variation mellem subkloner. Det anbefales på det kraftigste at foretage autentificering ved hjælp af STRP-profilering for at sikre reproducerbarhed på tværs af laboratorier. [18]. Forskere bør desuden være opmærksomme på, at U2OS kun udtrykker en delmængde af de klassiske osteoblastiske ekstracellulære matrixproteiner, hvilket begrænser dets anvendelse som erstatning i undersøgelser af knoglens mikromiljø, der bygger på kollagen I eller andre modne osteoblastprodukter.

Se de fulde specifikationer og bestil

Anvendelsesområder

Lægemiddelforskning og terapeutisk screening af osteosarkom

U2OS er et primært arbejdsredskab til evaluering af nye og omformålte forbindelser mod osteosarkom. Undersøgelser har undersøgt antitumoraktiviteterne af forskellige naturlige og syntetiske stoffer i denne cellelinje. Curcin C, et type I-ribosominaktiverende protein fra spirede Jatropha curcas-frø, viste sig at hæmme U2OS-celleproliferationen gennem ROS-medieret apoptose, autofagi og standsning i både S- og G2/M-fasen, hvor effekten tilskrives aktivering af JNK-signalvejen sideløbende med hæmning af ERK-signalvejen; ROS-fangeren NAC og JNK-hæmmeren SP600125 dæmpede hver især responsen, hvilket understøtter den foreslåede kaskade [53]. En opfølgende undersøgelse viste, at Curcin C’s højere virkning i forhold til Curcin i U2OS i høj grad kan forklares ved LRP1-medieret klathrinafhængig endocytose, som Curcin C har adgang til, men ikke Curcin.

Aloperin, et naturligt alkaloidprodukt, hæmmede proliferation og klonogenicitet hos både MG-63- og U2OS-osteosarkomceller, inducerede apoptose, hvilket blev bekræftet ved flowcytometri, og hæmmede invasion i scratch- og transwell-assays med nedregulering af MMP-2, MMP-9, PI3K og p-AKT1 [54]. Denne undersøgelse fremhævede flere konvergerende signalveje, gennem hvilke naturlige alkaloider samtidigt kunne hæmme vækst og metastatisk potentiale. Uafhængigt heraf blev det påvist, at det naturlige sødemiddelmetabolit steviol hæmmer U2OS-proliferationen på en dosis- og tidsafhængig måde, idet en mekanistisk undersøgelse afslørede en cellecyklusstop i G1-fasen og en mitokondriebaseret apoptotisk signalvej, hvilket blev indikeret af et forhøjet Bax/Bcl-2-forhold [55] — fund, der placerer naturlige metabolitter som kandidater til forskning i kemoprævention af osteosarkom.

Garvesyre forstærkede den cytotoksiske virkning af cisplatin i U2OS-celler, men interaktionen viste sig at være stærkt forholdsafhængig: der blev observeret synergi ved forhold mellem garvesyre og cisplatin på 90:10 og 85:15, mens forhold på 75:25 og 50:50 var antagonistiske, og garvesyre alene hæmmede ikke signifikant normale hFOB 1.19-osteoblaster [56]. Enhver polyphenolbaseret sensibiliseringsstrategi afhænger derfor af omhyggelig optimering af dosisforholdet snarere end simpel samtidig administration. Gallinsyre forstærkede på samme måde olaparib-induceret celledød og dæmpede erhvervet olaparib-resistens i U2OS-celler og et olaparib-resistent derivat (U2OS-PIR), hvorved den hæmmede angiogenese og modulerede cPARP, Bcl-2 og Bax [57], hvilket udvidede repertoiret af kombinationer af naturlige forbindelser, der kan anvendes i forskningen i behandling af osteosarkom. Lenvatinib, en godkendt multikinasehæmmer, viste sig at inducere ferroptose-relaterede ændringer i U2OS- og 143B-celler via en p-STAT3/p53/xCT-akse, hvilket afslørede en ny mekanisme, hvorved dette middel kan undertrykke osteosarkomprogression ud over sin kanoniske angiogenesehæmmende rolle [19]. Immunoterapi baseret på naturlige dræberceller (NK-celler) blev evalueret på et udvalg af osteosarkom-cellelinjer, herunder U2OS, hvor ekspressionen af NKG2D-liganden korrelerede med NK-medieret dræbeeffektivitet, og aerosol-interleukin-2 forbedrede den organspecifikke NK-celleaktivitet in vivo [20].

