인간 각화세포 (HaCaT) 는 피부 생물학, 산화 스트레스, 세포 증식 및 세포 사멸 등의 메커니즘 연구에 널리 사용되는 불멸화된 상피 각화세포 세포주입니다.
HaCaT 세포에 대한 상세 정보:
The origin and characteristics of HaCaT cells
Source and Background: HaCaT 세포주는 독일 과학자 N.E. Fusenig 가 1989 년에 설립했습니다. 이 세포들은 62 세 남성 흑색종 환자의 병변 주변 정상 피부에서 유래되었습니다. 이 세포들은 involucrin 과 같은 각화 및 분화 표지를 발현하는 등 전형적인 각화세포의 특징을 보이며, in vitro 배양에서 특정 수준의 증식과 이동 능력을 유지할 수 있습니다 [9,21].
Morphology and characteristics: 이 세포들은 부착성으로 자라 상피세포와 같은 형태를 가지며, 케라틴, 케라틴화된 세포 간 연결 외부막 단백질 및 중간섬유 관련 단백질을 발현할 수 있습니다. 이들은 상피 각화세포 형성을 연구하는 중요한 도구입니다.
Biological characteristics: HaCaT 세포는 부분적이거나 완전한 분화 현형을 가지며, 자연적인 사멸 없이 in vitro 에서 무한히 증식할 수 있어 세포 수명 단축 및 세포주 배양의 잠재적 변이 문제를 해결합니다.
Culture conditions
Culture medium:DMEM+10% FBS+1% P/S 를 기본 배지로推荐使用하며, 95% 공기 및 5% 이산화탄소 환경, 온도 37 ℃를 유지합니다.
Passage ratio:전이 비율은 일반적으로 1:2 에서 1:4 이며, 액체 교환 주기는 2-3 일입니다. 구체적인 조작은 세포 밀도와 상태에 따라 조정해야 합니다.
Freezing conditions:동결 기질은 기본 배양액의 50%+FBS 60%+DMSO 10%이며, 액체 질소로 보관합니다.
Application Fields
Skin biology research:HaCaT 세포는 케라틴세포의 증식, 분화, 사멸 및 상피 장벽 기능 연구에 사용됩니다.
Phototoxicity and UV research:HaCaT 세포는 UV 복사에 민감하여 UV 가 피부세포에 미치는 영향 연구 및 선장产品开发에 사용될 수 있습니다.
Drug screening and toxicity testing:HaCaT 세포는 항산화제, 항염증약물 등 케라틴세포에 대한 약물의 효과를 평가하는 데 사용됩니다.
Tumor transformation research:HaCaT 세포는 종양 변형 연구 모델로 사용됩니다.
4. Functions and Features
Proliferation and differentiation:HaCaT 세포는 안정적인 증식 능력을 가지지만, 특정 조건 (예: 낮은 칼슘 환경) 하에서는 형태적 및 기능적 변화를 나타낼 수 있습니다.
Migration ability:연구에 따르면 유전자 녹아웃이나 약물 처리가 HaCaT 세포의 이동 능력을 증진시킬 수 있습니다.
Antioxidant and anti-inflammatory effects:Nrf2 활성화제와 같은 특정 화합물은 HaCaT 세포의 항산화 능력을 현저히 증진시킬 수 있습니다.
5. Precautions
배양 과정에서 전이 밀도와 소화 시간을 제어하여 과도한 세포 부착 또는 부유 사멸을 피하는 데 주의해야 합니다.
보관 조건은 액체 질소 증기상이며, 환경은 공기 (95%) 와 이산화탄소 (5%) 를 유지해야 합니다.
사용 전 세포 상태를 확인하여 이상 유무를 확인해야 합니다.
6. Potential Issues and Disputes
HaCaT 세포는 연구에 널리 사용되지만, 불멸화된 성질은 일부 논쟁을 야기할 수 있습니다. 예를 들어, 저농도의 나트륨 아설티드 처리는 HaCaT 세포의 악성 변형을 유발할 수 있다는 연구 결과가 있습니다. 따라서 사용 시 엄격한 실험 조건 통제가 필요합니다.
Oxidative stress and protective effects
HaCaT 세포는 산화 스트레스에 매우 민감합니다. 연구 결과, 아르기르신 (arbutin) 은 항산화 효소 (SOD 및 CAT) 의 활성을 증가시켜 HaCaT 세포의 과산화수소에 의한 산화 손상을 현저히 줄일 수 있습니다 [1]. 또한 셀레늄도 HaCaT 세포에서 산화 스트레스에 대한 보호 효과를 보이며, 반응성 산소 종 수준을 낮추고 항산화 능력을 향상시킵니다 [16].
UV damage and repair
UVB 복사는 HaCaT 세포에서 산화 스트레스와 사멸을 유도하여 SOD 및 GSH Px 활성 감소와 MDA 함량 증가를 초래합니다 [6]. 그러나 매미 추출물과 같은 천연 성분은 항산화 효소 활성을 높이고 MDA 함량을 줄여 HaCaT 세포를 UVB 손상으로부터 보호할 수 있습니다 [6].
