Вступ

Цей Клітини U2OS Лінія — також відома як U-2 OS, U-2OS, U-2-OS, U2-OS, U20-S, U20S та 2T — є однією з найперших створених ліній ракових клітин людини, які й досі активно використовуються. Ця лінія була створена в середині 1960-х років із помірно диференційованої остеосаркоми великогомілкової кістки та вперше описана Понтеном і Сакселою в 1967 році [1]. Створення цієї лінії надало дослідникам зручну для роботи, адгезивну модель з епітеліальною морфологією для вивчення кісткових новоутворень, біології пухлин та фундаментальної клітинної біології. Протягом наступних десятиліть лінія U2OS стала наріжним каменем досліджень у галузі репарації ДНК, розробки лікарських засобів проти остеосаркоми, аналізу клітинного циклу та геномного профілювання. Ця клітинна лінія зберігає функцію TP53 дикого типу — що є відносною рідкістю серед ліній остеосаркоми — що робить її особливо цінною для дослідження p53-залежних шляхів, реакцій на пошкодження ДНК та регуляції циркадного ритму. Завдяки великій колекції омічних наборів даних та сотням опублікованих досліджень U2OS залишається однією з найбільш цитованих та детально охарактеризованих моделей раку людини, доступних для вчених у галузі біомедицини.

Основні висновки

• U2OS (номер в реєстрі Cellosaurus — CVCL_0042) — це клітинна лінія остеосаркоми людини, створена в середині 1960-х років із тканини великогомілкової кістки та вперше описана в 1967 році.
• Ця лінія містить ген TP53 дикого типу, що робить її оптимальною моделлю для досліджень p53-залежного клітинного циклу та пошкоджень ДНК.
• Клітини U2OS ростуть у вигляді адгезивних моношарів з епітеліальною морфологією, час подвоєння яких, за даними, становить приблизно від 25–30 годин (DSMZ ACC-785) до 36 годин (Mohseny et al.).
• Ця лінія широко представлена в наборах даних з геноміки, транскриптоміки, протеоміки та скринінгу лікарських препаратів, зокрема в «Енциклопедії ракових клітинних ліній».
• U2OS слугує платформою для сотень похідних інженерних клітинних ліній, що використовуються в аналізах GPCR, дослідженнях з використанням флуоресцентних репортерів та функціональних скринінгах на основі CRISPR.
• Сучасні напрямки досліджень охоплюють розробку ліків проти остеосаркоми, механізми репарації ДНК, біологію циркадних ритмів, ендоцитоз та метаболічне перепрограмування.

Що таке U2OS?

Лінію U2OS було виділено з великогомілкової кістки 15-річної пацієнтки з остеосаркомою. Лінія була створена в середині 1960-х років, а про неї вперше повідомили Понтен і Саксела у 1967 році [1], після чого її було включено до каталогу ліній пухлин людини для досліджень у галузі онкології [2]. Попередня імунологічна характеристика підтвердила відсутність забруднення клітинами HeLa [3] та визначили профіль HLA-антигенів клітинної лінії [4] [5]. Лінія росте у вигляді адгезивного моношару з епітеліальною морфологією. Дані щодо часу подвоєння клітин розходяться залежно від джерела: приблизно 25–30 годин згідно з записом у каталозі DSMZ (ACC-785) та приблизно 36 годин, як зазначено у дослідженні з функціональної характеристики, проведеному Мохсені та ін. [13] [61]. Ця лінія класифікується як помірковано диференційована лінія остеосаркоми, що зберігає дикий тип гена TP53, що відрізняє її від інших ліній остеосаркоми, таких як Saos-2, у яких експресія p53 повністю відсутня. Порівняльна характеристика показала, що клітини U2OS є негативними щодо більшості класичних остеобластичних маркерів, що відображає їхній відносно недиференційований стан порівняно з більш зрілими лініями остеосаркоми [6]. Ця лінія є мікросателітно-стабільною (MSS) і несе гетерозиготний варіант гена PPM1D, що призводить до укорочення білка (p.Arg458Ter, c.1372C>T), який зареєстрований для лінії U2OS у базах даних Cellosaurus та DepMap (ACH-000364) [61]. Функціональний наслідок цього класу алелей PPM1D із укороченням С-кінця та посиленням функції — порушення p53-залежного контрольного пункту G1 — був описаний Kleiblova та ін. [7].

Хромосомний аналіз методом порівняльної геномної гібридизації виявив складні геномні аберації в лініях остеосаркоми, включаючи U2OS, із середнім показником 20,8 аберацій на лінію (діапазон 10–31) [8]. За допомогою матричної CGH з високою роздільною здатністю було додатково виявлено приховані мікроаберації, і лінія U-2 OS продемонструвала найменшу кількість таких подій серед чотирьох досліджених ліній остеосаркоми — шість, що є найнижчим показником у цій групі — що узгоджується з її фоновим типом TP53 дикого типу, тоді як мутантна за TP53 лінія SAOS-2 містила 17 [9]. Молекулярна характеристика, проведена в рамках консорціуму EuroBoNeT, підтвердила дикий тип гена TP53 для лінії U2OS та виявила гомозиготну делецію гена CDKN2A як найпоширенішу мутацію серед усіх ліній кісткових пухлин у цілому (15 із 36 ліній), що тісно пов’язана з відсутністю білка p16; у самій лінії U2OS у Cellosaurus делеція CDKN2A не зафіксована [10] [61]. Перегрупування гена p53 було зафіксовано у первинних остеогенних саркомах та пов’язаних з ними клітинних лініях [11], а також було показано, що надмірна експресія p53 дикого типу блокує ріст клітин остеосаркоми [12], що підкреслює цінність моделі U2OS для дослідження шляху p53. Функціональні дослідження підтвердили, що клітини U2OS утворюють пухлини in vivo після підшкірного введення, що підтверджує їхню корисність як репрезентативної моделі остеосаркоми [13].