En bredere lægemiddelscreening for sarkomer, der omfattede 63 humane cellelinjer og over 400 onkologiske forbindelser, dokumenterede U2OS’ lægemiddelfølsomhedsprofiler sammen med data for gen- og mikroRNA-ekspression, hvilket udgjorde en omfattende farmakogenomisk reference for området [21]. Det banebrydende projekt »Cancer Cell Line Encyclopedia« integrerede genekspressions-, kopital- og sekventeringsdata fra næsten 950 cellelinjer, herunder U2OS, og korrelerede disse med lægemiddelfølsomhedsprofiler for at identificere prædiktive biomarkører for respons [15]. En efterfølgende farmakogenomisk oversigtsundersøgelse kortlagde sammenhænge mellem lægemiddelfølsomhed og kræftrelaterede ændringer på tværs af mere end 1.000 annoterede cellelinjer, hvilket yderligere satte U2OS-responserne ind i en bredere onkologisk sammenhæng [22].

miR-16-1-3p/MDM2/p53-aksen har vist sig at være en vigtig regulator af TGF-β1-signalering i osteosarkom. Xue et al. påviste, at overekspression af miR-16-1-3p markant reducerede U2OS-cellernes proliferative og klonogene potentiale, mens kombinationen heraf med TGF-β-behandling kraftigt forstærkede G1-fase-arrest og næsten eliminerede tumorens vækstkapacitet [23]. Den samme undersøgelse viste, at miR-16-1-3p hæmmede TGF-β-induceret aktinomlægning og ændringer forbundet med epitel-mesenkym-overgangen, og at samtidig administration øgede cisplatinfølsomheden i vildtype-U2OS-celler og reducerede tumorknudevolumenet og metastaseringen i modellen med kyllingens chorioallantoismembran, hvilket gav mekanistisk indsigt i, hvordan dette mikroRNA undertrykker den pro-metastatiske del af TGF-β-signalvejen. Det blev påvist, at osteoblast-afledte ekstracellulære vesikler (OB-EV’er) ændrer osteosarkomcellernes adfærd på en linjeafhængig måde: i U2OS-celler reducerede de den metaboliske aktivitet (1,30 gange) og proliferationen (1,70 gange), samtidig med at de øgede apoptosen (1,15 gange), mens proliferationen i MG-63-celler steg 4,9 gange. Den ledsagende transkriptomiske profilering blev udført i MNNG/HOS-celler, hvor 296 gener blev differentielt udtrykt, og forfatterne foreslår miRNA-transport som en potentielt medvirkende mekanisme, der stadig kræver funktionel validering [24]. Metabolisk omprogrammering i osteosarkom blev undersøgt gennem enkeltcelle-transkriptomik, hvorved Stanniocalcin-2 (STC2) blev identificeret som en central glykolytisk regulator, der blev funktionelt valideret i MG-63- og U2OS-celler ved hjælp af Seahorse-analyse af ekstracellulær flux [25].

DNA-reparation, regulering af cellecyklussen og respons på DNA-skader

U2OS er en af de mest udbredte modeller inden for DNA-reparationsforskning, hovedsageligt fordi dens vildtype p53-baggrund gør det muligt at undersøge hele spektret af p53-afhængige skadesresponser. En undersøgelse på genomskala kortlagde det cellecyklusregulerede transkriptom i U2OS og identificerede 2.140 periodisk udtrykte transkripter, der svarer til 1.871 unikke gener på tværs af flere synkrone cellecyklusser [52]. Ved at kombinere ChIP-seq for G2/M-transkriptionsfaktoren FOXM1 med offentliggjorte ChIP-seq-data for E2F1, E2F4, E2F6, GABPA og DREAM-komplekset viste forfatterne, at FOXM1 i høj grad aktiverer promotorer for G2/M-fase-gener og kun i ringe grad aktiverer dem, der induceres i S-fasen, samt at et kernesæt af cellecyklusgener, der er fælles for U2OS og HeLa, er bundet af flere cellecyklus-transkriptionsfaktorer. Datasættet etablerede U2OS som en anden, uafhængigt karakteriseret human model til kortlægning af cellecyklus-transkriptomet og er fortsat en udbredt reference for studier af genregulering i den menneskelige celledelingscyklus.

Funktionsforstærkende mutationer i PPM1D/Wip1 — det fosfatase, der inaktiverer p53 — producerer et C-terminalt trunkeret, hyperaktivt Wip1 og svækker det p53-afhængige G1-kontrolpunkt efter DNA-skade; U2OS bærer et sådant trunkeret allel (p.Arg458Ter) heterozygot [7] [61]. Dette gør U2OS til en nyttig model til at undersøge, hvordan Wip1-trunkeringer giver en selektiv vækstfordel ved at dæmpe DNA-skadesresponsen. Variabiliteten i DNA-skadesresponsen på celleniveau blev kvantificeret i U2OS-celler, der blev udsat for 2 Gy fotoner; ved at sammenligne 53BP1- og γH2AX-foci i søsterkerner i binukleære celler, påviste Płódowska et al. stokastisk støj fra celle til celle i dannelsen af reparationsfoci, der lagde sig oven på tilfældigt fordelt DNA-skade, hvor støjen udgjorde 28 % af den samlede variabilitet for 53BP1-foci og 50 % for γH2AX-foci [26]. Analyse af søsterkromatidudveksling i blødvævssarkomlinjer, herunder U2OS-kontrolceller, bekræftede, at endogen γH2AX-dannelse korrelerer med genomisk ustabilitet og kan forudsige respons på DNA-skadende behandlinger [27].

