Calu-3 세포주

Calu-3 세포는 비소세포폐암을 대표하는 인간 유래 기도 상피 세포주입니다. 이 세포주는 폐암 생물학, 호흡기 질환, 숙주-병원체 상호작용, 기도 내 약물 수송 연구 등을 포함한 생의학 연구 분야에서 널리 사용됩니다. 또한, 여러 호흡기 질환의 치료법 개발에도 활용됩니다.

Calu-3 세포의 유래 및 일반적 특성

세포주에 대해 가장 먼저 알아야 할 정보는 그 유래와 일반적인 특성입니다. 이를 통해 연구 작업에서 해당 세포주를 어떻게 활용할지 결정하는 데 도움이 됩니다. 이 섹션에서는 Calu-3 세포주에 대한 이러한 필수 정보를 파악하는 데 도움을 드릴 것입니다. 여기에는 다음 내용이 포함됩니다: Calu-3 세포주란 무엇인가요? Calu-3 세포의 형태는 어떠한가? Calu-3 세포의 유래는 무엇인가?

• Calu-3 세포는 폐 선암을 앓고 있던 백인 남성(25세)의 흉막삼출액(전이 부위)에서 채취되었습니다. 이 세포주는 1975년 메모리얼 슬론 케터링 암 센터(Memorial Sloan Kettering Cancer Center)의 Jorgen Fogh와 Germain Trempe에 의해 확립되었습니다.
• Calu-3 세포는 상피세포와 유사한 형태를 띠고 있습니다.
• Calu-3 세포의 크기는 직경 8~9~20 마이크론 범위입니다.
• 이 세포는 K-RAS (G13D), TP53 및 CDKN2A 유전자에 돌연변이를 가지고 있으며, 야생형 EGFR을 발현합니다.

A549 대 Calu-3

A549 및 Calu-3 세포는 모두 인간 폐 선암 세포주이지만 뚜렷한 특징을 가지고 있습니다. Calu-3과 A549 세포 모델 간의 주요 차이점은 점액층의 두께입니다. Calu-3 세포는 더 얇은 점액층을 형성하여 근위 기도 상피를 모방합니다. 반면, A549 세포는 이러한 특성이 없어 원위 호흡기의 생리적 구조를 나타내는 데 더 적합합니다 [1].

기관지 천식에서 기관지의 영상 소견. 천식은 기도가 수축되고 부어오르며 과도한 점액으로 인해 막혀 호흡 곤란과 같은 전형적인 증상을 유발하는 폐 질환입니다.

Calu-3 세포주: 배양 정보

이 섹션에서는 Calu-3 세포주 배양 시 알아야 할 핵심 사항을 안내합니다. 여기서는 다음 내용을 다룹니다: Calu-3 세포의 배양 배지란 무엇인가요? Calu-3 세포의 배양 배지란 무엇인가요? Calu-3 세포 배양 프로토콜은 무엇인가요? Calu-3 세포는 어떻게 배양하나요?

Calu-3 세포 배양의 핵심 사항

배가 시간:

Calu-3 세포의 배가 시간은 약 35시간입니다.

부착형 또는 현탁형:

Calu-3는 부착형 폐 선암 세포주입니다.

분화 배양 비율:

Calu-3 세포주의 분화 배양 비율은 1:2에서 1:4입니다. 분화 배양을 위해 세포를 1× 인산염 완충 식염수(PBS)로 세척한 후, 실온에서 약 10분간 Accutase(분화 배양 용액)와 함께 배양합니다. 그 후, 신선한 배양액을 첨가하고 박리된 세포를 원심분리합니다. 세포 펠릿을 조심스럽게 재현탁시킨 후, 세포를 신선한 배양액이 들어 있는 플라스크에 분주하여 배양합니다.

배양 배지:

Calu-3 세포 배양에는 10% FBS, 2 mM L-글루타민, 1.5 g/L NaHCO₃, EBSS, 1 mM 피루브산 나트륨 및 NEAA를 함유한 EMEM 배지를 사용합니다. Calu-3 세포 배지는 주당 2~3회 교체해야 합니다.

배양 조건:

Calu-3 세포는 37°C의 온도와 5% CO₂가 공급되는 가습 인큐베이터에서 배양합니다.

보관:

동결된 세포는 장기적으로 세포의 생존력을 유지하기 위해 액체 질소의 기상 또는 -150 °C 이하의 온도에서 보관해야 합니다.