Інформація про клітинні культури

Переваги комірок U2OS

Однією з найважливіших переваг лінії U2OS є збереження TP53 дикого типу. Ця властивість робить цю лінію ідеально придатною для вивчення p53-залежних процесів, зокрема контрольних точок пошкодження ДНК, зупинки клітинного циклу, апоптозу та транскрипційних реакцій на генотоксичний стрес. Оскільки багато клітинних ліній остеосаркоми та раку несуть мутації p53, U2OS займає важливу нішу як модель пухлини кісткової тканини, в якій можна оцінювати фармакологію шляху p53 без спотворюючого впливу мутацій із втратою функції. Антагоністи MDM2 ілюструють, чому ця відмінність має значення. У наборі клітинних ліній саркоми антагоніст MDM2 Nutlin-3A стабілізував p53 та ефективно індукував p53-залежну транскрипцію та апоптоз у лініях з ампліфікацією MDM2; у лініях з диким типом TP53, але без ампліфікації MDM2 — конфігурація, що спостерігається в U2OS — була зафіксована певна реакція на Nutlin, але апоптоз не індукувався [14]. Отже, модель пухлини кісткової тканини з функціональним p53 дає змогу окремо проаналізувати вплив статусу p53 та дози MDM2, не змішуючи ці фактори.

Клітини U2OS чудово підходять для мікроскопії живих клітин та флуоресцентних репортерних аналізів завдяки своїй плоскій, адгезивній епітеліальній морфології та відносно великому розміру ядра. Ці властивості стали поштовхом до створення сотень похідних генно-модифікованих ліній, серед яких — Клітини U2OS-CRISPR-NUP96-SNAP а також численні варіанти PathHunter і LanthaScreen, які всі внесені до каталогу як дочірні записи CVCL_0042 [61] — які використовують трансфекційну здатність та оптичну прозорість батьківської лінії. Ця клітинна лінія також бере участь у багатьох великих ініціативах з геномного та протеомного профілювання, зокрема у проєкті «Карта залежності раку» (DepMap ACH-000364, що включає Енциклопедію ракових клітинних ліній) та панелі клітинного атласу «Атлас людських білків», надаючи дослідникам багаті набори фонових даних, з якими можна порівнювати експериментальні результати [15] [16] [61].

Ця лінія виявилася надзвичайно сприйнятливою до генетичних маніпуляцій, підтримуючи стабільну та транзиторну трансфекцію, редагування генів за допомогою CRISPR-Cas9, пригнічення експресії за допомогою РНК-інтерференції (RNAi) та вірусну трансдукцію. Ефективна інтеграція екзогенних конструкцій та стійка кінетика росту роблять її практичним «робочим конем» для платформ високопродуктивного скринінгу. Профілі «Cell Painting» для 5 259 лікарських препаратів у клітинах U2OS становлять один із найбільших наборів морфологічних еталонних даних у галузі хімічної біології; їх було об’єднано з даними теплового протеомного профілювання для масштабного визначення механізмів дії сполук [17]. Такий широкий спектр застосування — від біології раку кісток до фундаментальної клітинної біології та розробки лікарських препаратів — є основою незмінної популярності клітинної лінії U2OS.

Обмеження клітин U2OS

Незважаючи на численні переваги, лінія U2OS характеризується хромосомною складністю, що може ускладнити інтерпретацію результатів. Порівняльна геномна гібридизація восьми ліній остеосаркоми виявила в середньому 20,8 хромосомних аберацій на лінію, причому в лінії U2OS спостерігалися надбавки та втрати в багатьох ділянках [8]. Гетерозиготний укорочений варіант гена PPM1D із посиленням функції (p.Arg458Ter) порушує роботу контрольної точки G1, що залежить від p53, тобто, хоча p53 присутній і на рівні послідовності відповідає дикому типу, його подальша сигнальна передача частково ослаблена [7] [61]. Дослідники, які займаються вивченням фармакології шляху p53, повинні враховувати цей модифікатор під час інтерпретації результатів.

Як лінія остеосаркоми з помірним ступенем диференціації, U2OS не відтворює в повній мірі фенотип зрілих остеобластів. Імуноцитохімічна характеристика показала, що вона є негативною щодо більшості маркерів остеобластів, на відміну від більш зрілих Клітини SaOS-2 рядок [6]. Тому в дослідженнях, що вимагають надійних маркерів остеогенної диференціації або реакцій мінералізації, клітинна лінія U2OS може виявитися недостатньо репрезентативною для біології остеобластів на пізніх стадіях. Крім того, як і всі усталені клітинні лінії, U2OS набула адаптацій ex vivo, які можуть неточно відображати біологію первинної пухлини, зокрема щодо взаємодій зі стромою та тривимірної архітектури [13].

Тривале пасажування клітинної лінії U2OS, як і будь-якої іншої клітинної лінії, пов’язане з ризиком генетичного дрейфу та фенотипних відмінностей між субклонами. Для забезпечення відтворюваності результатів у різних лабораторіях настійно рекомендується проводити аутентифікацію за допомогою аналізу коротких тандемних повторів [18]. Дослідникам також слід врахувати, що лінія U2OS експресує лише частину класичних білків позаклітинного матриксу остеобластів, що обмежує її використання як моделі для досліджень мікросередовища кісткової тканини, які базуються на колагені I або інших продуктах зрілих остеобластів.

Переглянути повні технічні характеристики та замовити

Застосування

Пошук ліків проти остеосаркоми та терапевтичний скринінг

U2OS є основним модельним клітинним лінією для оцінки нових та перепрофільованих сполук проти остеосаркоми. У рамках досліджень вивчалася протипухлинна активність різноманітних природних та синтетичних речовин на цій лінії. Було показано, що курцин C, білок типу I, що інактивує рибосоми, отриманий із пророщених насінин Jatropha curcas, як було показано, пригнічує проліферацію клітин U2OS шляхом апоптозу, опосередкованого АФК, аутофагії та зупинки в фазах S і G2/M, причому цей ефект пов’язують з активацією сигнального шляху JNK поряд з інгібуванням шляху ERK; а поглинач АФК NAC та інгібітор JNK SP600125 окремо послаблювали цю реакцію, що підтверджує запропонований каскад [53]. Подальше дослідження показало, що вища ефективність курцину C порівняно з курцином у клітинах U2OS значною мірою пояснюється опосередкованим LRP1 клатрин-залежним ендоцитозом, доступним для курцину C, але не для курцину.

