上海富衡 | 人永生化表皮细胞HaCaT

一、HaCaT细胞的生物学特性

HaCaT细胞是人永生化表皮角质形成细胞系，由德国科学家Fusenig于1989年从一名62岁男性黑色素瘤患者的病灶周围正常皮肤组织中分离建立其核心特性包括：

1. 永生性与遗传特征：通过自发转化获得永生化能力，依赖端粒酶活性维持端粒长度，并携带p53基因双等位突变（紫外线诱导的典型特征），导致部分DNA损伤修复机制缺失。
2. 形态与标志物：呈上皮样贴壁生长，表达角蛋白、角化细胞交联外膜蛋白及中间丝相关蛋白，模拟正常表皮分化过程。
3. 功能保留：虽无致瘤性，但保留角质形成细胞的迁移、增殖及分泌功能，适用于皮肤屏障与炎症反应研究。

   二、标准化培养体系与操作要点

   1. 培养条件优化

   • 培养基选择：推荐DMEM+10%胎牛血清（FBS）+1%双抗，或采用无血清角质形成细胞专用培养基（KSFM）。
   • 传代管理：消化时间需5-15分钟（0.25%胰酶），传代比例1:3~1:6，接种密度建议(2.5~4.0)×10⁴ cells/cm²以维持增殖活性。
   • 冻存与复苏：冻存液为90% FBS+10% DMSO，程序降温后液氮保存；复苏后需快速离心去除冻存保护剂。

   2. 常见问题与对策

   • 胞内黑点：约30%细胞含黑色颗粒属正常现象，外部碎片可通过PBS润洗清除。
   • 贴壁困难：建议使用胶原包被培养皿，并确保培养基pH稳定（7.2-7.4）。
   • 增殖迟缓：检查血清批次活性，避免过度消化或接种密度过低。

   三、HaCaT在皮肤研究中的多维应用

   1. 皮肤损伤与修复机制

   • 氧化应激模型：HaCaT对H₂O₂敏感，熊果酸、硒等可通过提升SOD、CAT活性减轻氧化损伤。
   • 紫外线（UVB）防护：玉竹提取物可逆转UVB诱导的GSH-Px活性下降，降低MDA含量达40%。

   2. 药物与化合物评价

   • 抗炎药物筛选：低浓度青蒿琥酯（0.5 mg/mL）抑制增殖并促进TGF-β1分泌；他克莫司则增强干细胞因子（SCF）分泌。
   • 毒性评估：邻苯二甲酸酯（DINP）通过激活NF-κB通路诱导IL-6等炎症因子表达，揭示环境毒素的皮肤危害。

   3. 基因调控与信号通路

   • Bach1基因作用：敲低Bach1加剧H₂O₂或UVB诱导的ROS积累，而过表达则显著降低氧化应激水平。
   • TLR信号网络：TLR2/4组成性表达，参与皮肤免疫应答调控，为银屑病等炎症疾病提供机制线索。

   四、局限性与前沿探索

   1. 模型局限性

   • 代谢功能差异：相比原代角质细胞，HaCaT的CYP酶活性较低，需结合3D类器官提升药物代谢预测精度。
   • 批次稳定性：长期传代可能导致基因表达漂移，需通过STR鉴定与代谢组学监控。

   2. 技术创新方向

   • 多组学整合：联合单细胞测序与空间转录组解析表皮异质性亚群。
   • 动态共培养模型：与成纤维细胞、免疫细胞共构建模拟皮肤微环境的类器官平台。

   HaCaT细胞作为皮肤研究的“黄金标准”模型，在揭示表皮稳态、疾病机制及药物开发中持续发挥核心作用。随着基因编辑与类器官技术的突破，其应用边界正从基础研究向临床转化延伸，为精准皮肤医学提供新范式。