U2OS-celler blev anvendt til at undersøge somatisk CAG-gentagelsesudvidelse ved Huntingtons sygdom. Genetisk forstyrrelse af MSH3 Y245/K246 IDL-bindingslommen reducerede DNA-interaktionen markant og forhindrede gentagelsesudvidelsen i en U2OS-linje, der udtrykte mutant HTT-exon 1, og farmakologisk blokering af det samme sted reducerede gentagelsesudvidelsen i U2OS og, vigtigst af alt, bremsede også udvidelsen i mellemstore tornede neuroner afledt af iPSC’er fra HD-patienter [28]. U2OS DR-GFP-derivatlinjen er blevet anvendt i vid udstrækning til homolog rekombinationsreparationsassays, og der er genereret flere knockout-derivater — herunder RAD52-, TBK1- og OPTN-knockouts — for at analysere specifikke komponenter i reparationsvejen, som alle er katalogiseret som underposter til CVCL_0042 [61]. Tumorsuppressoren TSC2 blev identificeret som en stressgranulatsuppressor; i et preprint, der rapporterede om dette arbejde, inducerede siRNA-medieret delvis reduktion af TSC2 i U2OS-celler ikke spontane stressgranuler, i modsætning til det fuldstændige tab, der blev observeret i embryonale fibroblaster fra mus, hvilket fastslog, at TSC2 er en tærskelafhængig regulator af stressgranulers samling [29]. Genomomfattende screenings for homozygote deletioner og forstyrrelser af polaritetskompleksgener i paneler af kræftcellelinjer har også inddraget U2OS-data, hvilket har bidraget til identifikationen af recessive kræftgener og signaturer for skrøbelige steder [30] [31].

Cirkadisk biologi og genregulering

U2OS er blevet en førende model for forskning i pattedyrs cirkadiske ur. Cellerne udviser robuste, selvopretholdende cirkadiske rytmer og anvendes rutinemæssigt sammen med luciferase-reportere for urgener til realtidsluminometri. Burke et al. anvendte U2OS-celler, der udtrykker luciferase-reportere for urgener, til at påvise, at koffein forlænger den cirkadiske periode på en dosisafhængig måde, og fastslog gennem farmakologisk analyse og siRNA-knockdown, at signalering via adenosinreceptorer — snarere end ryanodinreceptorer eller fosfodiesteraseaktivitet — er årsagen til effekten [59]. Det samme system understøtter kemisk screening i stor skala: En højkapacitetsscreening af eksisterende lægemidler i U2OS-celler viste, at ca. 5 % ændrede den cirkadiske periode, hvilket identificerede dehydroepiandrosteron som et periodforkortende stof og implicerede ABL1, ABL2 og BCR-kinasen i periodreguleringen [60]. Disse egenskaber er blevet udnyttet i vid udstrækning til at karakterisere de molekylære mekanismer, der styrer den centrale BMAL1/CLOCK-transkriptions-translations-feedback-loop og dens interaktioner med onkogene signalveje.

Et nyligt preprint undersøgte den endogene cirkadiske natur af c-MYC i U2OS-celler. Ved at generere en c-MYC-reporter og sammenligne dens svingningsfase med BMAL1- og PER2-reportere rapporterede Kalyanaraman et al., at c-MYC-promotoren svinger rytmisk i U2OS — en cellelinje med iboende lave MYC-niveauer — og svinger ude af fase i forhold til de centrale urkomponenter [32]. En computermodel baseret på disse fund antydede, at MYC fungerer som en forstyrrer af biologisk ur, hvis timing minimerer dets negative indvirkning på den cirkadiske tidsregulering — et fund med implikationer for forståelsen af, hvordan onkogen MYC-overekspression forstyrrer den cirkadiske fysiologi. Da dette arbejde er et preprint, har det endnu ikke gennemgået peer review. Det illustrerer ikke desto mindre, hvor velegnet U2OS er til samtidig at undersøge onkogenfunktion og døgnrytme-regulering.