Алоперин, природний алкалоїд, пригнічував проліферацію та клоногенність клітин остеосаркоми як лінійки MG-63, так і U2OS, індукував апоптоз, що було підтверджено методом проточної цитометрії, та інгібував інвазію в тестах «scratch» і «transwell», супроводжуючись зниженням експресії MMP-2, MMP-9, PI3K та p-AKT1 [54]. Це дослідження висвітлило численні конвергентні шляхи, через які природні алкалоїди можуть одночасно пригнічувати ріст та метастатичний потенціал. Окремо було показано, що стевіол — метаболіт природного підсолоджувача — інгібує проліферацію клітин U2OS у дозо- та часозалежний спосіб; механістичне дослідження виявило зупинку клітинного циклу у фазі G1 та мітохондріальний шлях апоптозу, на що вказує підвищене співвідношення Bax/Bcl-2 [55] — ці результати позиціонують природні метаболіти як потенційні об’єкти досліджень у галузі хіміопрофілактики остеосаркоми.

Дубильна кислота підсилювала цитотоксичний ефект цисплатину в клітинах U2OS, але ця взаємодія виявилася сильно залежною від співвідношення: синергічний ефект спостерігався при співвідношеннях дубильної кислоти до цисплатину 90:10 та 85:15, тоді як співвідношення 75:25 та 50:50 мали антагоністичний ефект, а сама по собі дубильна кислота не пригнічувала нормальні остеобласти hFOB 1.19 [56]. Отже, будь-яка стратегія сенсибілізації на основі поліфенолів залежить від ретельної оптимізації співвідношення доз, а не від простого спільного введення. Галлова кислота аналогічно підсилювала індуковану олапарибом клітинну смерть та послаблювала набуту резистентність до олапарибу в клітинах U2OS та їх олапариб-резистентному похідному (U2OS-PIR), інгібуючи ангіогенез та модулюючи cPARP, Bcl-2 та Bax [57], розширюючи репертуар комбінацій природних сполук, що можуть бути застосовані в дослідженнях з лікування остеосаркоми. Було показано, що ленватиніб, затверджений інгібітор декількох кіназ, індукує зміни, пов’язані з фероптозом, у клітинах U2OS та 143B через вісь p-STAT3/p53/xCT, що розкриває новий механізм, за допомогою якого цей препарат може пригнічувати прогресування остеосаркоми, виходячи за межі своєї канонічної ролі інгібітора ангіогенезу [19]. Імунотерапія на основі природних кілерних клітин була оцінена на панелі ліній остеосаркоми, включаючи U2OS, причому експресія ліганду NKG2D корелювала з ефективністю NK-опосередкованого знищення, а аерозольний інтерлейкін-2 покращував органоспецифічну активність NK-клітин in vivo [20].

Більш широкий скринінг лікарських засобів проти сарком, що охопив 63 лінії клітин людини та понад 400 онкологічних сполук, задокументував профілі чутливості лінії U2OS до лікарських засобів разом із даними щодо експресії генів та мікроРНК, надавши багатий фармакогеномний довідник для цієї галузі [21]. Знаковий проєкт «Енциклопедія ракових клітинних ліній» (Cancer Cell Line Encyclopedia) об’єднав дані щодо експресії генів, кількості копій та секвенування майже 950 ліній, включаючи U2OS, і співвідніс їх із профілями чутливості до ліків для виявлення прогностичних біомаркерів відповіді [15]. У подальшому фармакогеномному оглядовому дослідженні було встановлено зв’язки чутливості до ліків із раковими мутаціями у понад 1 000 анотованих ліній, що дозволило ще глибше контекстуалізувати реакції клітин U2OS у ширшому онкологічному просторі [22].

Ось miR-16-1-3p/MDM2/p53 виявилася важливим регулятором сигнального виходу TGF-β1 при остеосаркомі. Xue та ін. продемонстрували, що гіперекспресія miR-16-1-3p значно знижувала проліферативний та клоногенний потенціал клітин U2OS, тоді як її поєднання з лікуванням TGF-β суттєво посилювало затримку у фазі G1 та майже повністю пригнічувало здатність пухлини до росту [23]. У тому ж дослідженні було показано, що miR-16-1-3p інгібує індуковану TGF-β ремоделювання актину та зміни, пов’язані з епітеліально-мезенхімальним переходом, а також що їхнє спільне введення підвищувало чутливість до цисплатину в клітинах U2OS дикого типу та зменшувало об’єм пухлинних вузлів і метастазування в моделі хоріоалантоїсної мембрани курчат, що дало механістичне розуміння того, як ця мікроРНК пригнічує прометастатичну ланку сигнального шляху TGF-β. Було показано, що позаклітинні везикули, похідні від остеобластів (OB-EV), змінюють поведінку клітин остеосаркоми залежно від клітинної лінії: у клітинах U2OS вони знижували метаболічну активність (у 1,30 раза) та проліферацію (у 1,70 раза), одночасно підвищуючи апоптоз (у 1,15 раза), тоді як проліферація клітин MG-63 збільшувалася у 4,9 раза. Супровідне транскриптомічне профілювання було проведено на клітинах MNNG/HOS, де було виявлено диференційовану експресію 296 генів, і автори пропонують перенесення мікроРНК як потенційний механізм, що сприяє цьому процесу, який все ще потребує функціональної валідації [24]. Метаболічне перепрограмування в остеосаркомі досліджували за допомогою одноклітинної транскриптоміки, визначивши станіокальцин-2 (STC2) як основний регулятор гліколізу, функціонально підтверджений у клітинах MG-63 та U2OS за допомогою аналізу позаклітинного потоку Seahorse [25].