The impact of drugs and compounds
Artemisinin (ART):
저농도의 ART (0.01-0.5mg/mL) 는 HaCaT 세포의 증식을 억제하고 TGF-β1 분비를 촉진할 수 있습니다 [2].
Compound glycyrrhizin (CG):
CG 는 HaCaT 세포의 증식을 억제하며, 특정 농도 범위 (50-200 μmol/L) 에서 CXCR2 발현을 현저히 감소시킬 수 있습니다.
Tacrolimus:
적절한 농도의 타크로리무스는 HaCaT 세포의 증식과 줄기세포 인자 (SCF) 분비를 촉진합니다.
Photodynamic therapy (PDT) 에 저용량 PDT 를 결합하면 HaCaT 세포의 증식을 촉진하지만, 고용량 PDT 는 그 증식을 억제할 수 있습니다 [4,7].
Migration and Migration Capability
HaCaT 세포는 일정 이동 능력을 가지며, 혈청 농도가 그 이동 특성에 큰 영향을 미칩니다. 저혈청 배양액 (2% FBS) 은 HaCaT 세포의 이동 능력을 현저히 증진시킬 수 있습니다 [8].
Gene expression and signaling pathways
HaCaT 세포는 다중 신호전달 경로에서 활발한 유전자 발현을 나타냅니다. 예를 들어, Toll like 수용체 (TLRs) 는 HaCaT 세포에서 항상 발현되며, 특히 TLR4 와 TLR2 [17] 입니다. 또한 FAK 인산화 상태도 HaCaT 세포 이동과 각화세포 형성에 중요한 역할을 합니다 [9].
Other research directions
HaCaT 세포는 피부 염증, 면역 반응, 피부 조직 공학 분야에서 사용되기도 합니다. 예를 들어, Candida albicans 감염은 HaCaT 세포에서 β-defensin-2 발현을 상향 조절하여 항감염 효과를 발휘합니다 [12].
HaCaT 세포는 피부 생물학 연구에 중요한 in vitro 모델로서, 산화 스트레스, UV 손상, 약물 작용 및 신호전달 경로에 대한 심층 연구를 통해 피부 질환 치료와 피부 조직 공학 개발을 위한 이론적 기초와 기술적 지원을 제공합니다.
References
1. Lei Shuyuan, Xu Jiao, Gu Jianmei et al. Protective effect of arbutin, an active component of Cornus officinalis, on skin keratinocyte damage [J]. Traditional Chinese Medicine Information, 2016.
4. Qiu Haixia, Gu Ying, Liu Fangguang et al. Effects of porphyrin monomethyl ether photodynamic therapy on proliferation of human keratinocyte in vitro [J]. Chinese Journal of Laser Medicine, 2006.
6. Wang Yeqiu, Chen Qiaoyun, Zhang Ning et al. Protective effect of Solomon's seal on UVB-induced HaCaT cell damage [J]. Chinese Journal of Cosmetic Medicine, 2012.
7. Yang Hang, Tan Yang, Tang Hui et al. Effects of low-dose ALA-PDT on keratinocyte growth and cytokine secretion in humans [J]. Chinese Journal of Cosmetic Medicine, 2017.
9. Transmembrane Collagen XVII Modulates Integrin Dependent Keratinocyte Migration via PI3K/Rac1 Signaling. [PMID: 24505282]
10. Generation and Culturing of Primary Human Keratinocytes from Adult Skin.[PMID: 29286419]
11.Human epithelial cells induce human melanocyte growth in vitro but only skin keratinocytes regulate its proper differentiation in the absence of dermis. [PMID: 2460471]
12. Duan Dejian, Jiang Xian, Ran Yuping et al. Effects of Candida albicans on the expression of β-defensin-2 mRNA in keratinocytes [J]. Chinese Journal of Dermatology,2005.
13. Cold Atmospheric Plasma Ameliorates Skin Diseases Involving Reactive Oxygen/Nitrogen Species-Mediated Functions. [PMID: 35720416]
14. The JAK–STAT pathway in keloid pathogenesis: a systematic review with qualitative synthesis.
15. Chen Xiangqi, Liu Xiangnong. Research progress on the mechanism of skin keratinocyte apoptosis induced by medium-wave ultraviolet radiation [J]. Chinese Journal of Leprosy and Dermatological Diseases,2006.
16. Sodium selenite improves the in vitro follicular development by reducing the reactive oxygen species level and increasing the total antioxidant capacity and glutathione peroxide activity. [PMID: 20139425]
17. Liu Sujun, Zhang Caiping, Zhou Wuqing et al. Expression of Toll-like receptors in epidermal keratinocytes [J]. Journal of Chinese Academy of Medical Sciences,2008.
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