U2OS er telomerase-negativ og opretholder sine telomerer gennem alternativ telomerforlængelse (ALT), den rekombinationsbaserede mekanisme, der først blev dokumenteret i en undergruppe af tumorer og tumorafledte cellelinjer af Bryan et al. [58]. Dette gør den til en standardmodel for ALT-forskning, en mekanisme, der er aktiv i en undergruppe af kræftformer, herunder osteosarkomer. Cellelinjen anvendes også hyppigt i studier af dynamikken i histonmodifikationer, kernearkitektur og kromatinorganisation, hvor man udnytter dens store kerner og optiske håndterbarhed. Fluorescensmærkede histon- og kerneporederivater — herunder U2OS EGFP-H2B og flere CRISPR-mærkede NUP96-linjer afledt af U2OS — har muliggjort kvantitativ billeddannelse af kromatin- og kernetransportprocesser med høj rumlig opløsning [61].

Endocytose og intracellulær transport

U2OS har vist sig at være en standardmodel til undersøgelse af clathrin-medieret endocytose (CME) og dynamin-GTPase-aktivitet på grund af sin robuste receptorinternaliseringsaktivitet og egnethed til kvantitative fluorescensbaserede CME-assays, der måler optagelsen af transferrin-Alexa594. En række sulfonadyn-forbindelser — arylsulfonamider afledt af dansylcadaverin-analoger — blev karakteriseret som GTP-kompetitive dynamin I- og dynamin II-hæmmere ved anvendelse af U2OS-celler som den primære CME-assayplatform [33]. En Michaelis-Menten-kinetisk analyse i dette system bekræftede hæmningsmekanismen, og den mest potente analog udviste også antiepileptisk aktivitet i dyremodeller, hvilket positionerer U2OS-baserede CME-assays som et translationelt værktøj til udvikling af neurologiske lægemidler.

I en separat undersøgelse blev det havbaserede hydroxyquinon-sesquiterpen bolinaquinon og beslægtede naphthoquinon-analoger evalueret for CME-hæmmende aktivitet i U2OS-celler, hvor strukturoptimering baseret på tæthedsfunktionalteori resulterede i analoger med væsentligt forbedret potens mod både dynamin-GTPase og CME [34]. Disse undersøgelser illustrerer, hvordan U2OS-baserede CME-assays fungerer som en følsom og reproducerbar platform til studier af struktur-aktivitets-sammenhængen for endocytosehæmmere. Cellelinjens konsistente receptorekspression og forudsigelige internaliseringskinetik gør den til et foretrukket cellesystem til denne type forskning.

Skæbnen for antisense-oligonukleotider (ASO’er) efter cellulær optagelse blev sporet i U2OS-celler ved hjælp af levende-celle-mikroskopi, ratiometriske pH-målinger og tredimensionel fokuseret ionstråle-scanningselektronmikroskopi. I et preprint, der rapporterede om dette arbejde, viste Sitarska et al., at selv under betingelser, hvor mål-RNA blev reduceret med over 90 %, nåede mindre end 4 % af de internaliserede ASO’er frem til cellekernen, og at ASO’erne akkumuleredes i sene endosomer, endolysosomer og lysosomer, hvor de inducerede luminal neutralisering uden rekruttering af galectin-3 eller brud på begrænsningsmembranen [35]. Forfatterne foreslår, at produktiv undslippelse i stedet finder sted tidligere i endocytosen, sandsynligvis i tidlige endosomer eller genbrugsendosomer. U2OS-celler blev også anvendt i en GLP-1R-aktiveringsanalyse — en U2OS-linje, der udtrykker cAMP-følsomme Nomad-biosensorer — til at evaluere de metaboliske effekter af et bergamotekstrakt formuleret som fosfolipid, hvilket demonstrerede linjens anvendelighed som en konstrueret receptorudtryksplatform til naturproduktfarmakologi [36]. Cybrid-teknologien til undersøgelse af mitokondrielle DNA-mutationer blev videreudviklet ved validering af nyudviklede mtDNA-frie (ρ0) derivater af HCT116, HT1080 og U2OS som recipientcellelinjer til generering af transmitochondrielle cybrider [37].

Proteomik, genomik og multi-omik-platforme

U2OS har været en central referencecellelinje i proteomik-initiativer i stor skala. Den første dedikerede proteomprofil af U2OS blev genereret af Niforou et al. ved hjælp af todimensionel gelelektroforese kombineret med MALDI-massespektrometri: ca. 3.000 pletter blev udskåret fra to 2-DE-geler og analyseret, hvilket resulterede i identifikationen af 237 forskellige genprodukter, heriblandt 11 protoonkogener relateret til cellelinjens kræfttilstand [16]. Efterfølgende massespektrometri-baseret arbejde kvantificerede den absolutte proteommasse for denne linje i interfase og mitose — beskrevet i publikationen som en almindeligt anvendt human cellelinje og tildelt U2OS i Cellosaurus — hvilket viste ekspression af mindst ca. 10.000 proteiner, der spænder over syv størrelsesordener i cellulær forekomst, op til 20 millioner kopier pr. celle [38] [61]. Komparativ proteomik på tværs af elleve almindelige cellelinjer viste, at U2OS deler en kerne af proteiner, der udtrykkes overalt, samtidig med at den udviser celletypespecifik variation i funktionelle undergrupper [39].