Репарація ДНК, регуляція клітинного циклу та реакція на пошкодження ДНК

U2OS є однією з найпоширеніших моделей у дослідженнях репарації ДНК, головним чином тому, що її дикий тип p53 дозволяє досліджувати весь спектр p53-залежних реакцій на пошкодження. У дослідженні на рівні геному було складено карту транскриптома клітин U2OS, регульованого клітинним циклом, у результаті чого було ідентифіковано 2 140 періодично експресованих транскриптів, що відповідають 1 871 унікальним генам, у ході декількох синхронних клітинних циклів [52]. Поєднавши дані ChIP-seq для транскрипційного фактора G2/M FOXM1 з опублікованими даними ChIP-seq для E2F1, E2F4, E2F6, GABPA та комплексу DREAM автори продемонстрували, що FOXM1 сильно активує промотори генів фази G2/M і лише слабко активує ті, що індукуються у фазі S, а також що основний набір генів клітинного циклу, спільний для ліній U2OS та HeLa, зв’язується численними транскрипційними факторами клітинного циклу. Цей набір даних визначив U2OS як другу, незалежно охарактеризовану людську модель для картування транскриптома клітинного циклу, і він залишається широко використовуваним еталоном для досліджень регуляції генів у циклі поділу людських клітин.

Мутації з посиленням функції в PPM1D/Wip1 — фосфатазі, що інактивує p53 — призводять до утворення гіперактивного Wip1 з укороченим С-кінцем та порушують p53-залежний контрольний пункт G1 після пошкодження ДНК; U2OS гетерозиготно несе такий укорочений алель (p.Arg458Ter) [7] [61]. Це робить U2OS корисною моделлю для вивчення того, як укорочення Wip1 надають селективну перевагу в рості шляхом ослаблення реакції на пошкодження ДНК. Варіабельність реакції на пошкодження ДНК на рівні окремих клітин була кількісно оцінена в клітинах U2OS, опромінених фотонами з дозою 2 Гр; шляхом порівняння вогнищ 53BP1 та γH2AX у сестринських ядрах двоядерних клітин, Плодовська та співавтори продемонстрували стохастичний міжклітинний шум у формуванні вогнищ репарації, що накладається на випадково розподілені пошкодження ДНК, причому шум становить 28 % загальної варіабельності для вогнищ 53BP1 та 50 % для вогнищ γH2AX [26]. Аналіз обміну сестринськими хроматидами в лініях сарком м’яких тканин, включаючи контрольні клітини U2OS, підтвердив, що утворення ендогенного γH2AX корелює з геномною нестабільністю та може передбачати реакцію на терапії, що пошкоджують ДНК [27].

Клітини U2OS використовували для дослідження соматичної експансії CAG-повторів при хворобі Гентингтона. Генетичне порушення кишені зв’язування MSH3 Y245/K246 кишені зв’язування IDL значно зменшила взаємодію з ДНК та зупинила експансію повторів у лінії U2OS, що експресує мутантний екзон 1 HTT, а фармакологічна блокада того самого сайту зменшила експансію повторів у U2OS і, що важливо, також уповільнила експансію в середньошипуватих нейронах, отриманих з iPSC пацієнтів із хворобою Гентингтона [28]. Похідна лінія U2OS DR-GFP широко використовувалася для аналізів репарації шляхом гомологічної рекомбінації, і було створено численні похідні з нокаутами — зокрема, з нокаутами RAD52, TBK1 та OPTN — для детального вивчення конкретних компонентів шляхів репарації; усі вони каталогізовані як дочірні записи CVCL_0042 [61]. Супресор пухлин TSC2 було ідентифіковано як супресор гранул стресу; у препринті, що висвітлює цю роботу, часткове зниження експресії TSC2 за допомогою siRNA в клітинах U2OS не спричиняло утворення спонтанних гранул стресу, на відміну від повної втрати, що спостерігалася в ембріональних фібробластах мишей, що дозволило встановити TSC2 як порогово-залежний регулятор утворення гранул стресу [29]. У геномні скринінги на наявність гомозиготних делецій та порушень у генах комплексу полярності в панелях ракових клітинних ліній також були включені дані щодо U2OS, що сприяло ідентифікації рецесивних онкогенів та сигнатур ламких ділянок [30] [31].

Циркадна біологія та регуляція генів

U2OS стала провідною моделлю для досліджень циркадного годинника ссавців. Клітини демонструють стійкі, самопідтримувані циркадні ритми та регулярно використовуються разом із репортерами люциферази генів годинника для люмінометрії в реальному часі. Берк та ін. використовували клітини U2OS, що експресують репортери люциферази генів годинника, щоб показати, що кофеїн подовжує циркадний період у дозозалежний спосіб, і встановили за допомогою фармакологічного аналізу та пригнічення за допомогою siRNA, що саме сигнальний шлях аденозинових рецепторів — а не активність рианодинових рецепторів чи фосфодіестерази — зумовлює цей ефект [59]. Ця ж система дозволяє проводити хімічний скринінг у великих масштабах: високопродуктивний скринінг існуючих лікарських препаратів на клітинах U2OS виявив, що приблизно 5 % з них змінювали циркадний період, що дозволило ідентифікувати дегідроепіандростерон як сполуку, що скорочує період, та вказало на участь ABL1, ABL2 та кінази BCR у регуляції періоду [60]. Ці властивості широко використовуються для характеристики молекулярних механізмів, що керують основним контуром зворотного зв’язку «транскрипція-трансляція» BMAL1/CLOCK та його взаємодіями з онкогенними шляхами.

У нещодавньому препринті досліджували ендогенну циркадну природу c-MYC у клітинах U2OS. Створивши репортер c-MYC та порівнявши фазу його коливань із репортерами BMAL1 і PER2, Калянараман та ін. повідомили, що промотор c-MYC ритмічно коливається в клітинах U2OS — лінії, що за своєю природою має низькі рівні MYC — і коливається несинхронно щодо основних компонентів годинникового механізму [32]. Обчислювальна модель, побудована на основі цих даних, показала, що MYC діє як порушник біологічного годинника, час дії якого мінімізує його негативний вплив на циркадний ритм — це відкриття має значення для розуміння того, як надмірна експресія онкогенного MYC порушує циркадну фізіологію. Оскільки ця робота є препринтом, вона ще не пройшла рецензію. Проте вона ілюструє придатність клітинної лінії U2OS для одночасного дослідження функції онкогенів та циркадної регуляції.

