קו תאים Calu-3

תאי Calu-3 מהווים קו תאים אפיתליאלי של דרכי הנשימה שמקורו בבני אדם, המייצג קרצינומה של ריאות מסוג תאים לא קטנים. הם נמצאים בשימוש נרחב במחקר ביו-רפואי, הכולל חקר הביולוגיה של סרטן הריאות, מחלות נשימה, אינטראקציות בין מארח לפתוגן, והובלת תרופות בדרכי הנשימה. בנוסף, הם משמשים לפיתוח טיפולים למספר הפרעות נשימתיות.

מקור ומאפיינים כלליים של תאי Calu-3

המידע העיקרי הדרוש לכם אודות קו תאים הוא מקורו ותכונותיו הכלליות. מידע זה יסייע לכם להחליט כיצד להשתמש בו במחקר שלכם. סעיף זה יסייע לכם ללמוד את המידע החיוני הזה אודות קו התאים Calu-3. הוא יכלול: מהו קו תאים Calu-3? מהי המורפולוגיה של תאי Calu-3? מהו מקורם של תאי Calu-3?

• תאי Calu-3 הושגו מהצטברות נוזל פלאורלי (אתר גרורתי) של גבר לבן (בן 25) עם אדנוקרצינומה של הריאה. קו התאים הוקם בשנת 1975 על ידי Jorgen Fogh ו-Germain Trempe ממרכז הסרטן Memorial Sloan Kettering.
• לתאי Calu-3 יש מורפולוגיה דמוית אפיתל.
• גודל תאי Calu-3 נע בין 8-9 ל-20 מיקרון בקוטר.
• הם נושאים מוטציות בגנים K-RAS (G13D), TP53 ו-CDKN2A ומבטאים EGFR מסוג הבר.

A549 לעומת Calu-3

תאי A549 ו-Calu-3 הם קווי תאים של אדנוקרצינומה של הריאה האנושית, אך יש להם מאפיינים מובחנים. ההבדל העיקרי בין מודלי התאים Calu-3 ו-A549 הוא עובי שכבת הריר. תאי Calu-3 יוצרים שכבת ריר דקה יותר, ובכך מדמים את אפיתל דרכי הנשימה הפרוקסימליות. לעומת זאת, לתאי A549 אין מאפיין זה, והם מתאימים יותר לייצוג המבנה הפיזיולוגי של דרכי הנשימה הדיסטליות [1].

הדמיה של הסמפונות באסתמה סימפונית. אסתמה היא מחלת ריאות שבה דרכי הנשימה מצומצמות, נפוחות וחסומות על ידי ריר עודף, מה שמוביל לתסמינים אופייניים כגון קוצר נשימה.

קו תאים Calu-3: מידע על גידול

סעיף זה יסייע לכם להכיר את הנקודות המרכזיות בגידול קו התאים Calu-3. כאן נדון בשאלות הבאות: מהו זמן הכפלה של תאי Calu-3? מהו המדיום של תאי Calu-3? מהו פרוטוקול גידול תאי Calu-3? כיצד מגדלים תאי Calu-3?

נקודות מרכזיות בגידול תאי Calu-3

זמן הכפלה:

זמן הכפלה של תאי Calu-3 הוא כ-35 שעות.

תאים דבקים או בתמיסה:

Calu-3 הוא קו תאים של אדנוקרצינומה ריאתית הנצמדים למשטח.

יחס חלוקה:

יחס התרבות המשנית של קו התאים Calu-3 הוא 1:2 עד 1:4. לצורך תרבות משנית, שוטפים את התאים בתמיסת מלח פוספטית (PBS) 1x ומגדלים אותם עם Accutase (תמיסת מעבר) בטמפרטורת החדר למשך כ-10 דקות. לאחר מכן, מוסיפים מדיום תאים טרי, והתאים המנותקים עוברים צנטריפוגה. משקע התאים מושעה מחדש בזהירות, והתאים מועברים לצלחת המכילה מדיום תרבית טרי לצורך גידול.

תמיסת גידול:

לגידול תאי Calu-3 משתמשים במדיום EMEM המכיל 10% FBS, 2 mM L-גלוטמין, 1.5 g/L NaHCO3, EBSS, 1 mM פירובט נתרן ו-NEAA. יש להחליף את התרבית של תאי Calu-3 2 עד 3 פעמים בשבוע.

תנאי גידול:

תאי Calu-3 מגודלים באינקובטור לח בטמפרטורה של 37°C ובאספקת CO₂ של 5%.

אחסון:

יש לאחסן תאים קפואים בשלב האדים של חנקן נוזלי או בטמפרטורה הנמוכה מ-150 °C כדי לשמור על חיוניות התאים לטווח ארוך.