Storskala proteomik af celleoverfladen ved hjælp af Cell Surface Capture-teknologi katalogiserede overfladeomomet for U2OS sammen med 40 andre humane celletyper (i alt 41 humane og 31 musecelletyper), hvilket udgør en ressource til identifikation af farmakologisk tilgængelige overflademål [40]. Undersøgelser af HLA-typebestemmelse og forudsigelse af neoepitoper inddrog U2OS til at understøtte udviklingen af mål for kræftimmunterapi [41] [42]. Karakteriseringen ved hjælp af reverse-phase-proteinarray af over 650 kræftcellelinjer omfattede U2OS og demonstrerede, at fosfoproteomiske data giver en forudsigelsesevne for lægemiddelfølsomhed, der går ud over den, der er tilgængelig ved mRNA-målinger alene [43]. Det pan-kræftproteomiske kort, der dækker 949 cellelinjer, integrerede yderligere U2OS-proteomiske data med CRISPR-essensialitetsscreeninger og data om lægemiddelrespons, hvilket afslørede tusindvis af proteinbiomarkører for kræftsårbarhed [44].

En transkriptom-dækkende karakterisering af 675 kræftcellelinjer ved hjælp af RNA-sekventering katalogiserede genfusioner, mutationssignaturer og ekspression af ikke-humane sekvenser i U2OS [45]. Næste generations CCLE-karakterisering udvidede profileringen til at omfatte data om DNA-methylering, histonmodifikation, mikroRNA-ekspression og RNA-splejsning på tværs af 1.072 linjer, hvor U2OS bidrog til integrerende analyser af de molekylære træk, der ligger til grund for lægemiddelrespons [46]. Kvantitativ proteomik af CCLE-panelet identificerede dysregulering af signalveje på proteinniveau, som ikke fremgik af genomiske eller transkriptomiske data alene [47]. Cell Painting kombineret med Thermal Proteome Profiling i U2OS-celler viste sig at være en effektiv strategi til at udlede lægemidlers virkningsmekanisme ved at integrere morfologisk profilering med objektiv detektion af proteintargeter [17]. U2OS-proteomiske datasæt er også omfattet af kvalitetskontrol på viromniveau: Der blev udviklet en xeno-proteomisk arbejdsgang til ikke-målrettet påvisning af virale proteiner i proteomiske data som et generelt screeningstrin, og forfatterne anbefaler, at hvert cellulært proteomdatasæt testes for ikke-humane proteiner inden offentliggørelse [48]. En integrativ epigenomisk analyse af osteosarkom, der inddrog U2OS-celler, identificerede 350 gener med sammenfaldende genetiske og epigenetiske afvigelser, hvilket fremmer forståelsen af det regulatoriske landskab, der styrer udviklingen af knogletumorer [49]. Proteinekspression i cellemikroarrays blev ligeledes evalueret ved hjælp af U2OS-celler indlejret i agarosematriser, hvilket muliggjorde samtidig profilering af flere cellelinjer i et vævsmikroarray-format [50]. Tidlige markørresponser fra U2OS-celler på ekstrakter fra et hyaluronsyrebelagt xenogent knogletransplantat blev karakteriseret ved qRT-PCR: RUNX2 var opreguleret 2,61 gange (p = 0,01), mens der ikke blev rapporteret nogen signifikant effekt for COL1A1, og de observerede forskelle i metabolisk aktivitet forblev ikke signifikante efter FDR-korrektion [51]. Forfatterne beskriver undersøgelsen som eksplorativ og opfordrer til validering i primære celler og in vivo-modeller.

Konklusion

U2OS (CVCL_0042) er en bemærkelsesværdig alsidig human osteosarkomcellelinje, der har bidraget til grundlæggende fremskridt inden for forskning i knoglenæoplasmer, DNA-reparationsbiologi, cirkadisk rytmevidenskab, endocytosefarmakologi og omics-profilering i stor skala. Dens TP53-baggrund af vildtype, adhærent epitelmorfologi, hurtige fordoblingstid og dybdegående multi-omics-karakterisering gør den til en usædvanlig velunderbygget eksperimentel model. Fra tidlige HLA-typiseringsundersøgelser til moderne CRISPR-baserede funktionelle screenings og »Cell Painting«-lægemiddelprofilering har U2OS løbende tilpasset sig behovene i det biomedicinske forskningsmiljø. Forskere, der søger en pålidelig, omfattende dokumenteret model til osteosarkombiologi, regulering af cellecyklussen, respons på DNA-skader eller højkapacitetsscreening af forbindelser, vil finde U2OS et uundværligt værktøj. Se de fulde specifikationer, eller bestil U2OS-celler direkte på cytion.com.