Лінія U2OS є теломераз-негативною і підтримує свої теломери за допомогою альтернативного подовження теломер (ALT) — механізму, заснованого на рекомбінації, вперше описаного Браяном та ін. [58] у певній підгрупі пухлин та клітинних ліній, похідних від пухлин. Це робить її стандартною моделлю для досліджень ALT — механізму, активного в певній групі ракових захворювань, зокрема в остеосаркомах. Цю лінію також часто використовують у дослідженнях динаміки модифікацій гістонів, архітектури ядра та організації хроматину, завдяки її великим ядрам та оптичній доступності. Позначені флуоресцентними мітками похідні гістонів та ядерних пор — зокрема U2OS EGFP-H2B та численні лінії NUP96 з мітками CRISPR, отримані з U2OS, — дозволили здійснювати кількісну візуалізацію процесів хроматину та ядерного транспорту з високою просторовою роздільною здатністю [61].

Ендоцитоз та внутрішньоклітинний транспорт

U2OS став стандартною моделлю для вивчення клатрин-опосередкованого ендоцитозу (CME) та активності динамін-ГТФази завдяки своїй високій активності інтерналізації рецепторів та придатності для кількісних флуоресцентних аналізів CME, що вимірюють поглинання трансферину-Alexa594. Серію сполук сульфонадину — арилсульфонамідів, похідних від аналогів дансилкадаверину, — було охарактеризовано як GTP-конкурентні інгібітори динаміну I та динаміну II з використанням клітин U2OS як основної платформи для аналізу CME [33]. Кінетичний аналіз за Міхаелісом-Ментеном у цій системі підтвердив механізм інгібування, а найпотужніший аналог також проявив протиепілептичну активність на тваринних моделях, що позиціонує CME-аналізи на основі клітин U2OS як інструмент для перенесення результатів досліджень у клінічну практику в процесі розробки неврологічних лікарських засобів.

Окремо було оцінено інгібуючу активність щодо CME у клітинах U2OS для похідного з морських організмів гідроксихінонового сесквітерпену — болінахінону — та споріднених аналогів нафтохінону; структурна оптимізація на основі теорії функціоналу густини дозволила отримати аналоги зі значно підвищеною ефективністю як проти динаміну-ГТФази, так і проти CME [34]. Ці дослідження ілюструють, як тести CME на основі клітин U2OS слугують чутливою та відтворюваною платформою для вивчення залежності «структура-активність» інгібіторів ендоцитозу. Стабільна експресія рецепторів у цій клітинній лінії та передбачувана кінетика інтерналізації роблять її найкращою клітинною системою для цього класу досліджень.

Долю антисенс-олігонуклеотидів (ASO) після клітинного поглинання відстежували в клітинах U2OS за допомогою мікроскопії живих клітин, ратіометричних вимірювань рН та тривимірної скануючої електронної мікроскопії з фокусованим іонним пучком. У препринті, присвяченому цій роботі, Сітарська та співавтори показали, що навіть за умов, коли кількість цільової РНК зменшувалася на понад 90 %, менше ніж 4 % інтерналізованих АСО досягали ядра, а АСО накопичувалися в пізніх ендосомах, ендолізосомах та лізосомах, де вони індукували нейтралізацію у просвіті без залучення галектину-3 або руйнування обмежувальної мембрани [35]. Автори припускають, що продуктивний «втеча» відбувається раніше в процесі ендоцитозу, найімовірніше, у ранніх або рециркулюючих ендосомах. Клітини U2OS також використовували в тесті на активацію GLP-1R — лінія U2OS, що експресує чутливі до цАМФ біосенсори Nomad, — для оцінки метаболічних ефектів екстракту бергамоту у фосфоліпідній формі, продемонструвавши корисність цієї лінії як інженерної платформи для експресії рецепторів у фармакології природних продуктів [36]. Технологія цибридів для вивчення мутацій мітохондріальної ДНК була вдосконалена завдяки валідації нещодавно розроблених похідних ліній HCT116, HT1080 та U2OS, позбавлених мітохондріальної ДНК (ρ0), як клітинних ліній-реципієнтів для створення трансмітохондріальних цибридів [37].

Протеоміка, геноміка та мультиомічні платформи

U2OS є ключовою еталонною клітинною лінією у масштабних проєктах з протеоміки. Перший спеціалізований протеомний профіль U2OS був отриманий Niforou та ін. за допомогою двовимірного гелевого електрофорезу в поєднанні з MALDI-мас-спектрометрією: з двох 2-DE-гелів було вирізано та проаналізовано приблизно 3 000 плям, що дозволило ідентифікувати 237 різних генних продуктів, серед яких 11 протоонкогенів, пов’язаних із онкогенним станом лінії [16]. У подальших дослідженнях на основі мас-спектрометрії було кількісно оцінено абсолютний протеом цієї лінії в інтерфазі та мітозі — описаної в публікації як широко використовувана лінія людських клітин і віднесеної до U2OS у базі даних Cellosaurus — що показало експресію щонайменше приблизно 10 000 білків, які охоплюють сім порядків величини за клітинною концентрацією, до 20 мільйонів копій на клітину [38] [61]. Порівняльна протеоміка одинадцяти поширених клітинних ліній показала, що U2OS має спільний набір повсюдно експресованих білків, водночас демонструючи специфічні для типу клітин варіації у функціональних підгрупах [39].

У рамках широкомасштабної протеоміки клітинної поверхні з використанням технології Cell Surface Capture було каталогізовано поверхневий омік U2OS разом із 40 іншими типами клітин людини (загалом 41 тип клітин людини та 31 тип клітин миші), що стало ресурсом для ідентифікації фармакологічно доступних поверхневих мішеней [40]. У дослідженнях з типування HLA та прогнозування неоепітопів використовували клітинну лінію U2OS для підтримки розробки мішеней для імунотерапії раку [41] [42]. Характеристика білкових масивів методом зворотної фази для понад 650 ліній ракових клітин, серед яких була лінія U2OS, продемонструвала, що дані фосфопротеоміки забезпечують прогнозну здатність щодо чутливості до ліків, яка перевищує ту, що доступна лише на основі вимірювань мРНК [43]. Протеомна карта, що охоплює всі види раку та 949 клітинних ліній, додатково інтегрувала протеомні дані U2OS із скринінгом есенційності за допомогою CRISPR та даними про реакцію на ліки, виявивши тисячі білкових біомаркерів вразливості раку [44].

