發佈日期：2023年 | 最後審閱日期：2026年5月

HCT116 細胞系：結直腸癌研究的基石

HCT116 細胞系 是探索大腸直腸癌的重要基石，為該疾病的病理機制及潛在治療途徑提供了無價的見解。HCT116 以其在癌症研究和藥理學評估中的實用性而聞名，有助於推動關於腫瘤行為和藥物療效的關鍵研究。

HCT116 細胞的起源與基本特徵

對於開始使用此細胞系進行研究的學者而言，了解 HCT116 細胞的來源及其基本特徵（例如形態特徵、遺傳組成及細胞尺寸）至關重要。

來源與遺傳特徵： HCT116 細胞源自一名被診斷出患有結直腸癌的 48 歲白人男性之結腸，其顯著特徵在於 KRAS 基因第 13 個密碼子（G13D）的突變，該基因屬於 RAS/RAF/MEK/ERK 訊號傳導路徑的一部分。 此特定突變在這些細胞的致癌轉化過程中起著關鍵作用，凸顯了其在癌症研究中的重要性。

形態與生長特性：HCT116 細胞呈現上皮樣形態，通常以單層培養方式生長，但亦可形成直徑為 150-400 µm 的球體。這種生長模式的適應性，凸顯了其在各種實驗設置中的多功能性。

染色體特徵：HCT116 細胞的染色體組成接近二倍體，約 70% 的細胞群體攜帶 45 條染色體。 值得注意的是，第 8、10、16 和 17 號染色體長臂存在反覆性擴增，而 Y 染色體則缺失，這造就了其獨特的基因組特徵。

比較分析：HCT116 與 HT29 細胞系

將 HCT116 與另一種人類結直腸癌細胞系 HT29 進行對比時，兩者在致癌潛能與分化能力方面呈現顯著差異：

致癌侵襲性與分化能力：HCT116 細胞以其高度的致癌侵襲性及有限的分化潛能為特徵，使其成為研究侵襲性腫瘤表型的理想模型。 相較之下，HT29 細胞則具備分化為腸上皮細胞樣及黏液產生細胞系的能力，提供了一個能模擬大腸直腸癌生物學多樣性面向的對照模型。

對 HCT116 與 HT29 細胞系的這項比較性理解，豐富了研究人員可用的工具庫，使其能夠更細緻地探究大腸直腸癌的多面向特性。

生長在結腸內的癌前息肉。

HCT116 細胞的處理

倍增時間：

HCT116 癌細胞的倍增時間介於 25 至 35 小時之間。

貼壁或懸浮生長：

HCT116 結腸癌細胞系屬於貼壁型，細胞以單層形式生長。

接種密度：

建議 HCT116 細胞培養的接種密度為 2 × 10^⁴ 個細胞/cm^²。進行傳代時，應先以 1× PBS 洗滌一次，再使用 Accutase 溶液將細胞剝離。離心後，將細胞沉澱重懸於新鮮的生長培養基中，並轉移至新的培養瓶中。

生長培養基：

添加 3.0 g/L L-葡萄糖、1.5 mM L-谷氨醯胺、3.0 g/L NaHCO₃ 及 10% 胎牛血清的 McCoys 5a 培養基，是 HCT116 細胞培養的最佳選擇。 建議每週更換培養基 1 至 2 次。

培養條件（溫度、CO₂）：

培養應在 37°C、5% CO₂ 環境下的加濕培養箱中進行。

儲存：

HCT116 細胞可儲存於低於 -150°C 的液態氮中，無論處於氣相或液相皆可。

冷凍程序與培養基：

請使用 CM-1 或 CM-ACF 培養基進行冷凍保存。建議採用受控速率冷凍法，使溫度以每分鐘 1°C 的速度逐漸降低，有助於維持細胞存活率。

解凍程序：

將 HCT116 細胞置於 37°C 水浴中解凍。加入生長培養基後，進行離心以去除冷凍培養基殘留物。將細胞沉澱重懸於新鮮培養基中，並轉移至新的培養瓶中培養。

生物安全等級：

第 1 級

經培養的結腸癌細胞 HCT116，分別以 20 倍和 10 倍放大觀察。

HCT116 細胞系的優勢

本節將深入探討 HCT116 細胞系，重點闡述其在癌症研究（特別是結直腸癌研究）中的關鍵作用，並探討其固有的優勢。

HCT116 細胞系在癌症研究中脫穎而出，歸功於以下幾項關鍵優勢：

• 結直腸癌模型：作為全球第三大常見癌症——結直腸癌——的廣受認可之體外模型，其能精準模擬人類結直腸癌的特性，使其在理解癌症生物學及測試治療策略方面具有無可替代的價值。