Vigtige publikationer

1. Pontén J, Saksela E (1967) To etablerede in vitro-cellelinjer fra humane mesenkymale tumorer. International Journal of Cancer. PMID: 6081590
2. Fogh J (1986) Humane tumorlinjer til kræftforskning. Cancer Investigation. PMID: 3518877
3. Fogh J, Wright WC, Loveless JD (1977) Fravær af HeLa-cellekontaminering i 169 cellelinjer afledt af humane tumorer. Journal of the National Cancer Institute. PMID: 833871
4. Espmark JA, Ahlqvist-Roth L, Särne L (1978) Vævstypning af celler i kultur. III. HLA-antigener i etablerede humane cellelinjer. Tissue Antigens. PMID: 77569
5. Pollack MS, Heagney SD, Livingston PO (1981) Ekspression af HLA-A-, B-, C- og DR-alloantigener i 46 dyrkede humane tumorcellelinjer. Journal of the National Cancer Institute. PMID: 7017212
6. Pautke C, Schieker M, Tischer T (2004) Karakterisering af osteosarkomcellelinjerne MG-63, Saos-2 og U-2 OS i sammenligning med humane osteoblaster. Anticancer research. PMID: 15736406
7. Kleiblova P, Shaltiel IA, Benada J (2013) Funktionforstærkende mutationer i PPM1D/Wip1 hæmmer det p53-afhængige G1-kontrolpunkt. The Journal of Cell Biology. PMID: 23649806
8. Ozaki T, Neumann T, Wai D (2003) Kromosomale ændringer i osteosarkomcellelinjer afsløret ved komparativ genomhybridisering og flerfarvet karyotypering. Cancer Genetics and Cytogenetics. PMID: 12645653
9. Selvarajah S, Yoshimoto M, Maire G (2007) Identifikation af kryptiske mikroaberrationer i osteosarkom ved hjælp af komparativ genomhybridisering med højopløsnings-oligonukleotid-array. Cancer Genetics and Cytogenetics. PMID: 17981215
10. Ottaviano L, Schaefer KL, Gajewski M (2010) Molekylær karakterisering af almindeligt anvendte cellelinjer til forskning i knogletumorer: et transeuropæisk EuroBoNet-initiativ. Genes, chromosomes & cancer. PMID: 19787792
11. Masuda H, Miller C, Koeffler HP (1987) Omstrukturering af p53-genet i humane osteogene sarkomer. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. PMID: 2823272
12. Diller L, Kassel J, Nelson CE (1990) p53 fungerer som et cellecyklusregulerende protein i osteosarkomer. Molekylær og cellulær biologi. PMID: 2233717
13. Mohseny AB, Machado I, Cai Y (2011) Funktionel karakterisering af osteosarkomcellelinjer giver repræsentative modeller til undersøgelse af den humane sygdom. Laboratory investigation; a journal of technical methods and pathology. PMID: 21519327
14. Müller CR, Paulsen EB, Noordhuis P (2007) Potentiale for behandling af liposarkomer med MDM2-antagonisten Nutlin-3A. International Journal of Cancer. PMID: 17354236
15. Barretina J, Caponigro G, Stransky N (2012) Cancer Cell Line Encyclopedia muliggør prædiktiv modellering af følsomhed over for kræftlægemidler. Nature. PMID: 22460905
16. Niforou KM, Anagnostopoulos AK, Vougas K (2008) Proteomprofilen for den humane osteosarkom-cellelinje U2OS. Cancer Genomics & Proteomics. PMID: 18359981
17. Johansson C, Johansson M, Kasi PB (2026) Cell painting og termisk proteomprofilering til afledning af lægemiddelmål og virkningsmekanismer. Molecular systems biology. PMID: 42141265
18. Yu M, Selvaraj SK, Liang-Chu MM (2015) En ressource til autentificering, annotering og kvalitetskontrol af cellelinjer. Nature. PMID: 25877200
19. Yang C, Ma Y, Shen W (2026) Lenvatinib inducerer ferroptose-relaterede ændringer i osteosarkomceller, der involverer p-STAT3/p53/xCT-aksen. Frontiers in oncology. PMID: 42294277
20. Guma SR, Lee DA, Yu L (2014) Naturlige dræbercelleterapi og aerosol-interleukin-2 til behandling af lungemetastaser ved osteosarkom. Pediatric Blood & Cancer. PMID: 24136885
21. Teicher BA, Polley E, Kunkel M (2015) Screening af onkologiske lægemidler og forsøgsmedikamenter på sarkomcellelinjer identificerer mønstre forbundet med gen- og mikroRNA-ekspression. Molecular Cancer Therapeutics. PMID: 26351324