Характеристика 675 ліній ракових клітин на рівні транскриптома за допомогою секвенування РНК дозволила каталогізувати генні злиття, сигнатури мутацій та експресію нелюдських послідовностей у лінії U2OS [45]. Характеристика CCLE нового покоління розширила профілювання, включивши дані про метилювання ДНК, модифікацію гістонів, експресію мікроРНК та сплайсинг РНК у 1 072 лініях, причому U2OS сприяла інтегративному аналізу молекулярних особливостей, що лежать в основі реакції на ліки [46]. Кількісна протеоміка панелі CCLE виявила порушення регуляції сигнальних шляхів на білковому рівні, що не було очевидним лише на основі геномних або транскриптомних даних [47]. Метод «Cell Painting» у поєднанні з термальним профілюванням протеому в клітинах U2OS продемонстрував ефективну стратегію визначення механізму дії лікарських засобів шляхом інтеграції морфологічного профілювання з об’єктивним виявленням білкових мішеней [17]. Набори протеомних даних U2OS також підлягають контролю якості на рівні вірому: було розроблено ксенопротеомний робочий процес для нецільового виявлення вірусних білків у протеомних даних як загальний етап скринінгу, при цьому автори рекомендують перевіряти кожен набір даних клітинного протеому на наявність нелюдських білків перед публікацією [48]. Інтегративний епігеномний аналіз остеосаркоми з використанням клітин U2OS дозволив ідентифікувати 350 генів із збіжними генетичними та епігенетичними аномаліями, що поглибило розуміння регуляторного ландшафту, який керує прогресуванням пухлин кісткової тканини [49]. Експресію білків у клітинних мікромасивах також оцінювали з використанням клітин U2OS, вбудованих в агарозні матриці, що дозволило проводити одночасне профілювання декількох клітинних ліній у форматі тканинних мікромасивів [50]. Ранні реакції маркерів клітин U2OS на екстракти ксеногенного кісткового трансплантата, покритого гіалуроновою кислотою, були охарактеризовані методом qRT-PCR: експресія RUNX2 була підвищена у 2,61 раза (p = 0,01), тоді як для COL1A1 не було зафіксовано значущого ефекту, а спостережувані відмінності в метаболічній активності не залишалися значущими після корекції FDR [51]. Автори описують дослідження як попереднє та закликають до його валідації на первинних клітинах та в моделях in vivo.

Висновок

U2OS (CVCL_0042) — надзвичайно універсальна лінія клітин остеосаркоми людини, яка сприяла фундаментальним досягненням у дослідженнях новоутворень кісткової тканини, біології репарації ДНК, науки про циркадні ритми, фармакології ендоцитозу та масштабного омічного профілювання. Її дикий тип гена TP53, адгезивна епітеліальна морфологія, швидкий час подвоєння та глибока мультиомічна характеристика роблять її надзвичайно добре обґрунтованою експериментальною моделлю. Від ранніх досліджень типування HLA до сучасних функціональних скринінгів на основі CRISPR та профілювання лікарських препаратів методом «Cell Painting» лінія U2OS постійно адаптувалася до потреб біомедичної наукової спільноти. Дослідники, які шукають надійну, детально задокументовану модель для вивчення біології остеосаркоми, регуляції клітинного циклу, реакції на пошкодження ДНК або високопродуктивного скринінгу сполук, знайдуть у U2OS незамінний інструмент. Ознайомтеся з повними технічними характеристиками або замовте клітини U2OS безпосередньо на сайті cytion.com.