• 均質性：值得注意的是，約 70% 的 HCT116 細胞展現出一致的遺傳特徵，形成相對均質的細胞群體。這種均質性對於專注於基因表達、細胞訊號傳導路徑以及評估藥物治療功效的研究至關重要，因為它能確保實驗結果的一致性與可靠性。

• 轉染效率：HCT116 細胞的一大特色在於其極佳的轉染接受性，特別是針對病毒載體。此特性在基因治療研究中尤為有益，能以高效且精確的方式導入遺傳物質，從而促進先進的基因操作與功能研究。

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HCT116 細胞系的研究應用

HCT116 細胞系在癌症研究中具有廣泛的應用。其中一些顯著的應用包括：

癌症生物學

HCT116 結腸癌細胞系用於研究結腸癌的進展與發展。此外，它有助於闡明癌症增殖、遷移和侵襲所涉及的潛在機制及訊號傳導路徑。一項研究曾利用 HCT116 細胞來探究與藥物抗性發展相關的基因。 研究人員在結腸癌細胞中過度表達 MDR1 基因，並觀察到 NOX（NADPH 氧化酶）同工型及 Nrf2 的表達。該研究揭示，NOX2 和 Nrf2 的上調會導致癌細胞產生化療抗藥性；因此，可將這些基因作為靶點，以克服癌症治療過程中的抗藥性發展 [1]。 同樣地，2021年的一項研究指出，NF-κB 訊號傳導路徑參與調節結腸癌的增殖與遷移。因此，可將其作為靶點，以開發針對結直腸癌的新型有效療法 [2]。

在腫瘤學領域，理解細胞週期、增殖與生長以及凋亡等複雜過程至關重要。這些生物功能在人類細胞系的研究中扮演關鍵角色，特別是源自惡性細胞的細胞系，例如人類結腸癌細胞及胰臟癌模型。 舉例而言，HCT116 和 SW620 細胞系分別在探索結腸癌與胰臟癌的潛在機制方面發揮關鍵作用。透過流式細胞術和克隆形成試驗等技術，研究人員能夠闡明腫瘤內獨立細胞的基因表達譜及其行為，從而揭示癌症如何在細胞外基質中進行通訊。

凋亡在癌症進展中的作用

凋亡（即程式化細胞死亡）在維持細胞內穩態方面扮演關鍵角色，也是癌症研究的重要領域。區分非相關的凋亡與在癌症背景下（例如結腸癌細胞死亡）所特異性誘導的凋亡至關重要。 此過程不僅涉及細胞的消除，更包含一系列複雜的訊號交互作用，這些作用可能影響腫瘤的生長與轉移。透過結合研究凋亡與細胞死亡現象，並輔以轉移抑制因子及腫瘤抑制因子的活性分析，科學家得以深入了解調節癌症進展與轉移潛能的途徑。

癌症中的轉移與分子標記

轉移仍是癌症最棘手的問題之一，其中血源性轉移是惡性細胞擴散的重要隱憂。對轉移的探索涉及研究癌細胞的移動與侵襲能力（即細胞運動），以及細胞如何與周遭環境（包括細胞外基質）相互作用。 諸如 CD133 表達及表皮生長因子受體等分子標記，對於識別並理解陽性結腸癌細胞及其他癌症類型的行為至關重要。例如，SIRT6 途徑因其可能在調控腫瘤生長及轉移性結腸癌方面所扮演的角色，已成為備受關注的研究領域。

毒理學／藥物開發

HCT116 細胞系被用作篩選新型抗癌藥物的模型。 已有數項研究針對抗癌藥物（包括天然產物及化學合成的奈米粒子）進行療效與毒性評估。因此，相關研究評估了從中草藥「美葉金合歡」（Caesalpinia pulcherrima）萃取物中合成的銀奈米粒子，對 HCT116 細胞的細胞毒性 [3]。 在一項研究中，研究人員利用 HCT116 癌細胞系評估可可茶水萃取物的抗癌潛力。他們發現可可茶萃取物能抑制結腸癌細胞增殖並誘導細胞死亡 [4]。 另一項研究採用 HCT116 癌細胞，發現球莖山藥（Dioscorea bulbifera）萃取物能透過活化 JNK 訊號傳導級聯反應及抑制 ERK1/2 基因，在結直腸癌細胞中展現促凋亡活性 [5]。