22. Iorio F, Knijnenburg TA, Vis DJ (2016) Et overblik over farmakogenomiske interaktioner i kræft. Cell. PMID: 27397505
23. Xue W, Wang Y, Smirnova AV (2026) miR-16-1-3p hæmmer proliferation og invasivitet via MDM2-p53-aksen i TGF-β1-signalvejen i osteosarkom. Molecular Therapy. Oncology. PMID: 42318056
24. Giacchi L, Ucci A, Zelli V (2026) Virkningen af osteoblast-afledte ekstracellulære vesikler på osteosarkomcellers transkriptionsprofil: Shuttlede miRNA'ers rolle. Biomedicines. PMID: 42193365
25. Hu X, Wang Q, Lin S (2026) Enkeltcelle-transkriptomik afslører glykolytisk heterogenitet og identificerer STC2 som en nøgleregulator for metabolisk omprogrammering i osteosarkom. Molekylær og cellulær biokemi. PMID: 42166004
26. Płódowska M, Drzazga D, Węgierek-Ciuk A (2026) Vurdering af variationen i DNA-skadesresponsen hos individuelle humane celler udsat for fotonstråling. Radiation and environmental biophysics. PMID: 42301301
27. Salawu A, Wright K, Al-Kathiri A (2018) Søsterkromatidudveksling og genomisk ustabilitet i bløddelssarkomer: Potentielle implikationer for responsen på DNA-skadende behandlinger. Sarcoma. PMID: 29853780
28. Goold R, Donaldson J, Gidney F (2026) Genetisk eller farmakologisk forstyrrelse af MSH3 Y245/K246 IDL-bindingslommen bremser ekspansionen af CAG-gentagelser. NAR Molecular Medicine. PMID: 42317610
29. Ma Y, Farny NG (2026) TSC2 er en stressgranul-suppressor. bioRxiv. Preprint — ikke peer-reviewet. PMID: 42239325
30. Bignell GR, Greenman CD, Davies H (2010) Tegn på mutation og selektion i kræftgenomet. Nature. PMID: 20164919
31. Rothenberg SM, Mohapatra G, Rivera MN (2010) En genomomfattende screening for mikrodeletioner afslører forstyrrelser af polaritetskompleksgener i forskellige former for kræft hos mennesker. Cancer research. PMID: 20215515
32. Kalyanaraman B, Ganesh D, Kunte VA (2026) c-MYC transkriberes på en cirkadisk måde og fungerer som en forstyrrer af det biologiske ur, hvis timing minimerer dets virkninger. bioRxiv. Preprint — ikke peer-reviewet. PMID: 42244582
33. Jones NC, Robertson MJ, Odell LR (2026) Sulfonadyn-forbindelser: En klasse af arylsulfonamider, der hæmmer dynamin-GTPase og clathrin-medieret endocytose og har antiepileptisk virkning i dyremodeller. ACS Chemical Biology. PMID: 42313002
34. O'Brien NS, Ghods A, Xue J (2025) Fra bolinaquinon, et marint hydroxyquinon-sesquiterpen, til naphthoquinoner med clathrin-hæmmende virkninger. RSC Medicinal Chemistry. PMID: 41884311
35. Sitarska E, Saminathan A, Scanavachi G (2026) Nøgne antisense-oligonukleotider forbliver sekvestreret i endolysosomer på trods af induceret membranskade. bioRxiv. Preprint — ikke peer-reviewet. PMID: 42182263
36. Khan A, Mella RM, Villacé P (2026) In vitro-evaluering af GLP-1R-associeret aktivitet af et bæredygtigt, standardiseret bergamottekstrakt formuleret med fosfolipider. Biomedicines. PMID: 42193436
37. Weaver L, Alexeyev MF (2026) En forbedret metode til generering af transmitochondrielle cybrider. Cells. PMID: 42193905
38. Beck M, Schmidt A, Malmstroem J (2011) Det kvantitative proteom i en human cellelinje. Molecular systems biology. PMID: 22068332
39. Geiger T, Wehner A, Schaab C (2012) En sammenlignende proteomisk analyse af elleve almindelige cellelinjer afslører en udbredt, men varierende ekspression af de fleste proteiner. Molecular & cellular proteomics. PMID: 22278370
40. Bausch-Fluck D, Hofmann A, Bock T (2015) Et massespektrometrisk-baseret atlas over celleoverfladeproteiner. PloS one. PMID: 25894527
41. Boegel S, Löwer M, Bukur T (2014) Et katalog over HLA-type, HLA-ekspression og kandidater til neoepitoper i humane kræftcellelinjer. Oncoimmunology. PMID: 25960936
