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RNTEC/HL-040大鼠正常甲狀腺上皮細胞
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RNTEC/HL-040 大鼠正常甲狀腺上皮細胞:生物學特性、培養(yǎng)體系與科研應用
一、細胞起源與核心生物學特征
RNTEC/HL-040 是從 SPF 級新生 SD 大鼠(出生 3-5 天)甲狀腺組織中分離的濾泡上皮細胞,通過人端粒酶逆轉錄酶(hTERT)基因轉染實現(xiàn)永生化,由中國科學院上海細胞庫(SIBCB)完成鑒定與保藏。該細胞系保留了原代甲狀腺濾泡上皮的典型特征:
形態(tài)學特征
:貼壁培養(yǎng)時呈多邊形或立方狀,匯合后形成規(guī)則單層,細胞核居中且核仁明顯;經 HE 染色可見胞質豐富,嗜酸性顆粒均勻分布;免疫熒光顯示甲狀腺球蛋白(Tg)陽性率>95%,細胞角蛋白 19(CK19)呈強陽性,甲狀腺過氧化物酶(TPO)表達量為原代細胞的 85%±5%。
功能特性
:具備完整的甲狀腺激素合成通路,可通過放射性碘(12?I)攝取實驗檢測碘轉運功能,攝取率達 20-30 cpm/10? cells/h;經促甲狀腺激素(TSH, 10 mU/mL)刺激 48 小時后,三碘甲狀腺原氨酸(T3)和甲狀腺素(T4)分泌量分別增加至 150 pg/mL 和 1200 pg/mL,符合生理響應規(guī)律。
增殖與分化能力
:在含 TSH 的培養(yǎng)基中倍增時間約 48 小時,撤去 TSH 后逐漸進入靜止期;經維甲酸(RA, 10 μM)誘導 14 天,可向濾泡旁細胞(C 細胞)表型轉化,降鈣素(CT)陽性細胞比例達 15%-20%。核型分析顯示染色體數(shù)目穩(wěn)定(2n=42),裸鼠成瘤實驗陰性,推薦傳代次數(shù)≤18 代。
二、精細化培養(yǎng)與質量控制體系
培養(yǎng)基優(yōu)化方案
基礎配方
:采用改良型 F12K 培養(yǎng)基,添加 10% 胎牛血清(FBS,需篩選低碘批次)、10 mU/mL TSH、100 nM 地塞米松、10 μg/mL 胰島素及雙抗(青霉素 / 鏈霉素);
功能強化
:為促進甲狀腺濾泡形成,可在培養(yǎng)皿中預包被 Matrigel(濃度 1 mg/mL),并加入 5 ng/mL 表皮生長因子(EGF),72 小時后可見直徑 50-100 μm 的類濾泡結構形成。
培養(yǎng)環(huán)境與操作規(guī)范
氣體與溫度
:37℃、5% CO?恒溫培養(yǎng),pH 維持在 7.2-7.4(HEPES 緩沖液調節(jié));
傳代與消化
:融合度達 70%-80% 時,用 0.05% 胰酶 - EDTA 消化(37℃作用 2-3 分鐘),按 1:2 比例傳代,過度消化易導致 Tg 表達下降;
凍存與復蘇
:凍存液為 90% FBS+10% DMSO,細胞密度 1×10? cells/mL,程序降溫后液氮保存;復蘇后臺盼藍染色存活率>93%,碘攝取功能 48 小時內恢復至原代水平。
質量控制標準
污染檢測
:每 3 代進行支原體(Mycoplasma)熒光染色及細菌 / 真菌培養(yǎng),確保無菌;
功能驗證
:通過 ELISA 檢測 TSH 刺激前后 T3/T4 分泌量變化,要求響應倍數(shù)≥2 倍;采用流式細胞術檢測細胞周期,G0/G1 期比例應<50%(活躍增殖狀態(tài))。
三、科研應用場景與典型研究案例
甲狀腺疾病發(fā)病機制研究
自身免疫性甲狀腺炎(AIT)模型
:用干擾素 -γ(IFN-γ, 50 ng/mL)聯(lián)合 IL-1β(10 ng/mL)刺激 72 小時,可誘導細胞表面 HLA-DR 抗原表達,模擬橋本甲狀腺炎的免疫攻擊場景;
