U87MG細胞 ― U87MGを用いた膠芽腫研究と脳腫瘍研究への影響

ヒト原発性膠芽腫細胞株であるU-87 MGは、生物学的研究において広く利用されています。特に、これらの細胞は神経科学や免疫腫瘍学の分野で活用されています。

U-87 MG細胞株の一般的な特性と由来

このセクションでは、U-87細胞株の由来と一般的な特徴について解説します。「U-87 MG細胞とは何か？」「U-87細胞はどこから来たのか？」「U-87 MGの正式名称は何か？」「U-87細胞の大きさはどれくらいか？」「U-87細胞株の形態はどのようなものか？」といった点について学びます。

• U87細胞株は、膠芽腫（アストロサイトーマ）の細胞株です。1966年にウプサラ大学で樹立されました。 この細胞は、膠芽腫を患っていた44歳の白人男性から採取されました。この細胞株は正式にはU 87 MGと呼ばれ、これは「Uppsala 87 Malignant Glioma（ウプサラ87悪性グリオーマ）」の略です。
• U 87 MG細胞は、上皮細胞様形態を示します。
• U 87 MG細胞の直径は12～14 µmの範囲です。
• このヒト膠芽腫細胞株は低二倍体であり、細胞集団の約48％でモード染色体数が44となっています。しかし、5.9％の細胞集団では、これより高い倍数性も確認されています。

アストロサイトからの腫瘍の発生過程を解説する医療用3Dアニメーション。

U-87 MG細胞の培養情報

U-87 MG細胞を取り扱う前に、この膠芽腫細胞の培養に関する以下の重要なポイントについて理解しておく必要があります。特に、以下の点について把握しておく必要があります：U-87 MG細胞の細胞数倍加時間はどれくらいか？U-87細胞の培養にはどのような培地が使用されるか？ U-87 MG細胞株の播種密度はどれくらいか？

U-87 MG細胞の培養における重要なポイント

細胞倍加時間：

U-87 MG細胞の細胞数倍加時間は18～38時間です。

付着性か浮遊性か：

U-87 MGは付着性細胞株です。細胞は細長い形状をしており、単層として増殖します。

播種密度：

膠芽腫細胞株U 87 MGは、1 × 10^⁴細胞/cm²の細胞密度で播種することが推奨される。付着性のU 87細胞は、1×PBSを用いて洗浄した後、Accutase溶液でインキュベートする。その後、分散した細胞を遠心分離し、回収する。 細胞を慎重に再懸濁し、培養液を入れた新しいフラスコに加えます。

培養液：

U87MG細胞株は、1.0 g/LのL-グルコース、2.0 mMのL-グルタミン、2.2 g/LのNaHCO3、 1% NEAA、1 mM ピルビン酸ナトリウム、および10% FBS溶液を添加したEMEM（イーグル最小必須培地）を用いて培養する。培地は2～3日ごとに交換する必要がある。

培養条件：

U-87 MG細胞は、最適な増殖のため、5%のCO₂を供給し、温度を37°Cに保った加湿インキュベーターを必要とする。

保存：

U87細胞は、膠芽腫細胞の生存率を最大限に維持するため、液体窒素の気相中、または-150°C以下の温度で保存されます。

凍結手順および培地：

U87 MG細胞の凍結には、CM-1またはCM-ACF凍結培地が適しています。細胞へのショックを防ぎ、生存率を維持するため、緩慢な凍結プロセスが推奨されます。

解凍手順：

凍結したU-87 MG細胞株のバイアルは、37°Cの水浴で解凍します。細胞に培養培地を加え、再懸濁した後、新しいフラスコに移して培養します。これとは対照的に、U87細胞は遠心分離して凍結培地を除去してから培養することも可能です。

バイオセーフティレベル：

U-87 MG細胞培養の取り扱いには、バイオセーフティレベル1が必要です。

10倍および20倍の倍率で顕微鏡下で観察したU-87 MG細胞。

U-87 MG細胞の長所と短所

細胞株について考える際、真っ先に頭に浮かぶのは、「U-87 MG細胞を使用するメリットは何だろうか？」「U-87細胞のデメリットは何だろうか？」という点です。

長所

U-87 MG細胞株は、研究分野で広く利用されています。この細胞株に関連する主な利点は以下の通りです：

長所

• 培養が容易： U-87 MG細胞は培養管理が容易です。煩わしい、あるいは複雑な細胞培養条件を必要としません。
• 均一性： U-87 MGは均一な細胞株です。細胞集団の大部分が同じ遺伝的構成を持っており、したがって類似した特性を共有しています。これらの細胞は、細胞プロセスの研究、薬剤スクリーニング、および試験に利用されています。
• 特性が十分に解明されている： この膠芽腫細胞株は、増殖特性、形態、遺伝子発現について十分に解明されており、貴重な研究ツールとなっています。

デメリット

• 適用範囲の限定： U-87 MGは膠芽腫細胞株であるため、その用途は主に膠芽腫およびその根底にある分子メカニズムの研究に限定されます。他の種類のがんの調査には適さない可能性があります。