42. Scholtalbers J, Boegel S, Bukur T (2015) TCLP: et online katalog over kræftcellelinjer, der integrerer HLA-type, forudsagte neoepitoper, virus og genekspression. Genome Medicine. PMID: 26589293
43. Li J, Zhao W, Akbani R (2017) Karakterisering af humane kræftcellelinjer ved hjælp af reverse-phase-proteinarrays. Cancer Cell. PMID: 28196595
44. Gonçalves E, Poulos RC, Cai Z (2022) Pan-kræft-proteomisk kort over 949 humane cellelinjer. Cancer Cell. PMID: 35839778
45. Klijn C, Durinck S, Stawiski EW (2015) Et omfattende transkriptionelt portræt af humane kræftcellelinjer. Nature Biotechnology. PMID: 25485619
46. Ghandi M, Huang FW, Jané-Valbuena J (2019) Næste generations karakterisering af Cancer Cell Line Encyclopedia. Nature. PMID: 31068700
47. Nusinow DP, Szpyt J, Ghandi M (2020) Kvantitativ proteomik af Cancer Cell Line Encyclopedia. Cell. PMID: 31978347
48. Chernobrovkin AL, Zubarev RA (2014) Påvisning af virale proteiner i humane cellelinjer ved hjælp af xeno-proteomik: fjernelse af den sidste gyldige undskyldning for ikke at teste hvert cellulært proteomdatasæt for virale proteiner. PloS one. PMID: 24618588
49. Kresse SH, Rydbeck H, Skårn M (2012) Integrativ analyse afslører sammenhænge mellem genetiske og epigenetiske ændringer i osteosarkom. PloS one. PMID: 23144859
50. Andersson AC, Strömberg S, Bäckvall H (2006) Analyse af proteinekspression i cellemikroarrays: et værktøj til antistofbaseret proteomik. The Journal of Histochemistry and Cytochemistry. PMID: 16957166
51. Mayer Y, Abu Sada H, Zigdon Giladi H (2026) Tidlige osteogene og stromale markørreaktioner hos osteoblastlignende og knoglemarvsstromale cellelinjer på et hyaluronsyrebelagt xenogent knogletransplantat: En eksplorativ in vitro-analyse. Dentistry Journal. PMID: 42187668
52. Grant GD, Brooks L 3rd, Zhang X (2013) Identifikation af cellecyklusregulerede gener, der periodisk udtrykkes i U2OS-celler, og deres regulering af transkriptionsfaktorerne FOXM1 og E2F. Molecular Biology of the Cell. PMID: 24109597
53. Wang F, Wu P, Qin S (2021) Curcin C hæmmer proliferationen af osteosarkomcellelinjen U2OS ved ROS-induceret apoptose, autofagi og cellecyklusstop gennem aktivering af JNK-signalvejen. International Journal of Biological Macromolecules. PMID: 34896468
54. Chen S, Jin Z, Dai L (2017) Aloperin inducerer apoptose og hæmmer invasion i de humane osteosarkomceller MG-63 og U2OS. Biomedicine & pharmacotherapy. PMID: 29080457
55. Chen JM, Zhang J, Xia YM (2018) Det naturlige sødemiddelmetabolit steviol hæmmer proliferationen af den humane osteosarkom-cellelinje U2OS. Oncology Letters. PMID: 29552164
56. Kasiram MZ, Hapidin H, Abdullah H (2022) Garvesyre forstærker cisplatins virkning på celleproliferation og apoptose i den humane osteosarkomcellelinje (U2OS). Pharmacological reports. PMID: 34652600
57. Erdogan MK, Usca AB (2025) Gallinsyre forstærker olaparib-induceret celledød og dæmper olaparib-resistens i den humane osteosarkom-cellelinje U2OS. Current Issues in Molecular Biology. PMID: 39996825
58. Bryan TM, Englezou A, Dalla-Pozza L (1997) Bevis for en alternativ mekanisme til opretholdelse af telomerlængden i humane tumorer og tumorafledte cellelinjer. Nature Medicine. PMID: 9359704
59. Burke TM, Markwald RR, McHill AW (2015) Effekter af koffein på det menneskelige døgnrytmeur in vivo og in vitro. Science Translational Medicine. PMID: 26378246
60. Tamai TK, Nakane Y, Ota W (2018) Identifikation af døgnrytmemodulatorer blandt eksisterende lægemidler. EMBO Molecular Medicine. PMID: 29666146
61. Cellosaurus. U2OS (CVCL_0042). SIB Swiss Institute of Bioinformatics. Tilgængelig på: https://www.cellosaurus.org/CVCL_0042 (tilgået 11. august 2026)