동결 과정 및 배지:

Calu-3 폐 세포주를 동결할 때는 주로 CM-1 또는 CM-ACF 동결 배지를 사용합니다. 세포 생존력을 유지하고 세포에 가해지는 충격을 방지하기 위해, 분당 1°C씩만 온도가 떨어지도록 하는 서서히 동결 과정을 거칩니다.

해동 과정:

바이알을 37 °C로 미리 설정된 수조에 약 1분간, 또는 작은 얼음 덩어리 하나만 남을 때까지 넣어 세포를 해동합니다. 신선한 배양액을 첨가하고, 원심분리를 통해 동결 배지 성분을 제거합니다. 그 후, 세포 펠릿을 재현탁시킨 뒤, 성장 배지가 들어 있는 새로운 플라스크에 세포를 옮깁니다.

생물안전 등급:

Calu-3 세포주를 취급할 때는 생물안전 등급 1 실험실 환경이 필수적입니다.

배양 횟수가 다른 Calu-3 세포로, 전형적인 섬 모양의 부착성 군집을 볼 수 있다.

Calu-3 세포의 장점과 단점

다른 인간 세포주와 마찬가지로, Calu-3 세포에도 고유한 장점과 단점이 있습니다. 여기서는 그중 몇 가지 중요한 점에 대해 살펴보겠습니다.

장점

• 체외 기도 상피 모델:

  호흡기 연구 분야에서 Calu-3 세포는 기도 상피를 위한 효율적인 체외 모델로 활용됩니다. 이 세포는 인간 기도 내벽의 특성을 반영하여 약물 수송, 숙주-병원체 상호작용 연구 및 뮤신 생성에 대한 연구를 가능하게 합니다.

• 극성화:

  Calu-3 세포는 극성 단층을 형성하므로, 보다 현실적인 환경에서 약물 수송 및 숙주-병원체 상호작용을 연구하는 데 널리 사용됩니다.

단점

• 암 세포주:

  Calu-3 세포는 폐 선암에서 유래되었으므로, 건강한 폐 조직을 완전히 대변하지 않을 수 있다는 점에 유의해야 합니다. 연구자들은 이를 연구 모델로 사용할 때 이 점을 고려해야 합니다.

 

연구에서의 Calu-3 세포주 응용

Calu-3는 생의학 연구 분야에서 다양한 응용 가능성을 제공합니다. 본 문서의 이 섹션에서는 그중에서도 가장 유망한 몇 가지를 조명해 보겠습니다.

• 호흡기 질환 연구: Calu-3 폐 세포는 낭포성 섬유증, 천식, 만성 폐쇄성 폐질환(COPD) 등 다양한 호흡기 질환이나 장애를 연구하는 데 사용됩니다. 키아라 파피(Chiara Papi)와 동료들이 수행한 한 연구에서는 Calu-3 낭포성 섬유증 체외 모델을 사용하여 miRNA-101-3p를 표적화하는 항-miR-101-3p 펩타이드-핵산(PNA)의 영향을 조사했습니다. 이 연구에 따르면, PNA 치료는 낭포성 섬유증 막 관통 전도 조절 단백질(CFTR) 유전자의 발현을 증가시키는 경향이 있는 것으로 나타났으며, 이는 낭포성 섬유증 및 관련 질환에 대한 잠재적인 치료 전략을 시사합니다 [2].
• 신약 개발: Calu-3 세포는 여러 호흡기 질환에 대한 약물을 시험하고 개발하기 위한 모델로 사용됩니다. 또한, 이 세포들은 기도 상피를 통한 약물 수송 연구에도 활용됩니다. 예를 들어, 2021년에 수행된 연구에서는 Calu-3 세포의 SARS-CoV-2 감염에 대한 안드로그래피스 파니쿨라타(Andrographis paniculata) 식물 추출물과 그 생리활성 성분인 안드로그래폴라이드(andrographolide)의 항바이러스 활성을 조사했습니다 [3].
• 숙주-병원체 상호작용: Calu-3 세포는 병원체와 기도 상피의 상호작용을 연구하는 데 이상적이며, SARS-CoV-2와 같은 호흡기 감염을 이해하는 데 도움이 됩니다. 예를 들어, 박병권(Byoung Kwon Park)과 동료들은 SARS-CoV-2 감염에 대한 Calu-3 및 Vero 세포의 반응과 바이러스 생성 양상을 조사했다 [4].