Ключові публікації

1. Pontén J, Saksela E (1967) Дві встановлені клітинні лінії in vitro з мезенхімальних пухлин людини. International journal of cancer. PMID: 6081590
2. Fogh J (1986) Лінії пухлин людини для досліджень раку. Дослідження раку. PMID: 3518877
3. Fogh J, Wright WC, Loveless JD (1977) Відсутність контамінації клітинами HeLa у 169 клітинних лініях, отриманих із пухлин людини. Журнал Національного інституту раку. PMID: 833871
4. Еспмарк Дж.А., Ахлквіст-Рот Л., Сарне Л. (1978) Тканинна типізація клітин у культурі. III. Антигени HLA встановлених клітинних ліній людини. «Тканинні антигени». PMID: 77569
5. Поллак М.С., Хігні С.Д., Лівінгстон П.О. (1981) Експресія алоантигенів HLA-A, B, C та DR у сорока шести культивованих лініях клітин пухлин людини. Журнал Національного інституту раку. PMID: 7017212
6. Паутке К., Шікер М., Тішер Т. (2004) Характеристика клітинних ліній остеосаркоми MG-63, Saos-2 та U-2 OS у порівнянні з людськими остеобластами. Дослідження протиракових засобів. PMID: 15736406
7. Клейблова П., Шалтіел І.А., Бенада Дж. (2013) Мутації PPM1D/Wip1, що призводять до посилення функції, порушують p53-залежний контрольний пункт G1. Журнал клітинної біології. PMID: 23649806
8. Озакі Т., Нойман Т., Вай Д. (2003) Хромосомні зміни в клітинних лініях остеосаркоми, виявлені за допомогою порівняльної геномної гібридизації та багатоколірного каріотипування. «Генетика та цитогенетика раку». PMID: 12645653
9. Сельвараджа С., Йошимото М., Мейр Г. (2007) Виявлення прихованих мікроаберацій в остеосаркомі за допомогою порівняльної геномної гібридизації з використанням олігонуклеотидних матриць високої роздільної здатності. «Генетика та цитогенетика раку». PMID: 17981215
10. Оттавіано Л., Шефер К.Л., Гаєвський М. (2010) Молекулярна характеристика клітинних ліній, що часто використовуються для досліджень пухлин кісток: трансевропейська ініціатива EuroBoNet. Гени, хромосоми та рак. PMID: 19787792
11. Масуда Х., Міллер К., Кеффлер Г.П. (1987) Перегрупування гена p53 у остеогенних саркомах людини. Матеріали Національної академії наук Сполучених Штатів Америки. PMID: 2823272
12. Діллер Л., Кассель Дж., Нельсон С.Е. (1990) p53 функціонує як білок, що контролює клітинний цикл, в остеосаркомах. «Молекулярна та клітинна біологія». PMID: 2233717
13. Мохсені А.Б., Мачадо І., Цай Ю. (2011) Функціональна характеристика клітинних ліній остеосаркоми забезпечує репрезентативні моделі для вивчення захворювання у людини. «Лабораторні дослідження»; журнал технічних методів та патології. PMID: 21519327
14. Мюллер К.Р., Паульсен Е.Б., Нордхуйс П. (2007) Потенціал лікування ліпосарком за допомогою антагоніста MDM2 Nutlin-3A. Міжнародний журнал раку. PMID: 17354236
15. Barretina J, Caponigro G, Stransky N (2012) Енциклопедія клітинних ліній раку дозволяє здійснювати прогнозне моделювання чутливості до протиракових препаратів. Nature. PMID: 22460905
16. Niforou KM, Anagnostopoulos AK, Vougas K (2008) Протеомний профіль клітинної лінії U2OS людської остеосаркоми. «Cancer genomics & proteomics». PMID: 18359981
17. Йоханссон С., Йоханссон М., Касі П.Б. (2026) «Фарбування клітин» та термопротеомне профілювання для визначення мішеней лікарських препаратів та механізмів їх дії». Molecular systems biology. PMID: 42141265
18. Ю М., Сельварадж С.К., Лян-Чу М.М. (2015) Ресурс для аутентифікації, анотації та контролю якості клітинних ліній. «Nature». PMID: 25877200
19. Ян Ц., Ма Ю., Шень В. (2026) Ленватиніб індукує зміни, пов’язані з фероптозом, у клітинах остеосаркоми за участю осі p-STAT3/p53/xCT. «Frontiers in oncology». PMID: 42294277
20. Гума С.Р., Лі Д.А., Ю Л. (2014) Терапія природними кілерними клітинами та аерозольний інтерлейкін-2 для лікування метастазів остеосаркоми в легенях. Pediatric blood & cancer. PMID: 24136885
21. Тейчер Б.А., Поллі Е., Кункель М. (2015) Скринінг онкологічних препаратів та досліджуваних засобів на клітинних лініях саркоми дозволяє виявити закономірності, пов’язані з експресією генів та мікроРНК. «Molecular Cancer Therapeutics». PMID: 26351324
22. Іоріо Ф., Кніненбург Т.А., Віс Д.Дж. (2016) Огляд фармакогеномних взаємодій при раку. «Cell». PMID: 27397505
23. Сюе В., Ван Ю., Смирнова А.В. (2026) miR-16-1-3p пригнічує проліферацію та інвазивність через вісь MDM2-p53 у сигнальному шляху TGF-β1 при остеосаркомі. Молекулярна терапія. Онкологія. PMID: 42318056
24. Джаккі Л., Уччі А., Зеллі В. (2026) Вплив позаклітинних везикул, похідних від остеобластів, на транскрипційний профіль клітин остеосаркоми: роль міграючих мікроРНК. Biomedicines. PMID: 42193365
25. Ху Х., Ван Ц., Лін С. (2026) Одноклітинна транскриптоміка виявляє гліколітичну гетерогенність та ідентифікує STC2 як ключовий регулятор метаболічного перепрограмування в остеосаркомі. Молекулярна та клітинна біохімія. PMID: 42166004
26. Плодовська М., Дрзага Д., Венгерек-Чук А. (2026) Оцінка варіацій реакції окремих клітин людини на пошкодження ДНК під впливом фотонного випромінювання. «Радіація та екологічна біофізика». PMID: 42301301
27. Салаву А., Райт К., Аль-Катірі А. (2018) Обмін сестринськими хроматидами та геномна нестабільність у саркомах м’яких тканин: потенційні наслідки для реакції на терапії, що пошкоджують ДНК. «Саркома». PMID: 29853780
28. Гулд Р., Дональдсон Дж., Гідні Ф. (2026) Генетичне або фармакологічне порушення функції кишені зв’язування IDL у MSH3 Y245/K246 уповільнює експансію CAG-повторів. NAR molecular medicine. PMID: 42317610
29. Ma Y, Farny NG (2026) TSC2 є супресором стресових гранул. bioRxiv. Препринт — не пройшов рецензію. PMID: 42239325
30. Бігнелл Г. Р., Грінман К. Д., Девіс Г. (2010) Ознаки мутації та селекції в геномі раку. Nature. PMID: 20164919
31. Rothenberg SM, Mohapatra G, Rivera MN (2010) Геномний скринінг на наявність мікроделецій виявляє порушення генів комплексу полярності в різних видах раку людини. Cancer research. PMID: 20215515
