上海富衡 | 人结肠癌细胞HCT-116

一、HCT-116细胞的生物学特性

HCT-116是结直肠癌研究中最具代表性的细胞模型之一，由M. Brattain团队于1979年从一名48岁男性结肠癌患者的肿瘤组织分离建立。其核心特性包括：

1. 形态与遗传特征：贴壁生长，上皮细胞样形态，染色体为近二倍体，遗传稳定性高，适合长期实验。
2. 携带KRAS基因第13号密码子点突变（Gly13Asp），这一突变与结直肠癌的增殖和耐药性密切相关。
3. 功能特性：在半固体琼脂糖中可形成克隆，裸鼠体内致瘤性显著，能形成上皮样肿瘤结节。
4. 表达癌胚抗原（CEA）和角蛋白，同时保留部分肠上皮分化潜能。

   二、HCT-116的标准化培养体系

   1. 培养基与传代要点

   • 培养基选择：优先使用McCoy’s 5A或DMEM高糖培养基，补充10%胎牛血清（FBS）及1%双抗。更换培养基需谨慎，避免因适应性差异导致细胞死亡。
   • 传代操作：消化时间控制在30-60秒（0.25%胰酶），轻柔吹打避免机械损伤，传代比例1:3~1:5。
   • 推荐使用细胞刮铲替代胰酶消化，减少细胞聚团风险。

   2. 常见问题与对策

   • 细胞聚团：消化不彻底或吹打力度过大会导致聚团，需优化消化时间并预冷PBS洗涤。
   • 空泡现象：约30%细胞胞质内存在空泡，与血清质量或代谢异常相关，可提高血清浓度至15%-20%改善。
   • 增殖缓慢：接种密度需>5×10⁴ cells/cm²，并定期进行STR鉴定以排除遗传漂变。

   三、HCT-116在科研中的多维应用

   1. 肿瘤机制与信号通路研究

   • KRAS突变模型：作为KRAS突变型结直肠癌的经典模型，用于研究MAPK/ERK通路异常激活对肿瘤增殖的影响。
   • 耐药性机制：通过构建5-氟尿嘧啶（5-FU）耐药株，揭示药物外排泵（如ABCG2）和自噬途径的调控作用。

   2. 药物开发与筛选

   • 化疗药物评价：奥沙利铂、紫杉醇等通过诱导DNA损伤或凋亡通路抑制HCT-116增殖，IC50值可作为药效指标。

   3. 基因编辑与功能基因组学

   • CRISPR-Cas9筛选：利用HCT-116构建全基因组敲除文库，鉴定出SARS-CoV-2病毒复制依赖的宿主因子（如核糖体再循环因子）。
   • 表观遗传调控：DNMT抑制剂（5-氮杂胞苷）通过降低DNA甲基化水平恢复抑癌基因表达。

   四、HCT-116模型的优势与局限性

   1. 核心优势

   • 遗传稳定性：近二倍体基因组和低遗传异质性，适合基因编辑和机制研究。
   • 高致瘤性：裸鼠皮下成瘤率100%，可模拟体内肿瘤微环境。

   2. 局限性及改进方向

   • 代谢功能缺陷：细胞色素P450酶活性仅为原代肝细胞的1/100，需通过3D类器官共培养或诱导分化提升。
   • 模型单一性：缺乏免疫微环境，可通过构建人源化PDX模型或与免疫细胞共培养增强临床相关性。

   五、研究前沿与技术创新

   1. 类器官与空间组学：结合HCT-116与成纤维细胞构建3D类器官，模拟肠道黏液层和药物渗透动态。
   2. 单细胞测序技术揭示肿瘤干细胞亚群（CD44⁺/CD133⁺）与化疗耐药性的关联。
   3. 多组学整合分析：蛋白组-代谢组联合分析发现Insp8基因变体调控能量代谢，影响细胞表型。

   HCT-116细胞凭借其遗传稳定性、高致瘤性和可编辑性，已成为结直肠癌研究的“黄金标准”模型。尽管存在代谢功能不足和微环境简化等局限，但其在药物筛选、基因机制解析及病毒宿主互作研究中仍不可替代。未来，通过类器官、人工智能药物设计等技术的融合，HCT-116模型将推动结直肠癌精准治疗迈向新高度。