Caco-2

Phasenkontrastmikroskopische Aufnahme von konfluenten Caco-2-Zellen.

Caco-2 ist eine immortalisierte Zelllinie von humanen kolorektalen Adenokarzinomzellen. Sie wird vor allem als Modell der intestinalen Epithelbarriere verwendet.1Lea, Tor (2015). “Caco-2 Cell Line”. The Impact of Food Bioactives on Health: 103–111. doi:10.1007/978-3-319-16104-4_10. In Kultur differenzieren Caco-2-Zellen spontan zu einer heterogenen Mischung von Darmepithelzellen.2Lea, Tor (2015). “Caco-2 Cell Line”. The Impact of Food Bioactives on Health: 103–111. doi:10.1007/978-3-319-16104-4_10. Sie wurde 1977 von Jorgen Fogh am Sloan-Kettering Institute for Cancer Research entwickelt.3Fogh, Jørgen; Fogh, Jens M.; Orfeo, Thomas (July 1977). “One Hundred and Twenty-Seven Cultured Human Tumor Cell Lines Producing Tumors in Nude Mice23”. JNCI: Journal of the National Cancer Institute. 59 (1): 221–226. doi:10.1093/jnci/59.1.221.

Geschichte

Die Anwendung von Caco-2-Zellen in der Forschung wurde in den späten 1980er Jahren von Ismael Hidalgo, der im Labor von Ron Borchardt an der University of Kansas arbeitete, und Tom Raub, der zu dieser Zeit bei der Upjohn Company tätig war, vorangetrieben. Nach Stationen bei SmithKline Beecham und Rhone-Poulenc Rorer gründete Hidalgo 1996 ein Unternehmen mit,4“Absorption Systems”. Archived from the original on 2010-05-29. in dem er bis heute als Chief Scientist tätig ist.

Merkmale

Obwohl sie aus einem Kolonkarzinom (Dickdarm) stammen, werden die Zellen, wenn sie unter spezifischen Bedingungen kultiviert werden, differenziert und polarisiert, so dass ihr Phänotyp morphologisch und funktionell den Enterozyten ähnelt, die den Dünndarm auskleiden.5Pinto M (1983). “Enterocyte-like differentiation and polarization of the human colon carcinoma cell line Caco-2 in culture”. Biol Cell. 47: 323–30.6Hidalgo IJ, Raub TJ, Borchardt RT (March 1989). “Characterization of the human colon carcinoma cell line (Caco-2) as a model system for intestinal epithelial permeability”. Gastroenterology. 96 (3): 736–49. doi:10.1016/0016-5085(89)90897-4. PMID 2914637. Caco-2-Zellen exprimieren Tight Junctions, Mikrovilli und eine Reihe von Enzymen und Transportern, die für solche Enterozyten charakteristisch sind: Peptidasen, Esterasen, P-Glykoprotein, Aufnahmetransporter für Aminosäuren, Gallensäuren, Carbonsäuren, etc.

Anwendungen in der Forschung

Bei der mikroskopischen Betrachtung von Caco-2-Zellkulturen zeigt sich schon bei der visuellen Inspektion, dass die Zellen heterogen sind. Im Laufe der Jahre haben sich die Eigenschaften der Zellen, die in verschiedenen Labors auf der ganzen Welt verwendet werden, erheblich voneinander unterschieden, was es schwierig macht, die Ergebnisse verschiedener Labors zu vergleichen.7Sambuy Y, De Angelis I, Ranaldi G, Scarino ML, Stammati A, Zucco F (January 2005). “The Caco-2 cell line as a model of the intestinal barrier: influence of cell and culture-related factors on Caco-2 cell functional characteristics”. Cell Biology and Toxicology. 21 (1): 1–26. doi:10.1007/s10565-005-0085-6. PMID 15868485. S2CID 125735. Trotz dieser Heterogenität haben Caco-2-Zellen Anwendungen in Studien zur Zellinvasion, zur viralen Transfektion und zum Lipidtransport gefunden.8Nauli AM, Whittimore JD (August 2015). “Using Caco-2 Cells to Study Lipid Transport by the Intestine”. Journal of Visualized Experiments (102): e53086. doi:10.3791/53086. PMC 4692536. PMID 26325673.

Caco-2-Zellen werden meist nicht als einzelne Zellen, sondern als konfluenter Monolayer auf einem Zellkultur-Einsatzfilter (z. B. Transwell) verwendet. Wenn sie in diesem Format kultiviert werden, differenzieren sich die Zellen zu einem polarisierten Epithelzell-Monolayer, der eine physikalische und biochemische Barriere für die Passage von Ionen und kleinen Molekülen bildet.9Hidalgo IJ, Raub TJ, Borchardt RT (March 1989). “Characterization of the human colon carcinoma cell line (Caco-2) as a model system for intestinal epithelial permeability”. Gastroenterology. 96 (3): 736–49. doi:10.1016/0016-5085(89)90897-4. PMID 2914637.10Artursson P (June 1990). “Epithelial transport of drugs in cell culture. I: A model for studying the passive diffusion of drugs over intestinal absorptive (Caco-2) cells”. Journal of Pharmaceutical Sciences. 79 (6): 476–82. doi:10.1002/jps.2600790604. PMID 1975619. Der Caco-2-Monolayer wird in der pharmazeutischen Industrie häufig als In-vitro-Modell der menschlichen Dünndarmschleimhaut verwendet, um die Absorption von oral verabreichten Medikamenten mit verschiedenen Kits wie dem CacoReady vorherzusagen.11Vázquez-Sánchez MÁ. “CacoReady”. Readycell. Readycell. Retrieved 19 July 2018. Die Korrelation zwischen der scheinbaren In-vitro-Permeabilität (P¬app) durch Caco-2-Monolayer und der in vivo absorbierten Fraktion (fa) ist gut bekannt.12Artursson P, Karlsson J (March 1991). “Correlation between oral drug absorption in humans and apparent drug permeability coefficients in human intestinal epithelial (Caco-2) cells”. Biochemical and Biophysical Research Communications. 175 (3): 880–5. doi:10.1016/0006-291X(91)91647-U. PMID 1673839.Transwell-Diagramm

Siehe auch

Weitere Lektüre

  • Artursson P, Palm K, Luthman K (März 2001). “Caco-2 Monolayer in experimentellen und theoretischen Vorhersagen des Medikamententransports”. Advanced Drug Delivery Reviews. 46 (1-3): 27-43. doi:10.1016/S0169-409X(00)00128-9. PMID 11259831.
  • Shah P, Jogani V, Bagchi T, Misra A (2006). “Role of Caco-2 cell monolayers in prediction of intestinal drug absorption”. Biotechnology Progress. 22 (1): 186-98. doi:10.1021/bp050208u. PMID 16454510.

Externe Links

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Quellen und Tiefen

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