תהליך ההקפאה והמדיום:

מדיום ההקפאה CM-1 או CM-ACF משמש בעיקר להקפאת קו תאי הריאה Calu-3. כדי לשמר את חיוניות התאים ולמנוע מהם הלם כלשהו, התאים עוברים תהליך הקפאה איטי המאפשר ירידת טמפרטורה של 1 °C בלבד לדקה.

תהליך ההפשרה:

התאים מופשרים על ידי הנחת הבקבוקון באמבט מים שהוגדר מראש לטמפרטורה של 37 °C למשך כ-1 דקה או עד שנותר גוש קרח קטן. מוסיפים מצע גידול טרי, ומרכזים את התאים כדי להסיר את מרכיבי מצע ההקפאה. לאחר מכן, משחררים את משקע התאים, ושופכים את התאים לתוך בקבוק חדש המכיל מצע גידול.

רמת בטיחות ביולוגית:

סביבת מעבדה ברמת בטיחות ביולוגית 1 היא חיונית לטיפול בקו התאים Calu-3.

תאי Calu-3 בשלבים שונים של ריבוי, עם הדגשה של האשכולות הדבקים האופייניים הדומים לאיי לבלב.

יתרונות וחסרונות של תאי Calu-3

כמו קווי תאים אנושיים אחרים, גם לתאי Calu-3 יש יתרונות וחסרונות משלהם. להלן נדון בכמה מהם החשובים ביותר.

יתרונות

• מודל אפיתל דרכי הנשימה במבחנה:

  במחקר בתחום הנשימה, תאי Calu-3 משמשים כמודל יעיל במבחנה לאפיתל דרכי הנשימה. הם משקפים את המאפיינים של רירית דרכי הנשימה האנושיות, ומאפשרים מחקרים בנושא הובלת תרופות, אינטראקציה בין מארח לפתוגן וייצור מוסין.

• קיטוב:

  תאי Calu-3 יוצרים שכבות חד-תאיות מקוטבות, ולכן נעשה בהם שימוש נרחב לחקר הובלת תרופות ואינטראקציות בין המארח לפתוגן בהקשר מציאותי יותר.

חסרונות

• קו תאים סרטניים:

  תאי Calu-3 הושגו מאדנוקרצינומה של הריאה, ולכן חשוב לציין כי ייתכן שהם אינם מייצגים באופן מלא רקמת ריאה בריאה. על החוקרים לקחת זאת בחשבון כאשר הם משתמשים בהם כמודל במחקרים.

 

יישומים של קו התאים Calu-3 במחקר

ל-Calu-3 יש מספר יישומים במחקר הביו-רפואי. חלק זה של המאמר יאיר את הזרקור על כמה מהיישומים המבטיחים ביותר.

• מחקרים על מחלות נשימה: תאי הריאה Calu-3 משמשים לחקר מחלות או הפרעות נשימה שונות, כגון סיסטיק פיברוזיס, אסטמה ומחלת ריאות חסימתית כרונית (COPD). מחקר שנערך על ידי Chiara Papi ועמיתיה בחן את ההשפעה של חומצת הגרעין הפפטידית (PNA) האנטי-miR-101-3p על מיקוד ה-miRNA-101-3p באמצעות מודל Calu-3 של סיסטיק פיברוזיס במבחנה. המחקר מצא כי טיפול ב-PNA נוטה להגביר את הביטוי של הגן Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator (CFTR), מה שמרמז על אסטרטגיה טיפולית פוטנציאלית לסיסטיק פיברוזיס והפרעות נלוות [2].
• פיתוח תרופות: תאי Calu-3 משמשים כמודל לבדיקה ולפיתוח תרופות למספר מחלות נשימתיות. בנוסף, תאים אלה משמשים גם לחקר הובלת תרופות דרך אפיתל דרכי הנשימה. לדוגמה, מחקר שנערך בשנת 2021 בחן את הפעילות האנטי-ויראלית של תמצית הצמח Andrographis paniculata ושל החומר הביו-אקטיבי אנדרוגרפוליד (andrographolide) שבו, על זיהום בתאי Calu-3 בנגיף SARS-CoV-2 [3].
• אינטראקציות בין מארח לפתוגן: תאי Calu-3 הם אידיאליים לחקר האינטראקציה של פתוגנים עם אפיתל דרכי הנשימה, ומסייעים בהבנת זיהומים נשימתיים כגון SARS-CoV-2. לדוגמה, ביונג קוון פארק ועמיתיו בחנו את תגובות תאי Calu-3 ו-Vero ואת ייצור הנגיף בתגובה לזיהום ב-SARS-CoV-2 [4].