甲狀腺功能亢進(甲亢)研究
:TSH 受體抗體(TRAb)模擬物(如促甲狀腺素受體刺激性抗體,TSAb)處理后,細胞內 cAMP 水平升高 3 倍,T3/T4 分泌量持續(xù)增加至基礎值的 300%,可用于抗甲亢藥物篩選。
案例
:某團隊利用該細胞系證實,硒代蛋氨酸(SeMet, 5 μM)可通過上調谷胱甘肽過氧化物酶(GPx)活性,降低 H?O?誘導的甲狀腺細胞凋亡率(從 35% 降至 18%),為硒在 AIT 中的保護作用提供機制依據(jù)。
甲狀腺癌發(fā)**展研究
癌變模型構建
:通過 CRISPR-Cas9 敲除 TERT 啟動子區(qū)域(模擬人類甲狀腺癌常見突變),聯(lián)合 BRAF V600E 過表達,可誘導細胞呈現(xiàn)錨定非依賴性生長(軟瓊脂克隆形成率>15%);
靶向藥物篩選
:在表達 RET/PTC1 融合基因的細胞模型中,凡德他尼(Vandetanib)在 1 μM 濃度時可抑制 AKT 磷酸化達 60%,并誘導細胞周期阻滯于 G2/M 期。
案例
:研究發(fā)現(xiàn),RNTEC/HL-040 細胞在 H-Ras 突變后,甲狀腺球蛋白(Tg)分泌量下降 70%,同時 CXCR4 表達上調,提示去分化與轉移潛能的關聯(lián),為甲狀腺ru頭狀癌(PTC)的預后評估提供新標志物。
甲狀腺激素合成與調控研究
碘代謝機制
:利用 12?I 示蹤實驗證實,氯酸鹽(ClO??, 10 mM)可競爭性抑制鈉碘同向轉運體(NIS),使碘攝取率降低 85%,而高濃度碘(I?, 100 μM)通過 Wolff-Chaikoff 效應抑制 TPO 活性;
轉錄因子研究
:過表達 NKX2-1(甲狀腺發(fā)育關鍵轉錄因子)可使 Tg 啟動子活性增強 2.5 倍,而 FOXE1 缺失導致細胞極性喪失,濾泡結構形成障礙。
案例
:在 TSH 刺激的細胞中,敲低 β-catenin 可顯著抑制 Tg 基因轉錄,提示 Wnt/β-catenin 通路參與甲狀腺濾泡上皮的功能維持。
內分泌干擾物毒理學評估
環(huán)境污染物檢測
:雙酚 A(BPA, 10 nM)處理 48 小時可導致 T3/T4 分泌量下降 20%,同時促甲狀腺激素釋放激素(TRH)受體表達上調,模擬下丘腦 - 垂體 - 甲狀腺軸(HPT 軸)反饋紊亂;
藥物甲狀腺毒性篩查
:胺碘酮(10 μM)干預 7 天可誘導細胞內脂質沉積(油紅 O 染色陽性),并抑制 5’- 脫碘酶活性,導致 rT3 水平升高,與臨床所見藥物性甲狀腺毒癥機制一致。
四、應用局限性與優(yōu)化策略
模型局限性
:
永生化細胞的 TSH 敏感性略低于原代細胞(EC??提高約 30%),需通過增加 TSH 濃度或使用原代細胞進行驗證;
缺乏甲狀腺微環(huán)境中的成纖維細胞及免疫細胞,研究炎癥或纖維化時需構建共培養(yǎng)體系(如與大鼠甲狀腺成纖維細胞 RTF 共培養(yǎng))。
實驗設計要點
:
碘相關實驗需使用去離子水配制試劑,并避免玻璃器皿接觸碘(推薦使用聚丙烯耗材);
檢測激素分泌時,需收集 24 小時動態(tài)培養(yǎng)上清液,避免單次取樣的波動性誤差。
五、總結
RNTEC/HL-040 作為兼具功能完整性與操作便利性的甲狀腺上皮細胞模型,為甲狀腺疾病機制研究、藥物開發(fā)及毒理學評估提供了標準化工具。其在激素合成、癌變過程及免疫交互中的模擬能力,使其成為連接基礎研究與臨床轉化的關鍵平臺。未來通過單細胞測序解析細胞異質性,或結合類器官技術構建三維甲狀腺模型,可進一步提升其在精準醫(yī)學中的應用價值。
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