上海富衡 | 人結腸癌細胞HCT-116
一、HCT-116細胞的生物學特性
HCT-116是結直腸癌研究中代表性的細胞模型，由M. Brattain團隊于1979年從一名48歲男性結腸癌患者的腫瘤組織分離建立。其核心特性包括：
形態與遺傳特征：貼壁生長，上皮細胞樣形態，染色體為近二倍體，遺傳穩定性高，適合長期實驗。
攜帶KRAS基因第13號密碼子點突變（Gly13Asp），這一突變與結直腸癌的增殖和耐藥性密切相關。
功能特性：在半固體瓊脂糖中可形成克隆，裸鼠體內致瘤性顯著，能形成上皮樣腫瘤結節。
表達癌胚抗原（CEA）和角蛋白，同時保留部分腸上皮分化潛能。
二、HCT-116的標準化培養體系
1. 培養基與傳代要點
培養基選擇：優先使用McCoy’s 5A或DMEM高糖培養基，補充10%胎牛血清（FBS）及1%雙抗。更換培養基需謹慎，避免因適應性差異導致細胞死亡。
傳代操作：消化時間控制在30-60秒（0.25%胰酶），輕柔吹打避免機械損傷，傳代比例1:3~1:5。
使用細胞刮鏟替代胰酶消化，減少細胞聚團風險。
2. 常見問題與對策
細胞聚團：消化不或吹打力度過大會導致聚團，需優化消化時間并預冷PBS洗滌。
空泡現象：約30%細胞胞質內存在空泡，與血清質量或代謝異常相關，可提高血清濃度至15%-20%改善。
增殖緩慢：接種密度需>5×10? cells/cm?，并定期進行STR鑒定以排除遺傳漂變。
三、HCT-116在科研中的多維應用
1. 腫瘤機制與信號通路研究
KRAS突變模型：作為KRAS突變型結直腸癌的經典模型，用于研究MAPK/ERK通路異常激活對腫瘤增殖的影響。
耐藥性機制：通過構建5-氟尿嘧啶（5-FU）耐藥株，揭示藥物外排泵（如ABCG2）和自噬途徑的調控作用。
2. 藥物開發與篩選
化療藥物評價：奧沙利鉑、紫杉醇等通過誘導DNA損傷或凋亡通路抑制HCT-116增殖，IC50值可作為藥效指標。
天然產物研究：雙氫聯合奧沙利鉑可協同抑制細胞生長，機制涉及ROS累積和線粒體膜電位崩潰。
3. 基因編輯與功能基因組學
CRISPR-Cas9篩選：利用HCT-116構建全基因組敲除文庫，鑒定出SARS-CoV-2病毒復制依賴的宿主因子（如核糖體再循環因子）。
表觀遺傳調控：DNMT抑制劑（5-氮雜胞苷）通過降低DNA甲基化水平恢復抑癌基因表達。
四、HCT-116模型的優勢與局限性
1. 核心優勢
遺傳穩定性：近二倍體基因組和低遺傳異質性，適合基因編輯和機制研究。
高致瘤性：裸鼠皮下成瘤率100%，可模擬體內腫瘤微環境。
2. 局限性及改進方向
代謝功能缺陷：細胞色素P450酶活性僅為原代肝細胞的1/100，需通過3D類器官共培養或誘導分化提升。
模型單一性：缺乏免疫微環境，可通過構建人源化PDX模型或與免疫細胞共培養增強臨床相關性。
五、研究前沿與技術創新
類器官與空間組學：結合HCT-116與成纖維細胞構建3D類器官，模擬腸道黏液層和藥物滲透動態。
單細胞測序技術揭示腫瘤干細胞亞群（CD44?/CD133?）與化療耐藥性的關聯。
多組學整合分析：蛋白組-代謝組聯合分析發現Insp8基因變體調控能量代謝，影響細胞表型。
HCT-116細胞憑借其遺傳穩定性、高致瘤性和可編輯性，已成為結直腸癌研究的“黃準”模型。盡管存在代謝功能不足和微環境簡化等局限，但其在藥物篩選、基因機制解析及病毒宿主互作研究中仍不可替代。未來，通過類器官、人工智能藥物設計等技術的融合，HCT-116模型將推動結直腸癌治療邁向新高度。
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