5. תאי Calu-3: פרסומים מחקריים

להלן מספר מחקרים מרתקים ומצוטטים לעתים קרובות העוסקים בתאי Calu-3:

המונוקסיד פחמן משחרר מולקולה-2 מדכא התרבות, נדידה, פלישה, ומקדם אפופטוזיס בתאי Calu-3 של סרטן ריאה לא-תאי קטן

מחקר זה פורסם ב-European Review for Medical and Pharmacological Sciences בשנת 2018. המחקר הציע כי מולקולות משחררות פחמן חד-חמצני-2 (CORM-2) מעודדות אפופטוזיס בתאי סרטן ריאה לא-תאיים קטנים (Calu-3) ומדכאות את התרבותם, נדידתם וחדירתם.

תאי האפיתל Calu-3 מפגינים תגובות חיסוניות ותגובות מחסום אפיתלי שונות מאלה של תאי אפיתל אף ראשוניים שבודדו זה עתה במבחנה

מחקר זה, שפורסם בכתב העת "Clinical and Translational Allergy" (2018), השווה את התגובות החיסוניות ותגובות מחסום האפיתל של קו התאים Calu-3 לתגובות של תאי אפיתל אף ראשוניים שגודלו זה עתה.

קינין מעכב הדבקה של קווי תאים אנושיים בנגיף SARS-CoV-2

מאמר זה, שפורסם בכתב העת *Viruses* (2021), הציע את הקווינין כטיפול פוטנציאלי לזיהום ב-SARS-CoV-2, על ידי הערכת השפעתו על קווי תאים שונים הנגועים בנגיף, כגון Calu-3.

רמות גבוהות של D-גלוקוז מעוררות ביטוי של ACE2 באמצעות GLUT1 בקו התאים האפיתליאלי של דרכי הנשימה האנושיות Calu-3

מחקר זה, שפורסם ב-BMC Molecular and Cell Biology (2022), הציע כי רמות גבוהות של D-גלוקוז מעודדות ביטוי של ACE2 בתאי Calu-3 באמצעות ויסות הגן GLUT1.

Dolosigranulum pigrum מווסת את התגובה החיסונית נגד SARS-CoV-2 בתאי אפיתל נשימתיים

מאמר זה, שפורסם ב-Pathogens (2021), בחן את ההשפעות האימונומודולטוריות של Dolosigranulum pigrum 040417 בתאי אפיתל ריאתיים. בנוסף, הוא בחן את הפוטנציאל של חיידק אימונוביוטי זה בהגנה מפני זיהום ב-SARS-CoV-2.

משאבים לתאי Calu-3: פרוטוקולים, סרטונים ועוד

קיימים משאבים מקוונים רבים בנושא תאי Calu-3, הכוללים מידע הקשור לגידול תאים ולטרנספקציה.

• פרוטוקול טרנספקציה של תאי Calu-3: משאב זה יספק ידע חיוני אודות טרנספקציה של תאי Calu-3.
• טרנספקציה של Calu-3: מדריך וידאו זה מהווה מדריך צעד אחר צעד ללימוד פרוטוקול הטרנספקציה של Calu-3 במבחנה.

פרוטוקול תרבית תאי Calu-3 מוזכר כאן.

• תאי Calu-3: מסמך זה כולל מידע בנוגע למדיום של תאי Calu-3 ולפרוטוקול של תרבית משנה או העברה.

מקורות

1. Wiese-Rischke, C., R.S. Murkar, ו-H. Walles, "מודלים ביולוגיים של דרכי הנשימה התחתונות בבני אדם – אתגרים ודרישות מיוחדות של מודלי מחסום תלת-ממדיים אנושיים למחקר ביו-רפואי". Pharmaceutics, 2021. 13(12).
2. Fabbri, E., et al., טיפול בתאי Calu-3 אפיתל דרכי הנשימה האנושיות באמצעות חומצת גרעין פפטידית (PNA) המכוונת למיקרו-רנ"א miR-101-3p קשור לביטוי מוגבר של הגן cystic fibrosis Transmembrane Conductance Regulator (). European Journal of Medicinal Chemistry, 2021. 209: עמ' 112876.
3. Sa-Ngiamsuntorn, K., et al., פעילות אנטי-SARS-CoV-2 של תמצית Andrographis paniculata ושל המרכיב העיקרי שלה, אנדרוגרפוליד, בתאי אפיתל ריאה אנושיים, והערכת ציטוטוקסיות בתאים מייצגים של איברים עיקריים. Journal of natural products, 2021. 84(4): עמ' 1261-1270.
4. Park, B.K., et al., איתות דיפרנציאלי וייצור נגיפים בתאי Calu-3 ובתאי Vero בעקבות זיהום ב-SARS-CoV-2. Biomol Ther (Seoul), 2021. 29(3): עמ' 273-281.