32. Калянараман Б., Ганеш Д., Кунте В.А. (2026) c-MYC транскрибується у циркадному режимі та діє як порушник біологічного годинника, час дії якого мінімізує його вплив. bioRxiv. Препринт — не пройшов рецензію. PMID: 42244582
33. Джонс Н.С., Робертсон М.Дж., Оделл Л.Р. (2026) Сполуки сульфонадину: клас арилсульфонамідів, що інгібують динамін-ГТФазу та клатрин-опосередкований ендоцитоз і виявляють протиепілептичну дію на тваринних моделях. «Хімічна біологія Американського хімічного товариства». PMID: 42313002
34. О’Браєн Н.С., Годс А., Сюе Ц. (2025) Від болінахінону, морського гідроксихінонового сесквітерпену, до нафтохінонів із інгібуючим впливом на клатрин. RSC medicinal chemistry. PMID: 41884311
35. Сітарська Е., Самінатан А., Сканавачі Г. (2026) «Незахищені» антисенсні олігонуклеотиди залишаються ізольованими в ендолізосомах, незважаючи на індуковане пошкодження мембрани». bioRxiv. Препринт — не пройшов рецензію. PMID: 42182263
36. Хан А., Мелла Р. М., Вілласе П. (2026) Оцінка in vitro активності, пов’язаної з GLP-1R, стійкого стандартизованого екстракту бергамоту у фосфоліпідній формі. Biomedicines. PMID: 42193436
37. Weaver L, Alexeyev MF (2026) Удосконалений метод створення трансмітохондріальних цибридів. Cells. PMID: 42193905
38. Бек М., Шмідт А., Мальмстрем Й. (2011) Кількісний протеом клітинної лінії людини. Molecular systems biology. PMID: 22068332
39. Гайгер Т., Вехнер А., Шааб К. (2012) Порівняльний протеомний аналіз одинадцяти поширених клітинних ліній виявляє повсюдну, але варіабельну експресію більшості білків. Molecular & cellular proteomics. PMID: 22278370
40. Бауш-Флюк Д., Хофманн А., Бок Т. (2015) Атлас білків клітинної поверхні, складений на основі даних масс-спектрометрії. PloS one. PMID: 25894527
41. Боегель С., Лёвер М., Букур Т. (2014) Каталог типів HLA, експресії HLA та потенційних неоепітопів у лініях ракових клітин людини. Онкоімунологія. PMID: 25960936
42. Шольтальберс Дж., Боегель С., Букур Т. (2015) TCLP: онлайн-каталог ліній ракових клітин, що інтегрує типи HLA, прогнозовані неоепітопи, віруси та експресію генів. Genome medicine. PMID: 26589293
43. Li J, Zhao W, Akbani R (2017) Характеристика ліній ракових клітин людини за допомогою білкових масивів з оберненою фазою. Cancer cell. PMID: 28196595
44. Гонсалвес Е., Пулос Р.С., Цай Ц. (2022) Панракова протеомна карта 949 ліній клітин людини. «Cancer cell». PMID: 35839778
45. Клайн К., Дурінк С., Ставіскі Е.В. (2015) Комплексний транскрипційний портрет ліній ракових клітин людини. Nature biotechnology. PMID: 25485619
46. Ганді М., Хуан Ф. В., Хане-Вальбуена Дж. (2019) Характеристика «Енциклопедії ракових клітинних ліній» нового покоління. Nature. PMID: 31068700
47. Нусінов Д.П., Шпит Дж., Ганді М. (2020) Кількісна протеоміка Енциклопедії ліній ракових клітин. Cell. PMID: 31978347
48. Чернобровкін А.Л., Зубарєв Р.А. (2014) Виявлення вірусних білків у лініях клітин людини за допомогою ксенопротеоміки: усунення останнього вагомого виправдання для того, щоб не перевіряти кожен набір даних клітинного протеому на наявність вірусних білків. PloS one. PMID: 24618588
49. Крессе Ш., Ридбек Х., Скарн М. (2012) Інтегративний аналіз виявляє взаємозв’язки між генетичними та епігенетичними змінами в остеосаркомі. PloS one. PMID: 23144859
50. Андерссон А.С., Стромберг С., Беквалл Х. (2006) Аналіз експресії білків у клітинних мікроматрицях: інструмент для протеоміки на основі антитіл. The journal of histochemistry and cytochemistry. PMID: 16957166
51. Майер Y., Абу Сада H., Зігдон Гіладі H. (2026) Ранні реакції остеогенних та стромальних маркерів остеобластоподібних та стромальних клітинних ліній кісткового мозку на ксеногенний кістковий трансплантат, покритий гіалуроновою кислотою: дослідницький аналіз in vitro. Журнал стоматології. PMID: 42187668
52. Грант Г.Д., Брукс Л. III, Чжан С. (2013) Ідентифікація генів, регульованих клітинним циклом, що періодично експресуються в клітинах U2OS, та їх регуляція транскрипційними факторами FOXM1 та E2F. «Молекулярна біологія клітини». PMID: 24109597
53. Ван Ф., Ву П., Цін С. (2021) Курцин С інгібує проліферацію клітинної лінії остеосаркоми U2OS шляхом апоптозу, індукованого активними формами кисню (ROS), аутофагії та зупинки клітинного циклу через активацію сигнального шляху JNK. Міжнародний журнал біологічних макромолекул. PMID: 34896468
54. Чен С., Цзінь Ц., Дай Л. (2017) Алоперин індукує апоптоз та пригнічує інвазію в клітинах людської остеосаркоми MG-63 та U2OS. «Біомедицина та фармакотерапія». PMID: 29080457
55. Чен Дж. М., Чжан Дж., Ся Й. М. (2018) Метаболіт природного підсолоджувача стевіол пригнічує проліферацію клітинної лінії U2OS людської остеосаркоми. «Oncology Letters». PMID: 29552164
56. Касірам М.З., Хапідін Х., Абдулла Х. (2022) Дубильна кислота підсилює дію цисплатину на проліферацію клітин та апоптоз клітинної лінії людської остеосаркоми (U2OS). «Pharmacological reports». PMID: 34652600
57. Ердоган М.К., Уска А.Б. (2025) Галлова кислота підсилює індуковану олапарибом клітинну смерть та послаблює резистентність до олапарибу в клітинній лінії U2OS людської остеосаркоми. «Current issues in molecular biology». PMID: 39996825
58. Брайан Т. М., Енглезу А., Далла-Поцца Л. (1997) Докази існування альтернативного механізму підтримання довжини теломер у пухлинах людини та клітинних лініях, похідних від пухлин. «Nature Medicine». PMID: 9359704
59. Берк Т. М., Марквальд Р. Р., МакХілл А. В. (2015) Вплив кофеїну на циркадні ритми людини in vivo та in vitro. «Science Translational Medicine». PMID: 26378246
60. Тамай Т.К., Накане Й., Ота В. (2018) Ідентифікація модуляторів циркадних годинників серед існуючих лікарських препаратів. EMBO Molecular Medicine. PMID: 29666146
61. Cellosaurus. U2OS (CVCL_0042). Швейцарський інститут біоінформатики (SIB). Доступно за адресою: https://www.cellosaurus.org/CVCL_0042 (дата звернення: 11 серпня 2026 р.)