二甲雙胍對癌細胞的作用，特別是在結腸癌和胰臟癌的背景下，充分說明了理解癌細胞的生物功能如何能引領出潛在的治療策略。 針對癌細胞在接受二甲雙胍等藥物治療，或針對表皮生長因子受體等特定路徑進行治療時，其克隆生成能力（即形成克隆的能力）所進行的研究，可為有效的癌症治療提供寶貴見解。 此外，這些研究中運用 HCT116 克隆及 HCT116 細胞群，有助於深入理解癌細胞如何對不同治療干預措施作出反應，為更個人化的癌症治療方法鋪平道路。

HCT116 細胞：研究文獻

本節將概述幾篇以 HCT116 細胞系為主題、具有重要意義且被引用次數最多的近期研究論文。

黑胡椒（Piper nigrum）種子介導的合成 SnO₂ 奈米粒子對結直腸癌（HCT116）及肺癌（A549）細胞系的細胞毒性研究

這項研究發表於《光化學與光生物學 B：生物學》（Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology，2017）。研究人員利用 HCT116 結直腸癌與 A549 肺癌細胞系，評估黑胡椒籽介導合成的氧化錫奈米粒子所產生的細胞毒性作用。

長非編碼RNA SNHG15 與轉錄因子 Slug 相互作用並使其穩定，從而促進結腸癌進展

這項發表於《癌症通訊》（2018年）的研究指出，長非編碼RNA SNHG15 會促進包括 HCT116 在內的結直腸癌細胞系的細胞遷移。

長非編碼RNA TUG1 的過度表達會促進結腸癌進展

這篇論文於2016年發表於《Medical Science Monitor》期刊。研究發現，致癌性長非編碼RNA TUG1會促進HCT116結腸癌細胞的增殖與遷移。

藥物抗性會誘導 HCT116 結腸癌細胞中產生 H2S 的酶上調

這項發表於《生物化學藥理學》（Biochemical Pharmacology）期刊（2018年）的研究指出，藥物抗性的發展會導致 HCT116 結腸癌細胞中產生 H2S 的酶水平上升。

Inula viscosa L. 水提取物對 HCT 116 細胞系中微RNA 表達的凋亡與抗增殖作用：一項體外研究

這篇發表於《國際環境健康研究期刊》（2023年）的研究論文指出，黏毛茼蒿（Inula viscosa L.）萃取物是透過調節微RNA，對HCT116結直腸癌細胞發揮抗癌作用。

HCT116 細胞相關資源

以下是關於 HCT116 細胞的幾項資源。

• HCT116 轉染：本影片為 HCT116 癌症細胞轉染的逐步指南。
• HCT116 細胞系的培養：這段影片展示了 HCT116 結直腸癌細胞系的傳代培養流程。
• HCT116 細胞系的傳代培養：此網站包含大量關於 HCT116 培養基的有用資訊。此外，還提供了細胞冷凍、解凍及傳代培養的操作流程。

 參考文獻

1. Waghela, B.N.、F.U. Vaidya 及 C. Pathak：NOX-2 與 Nrf-2 的上調促進人類結腸癌（HCT-116）細胞對 5-氟尿嘧啶的抗藥性。 《生物化學》（莫斯科），2021，86，第 262–274 頁。
2. Yang, M. 等，阿斯塔加林透過調節 NF-κB 訊號傳導路徑，抑制人類結腸癌 HCT116 細胞的增殖與遷移。《藥理學前沿》，2021，12：第 639256 頁。
3. Deepika, S.、C.I. Selvaraj 及 S.M. Roopan，《篩選 Caesalpinia pulcherrima L. swartz 的生物活性，以及其萃取物與合成銀奈米粒子對 HCT116 細胞系的細胞毒性》。 《材料科學與工程》（C），2020，106，第 110279 頁。
4. Gao, X.等人，《可可茶（Camellia ptilophylla）透過活性氧（ROS）生成及PI3K/Akt訊號傳導路徑，在HCT116細胞中誘導線粒體依賴性凋亡》。 《國際食品研究》，2020年，第129卷，第108854頁。
5. Hidayat, A.F.A.等人，《球莖山藥（Dioscorea bulbifera）透過抑制 ERK 1/2 及活化 JNK 訊號傳導路徑，在 HCT116 人結直腸癌細胞中誘導凋亡》。 《生物醫學與藥理治療》，2018年，第104卷：第806-816頁。