5. Calu-3 세포: 연구 논문

다음은 Calu-3 세포를 다룬 흥미롭고 자주 인용되는 연구 논문들입니다:

일산화탄소 방출 분자-2(CORM-2)는 비소세포폐암 Calu-3 세포의 증식, 이동, 침윤을 억제하고 세포 사멸을 촉진한다

이 연구는 2018년 『European Review for Medical and Pharmacological Sciences』에 게재되었습니다. 이 연구는 일산화탄소 방출 분자-2(CORM-2)가 비소세포폐암 세포(Calu-3)의 세포 사멸을 촉진하고, 증식, 이동 및 침윤을 억제한다고 제안했습니다.

Calu-3 상피 세포는 체외에서 갓 분리된 1차 비강 상피 세포와 다른 면역 및 상피 장벽 반응을 나타낸다

『Clinical and Translational Allergy』(2018)에 게재된 이 연구는 Calu-3 세포주와 갓 배양된 1차 비강 상피 세포의 면역 및 상피 장벽 반응을 비교했다.

퀴닌은 SARS-CoV-2에 의한 인간 세포주 감염을 억제한다

『Viruses』(2021)에 게재된 이 논문은 Calu-3와 같은 다양한 바이러스 감염 세포주에 대한 퀴닌의 효과를 평가함으로써, 퀴닌을 SARS-CoV-2 감염의 잠재적 치료제로 제안했다.

높은 D-글루코스 농도는 인간 기도 상피 세포주 Calu-3에서 GLUT1을 통해 ACE2 발현을 유도한다

『BMC Molecular and Cell Biology』(2022)에 게재된 이 연구는 높은 D-포도당 농도가 GLUT1 유전자의 조절을 통해 Calu-3 세포의 ACE2 발현을 촉진한다고 제안했다.

Dolosigranulum pigrum은 호흡기 상피 세포에서 SARS-CoV-2에 대한 면역 반응을 조절한다

『Pathogens』(2021)에 게재된 이 논문은 폐 상피 세포에서 Dolosigranulum pigrum 040417의 면역 조절 효과를 탐구했습니다. 또한 이 면역생물학적 박테리아가 SARS-CoV-2 감염을 예방하는 데 있어 잠재력을 조사했습니다.

Calu-3 세포 관련 자료: 프로토콜, 동영상 등

Calu-3 세포에 관한 온라인 자료는 풍부하며, 여기에는 세포 배양 및 형질 도입과 관련된 정보가 포함되어 있습니다.

• Calu-3 세포 형질 도입 프로토콜: 이 자료는 Calu-3 세포 형질 도입에 관한 필수적인 지식을 제공합니다.
• Calu-3 형질 도입: 이 동영상 튜토리얼은 체외 Calu-3 형질 도입 프로토콜을 단계별로 안내합니다.

Calu-3 세포 배양 프로토콜은 여기에서 확인할 수 있습니다.

• Calu-3 세포: 이 문서는 Calu-3 세포 배지 및 재배양 또는 패싱 프로토콜에 관한 정보를 담고 있습니다.

참고 문헌

1. Wiese-Rischke, C., R.S. Murkar, H. Walles, “인간 하부 기도의 생물학적 모델—의생명 연구를 위한 인간 3D 장벽 모델의 과제 및 특별 요구 사항.” Pharmaceutics, 2021. 13(12).
2. Fabbri, E. 외, 마이크로RNA miR-101-3p를 표적으로 하는 펩타이드-핵산(PNA)을 이용한 인간 기도 상피 Calu-3 세포의 처리는 낭포성 섬유증 막 횡단 전도 조절 인자(CFTR) 유전자의 발현 증가와 관련이 있다. European Journal of Medicinal Chemistry, 2021. 209: p. 112876.
3. Sa-Ngiamsuntorn, K. 외, 인간 폐 상피 세포에서 Andrographis paniculata 추출물 및 그 주요 성분인 안드로그래폴라이드의 SARS-CoV-2 억제 활성 및 주요 장기 세포 대표주에서 세포 독성 평가. Journal of natural products, 2021. 84(4): p. 1261-1270.
4. Park, B.K. 외, SARS-CoV-2 감염 시 Calu-3 세포와 Vero 세포에서 나타나는 차등 신호 전달 및 바이러스 생성. Biomol Ther (Seoul), 2021. 29(3): p. 273-281.