U-87MG細胞を用いた研究用途

U87MG膠芽腫細胞株は、がん研究、特に膠芽腫の研究において広く利用されています。U87MG細胞の主な研究用途には、以下のようなものがあります：

• がん生物学研究：U-87細胞株は、がんの増殖・進展、その根底にある分子メカニズム、シグナル伝達経路、および腫瘍微小環境の研究に使用されます。 2020年に発表された研究では、膠芽腫のin vitroモデルであるU-87 MG細胞株を用いて、治療標的としてのBMAL1（Basic Helix-Loop-Helix ARNT Like 1）遺伝子の解析が行われました。 その結果、BMAL1遺伝子は、サイクリンB1、メタロプロテアーゼ-9、およびリン酸化AKTの発現を抑制することにより、膠芽腫細胞の増殖、遊走、浸潤を阻害することが示された[1]。 2019年に実施された別の研究では、U87細胞株を用いて、リポ多糖（LPS）誘導性腫瘍壊死因子-α（LITAF）転写因子の発現を低下させることで、FOXO-1経路の上流調節を介してグリオーマ細胞の放射線感受性を高めることができることが明らかになった。 LITAFは、p53誘導遺伝子7（PIG7）としても知られている[2]。
• 創薬および開発：U-87 MG細胞は、薬剤スクリーニングや試験に利用でき、研究者が新たな抗がん剤候補を特定し、その有効性や毒性を評価することを可能にする。 ある研究では、U87 MG 膠芽腫細胞株を用いて、イヌラ・ヘレニウム（Inula helenium (L.)）抽出物の抗がん作用および抗酸化作用の潜在能力を評価した [3]。同様に、別の論文では、植物抽出物の細胞毒性およびアポトーシス誘導効果を試験するために U87 細胞株が使用されたことが言及されている [4]。 さらに、2018年に発表された研究では、ヌファール属植物から抽出されたセスキテルペンアルカロイドが、感受性および薬剤耐性のU-87 MG細胞株に及ぼす細胞毒性効果について検討された[5]。

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U-87 MG細胞株：研究論文

U-87 MG細胞株を取り上げた代表的な研究論文を以下に紹介します。

低酸素状態は、PI3K/Akt/mTOR/HIF-1αシグナル伝達経路を介してヒト膠芽腫U87細胞の遊走および浸潤を促進する

2018年に『Neuroreport』誌に掲載された本論文は、低酸素状態がPI3K/Akt/mTOR/HIF-1αシグナル伝達経路を調節することにより、ヒト膠芽腫細胞の遊走および浸潤を促進する可能性を提唱した。

エリオディクチオールは、PI3K/Akt/NF-κBシグナル伝達経路を介して、グリオーマ細胞の増殖および転移を抑制し、アポトーシスを誘導する

本研究は2020年に『Frontiers in Pharmacology』誌に掲載された。 研究結果によると、フラボノイドの一種であるエリオディクチオールは、U87細胞株に対して抗がん作用を発揮し、細胞の増殖と転移を抑制することが示された。この化合物は、PI3K/Akt/NF-κB経路を調節することで、その抗腫瘍作用を発揮する。

西黄丸は、ROSを介したAkt/mTOR/FOXO1経路を標的とすることで、ヒト膠芽腫U-87 MG細胞のアポトーシスを誘導する

『Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine』（2018年）に掲載された本研究は、西黄丸と呼ばれる漢方処方が、ROSによって活性化されたAkt/mTOR/FOXO1カスケードを標的とすることで、U87細胞のアポトーシスを誘導し得ることを示唆している。

LITAFはFoxO1経路を介してヒトグリオーマ細胞の放射線感受性を高める

この研究論文は、2019年に『Cellular and Molecular Neurobiology』誌に掲載された。本研究では、転写因子であるLITAFがFOXO-1シグナル伝達経路を調節することにより、グリオーマ細胞の発現を抑制し、放射線感受性を高めることが示唆された。

クルクミンを担持したPLGAナノ粒子の調製およびヒト膠芽腫U87MG細胞に対する細胞毒性効果の検討

本論文は、『Biointerface Research in Applied Chemistry』（2019年）に掲載された。研究者らは、U87MG細胞を用いて、クルクミンを担持したPLGAナノ粒子の細胞毒性効果を調査した。

U-87MG細胞に関するリソース：プロトコル、動画など

U87MG膠芽腫細胞株は、多くのがん研究機関で使用されています。この細胞株に関する主なリソースは以下の通りです：

• U87細胞株へのトランスフェクション：この資料では、U87MG細胞に対するトランスフェクションプロトコルについて解説しています。
• U87MG細胞株のトランスフェクション：この動画は、U87細胞のトランスフェクションプロトコルを段階的に解説するチュートリアルです。

U87細胞の細胞培養プロトコルに関するリソースは以下の通りです：

• U87MG細胞：このリンクには、U87MG細胞株に関する基本情報が掲載されています。これには、細胞の分割、凍結、および解凍に関する簡単なプロトコルが含まれています。

U87 MGグリオーマ研究への洞察：よくある質問

参考文献

1. Gwon, D.H. 他, BMAL1はサイクリンB1、リン酸化AKT、およびメタロプロテアーゼ-9の発現を低下させることで、U87MG細胞の増殖、遊走、および浸潤を抑制する。Int J Mol Sci, 2020. 21(7)。
2. Huang, C. 他, LITAFはFoxO1経路を介してヒトグリオーマ細胞の放射線感受性を増強する. Cell Mol Neurobiol, 2019. 39(6): p. 871-882.
3. Koc, K. 他、ヒト U-87 MG 膠芽腫細胞株における Inula helenium (L.) 抽出物の抗酸化作用および抗がん作用。J Cancer Res Ther, 2018. 14(3): p. 658-661.
4. Rezadoost, M.H., H.H. Kumleh, および A. Ghasempour, 植物抽出物による乳がん、皮膚がん、および膠芽腫細胞における細胞毒性およびアポトーシスの誘導. Mol Biol Rep, 2019. 46(5): p. 5131-5142.
5. Fukaya, M. 他、感受性および薬剤耐性細胞株に対するヌファール植物由来のセスキテルペンアルカロイドの細胞毒性。Food Funct, 2018. 9(12): p. 6279-6286.