Intestinal Permeability : 2 (Caco-2 cell)

지난 번 포스팅에 이어서 작성합니다.

 

지난 번 포스팅에서 intestinal permeability 와 그것이 증가함으로써 LPS 등이 유입되어 야기되는 것들에 대해 알아봤습니다. 이제 이런 배경지식을 갖고 실제 세포실험을 수행하기 위해 Caco-2 cell 을 주로 사용하고 있는 것으로 알고 있는데요, 이것에 대해서도 더 자세하게 알아보겠습니다.

 

3. Caco-2 cell??

처음 알아보는 것이기 때문에 바로 위키피디아로 향했습니다.

 

Caco-2 (from Cancer coli, "colon cancer") is an immortalized cell line of human colorectal adenocarcinoma cells. It is primarily used as a model of the intestinal epithelial barrier.[1] In culture, Caco-2 cells spontaneously differentiate into a heterogeneous mixture of intestinal epithelial cells.[1]

사람 대장의 암조직에서 분리한 세포로 장 상피 장벽에 대한 실험에 주로 사용되는 세포라고 하네요.

 

암조직에서 분리한 세포를 사용하는 이유는 다들 알고 계시겠지만 정상 세포에 비해 빠르게 분열하므로 오랜 기간 사용이 가능하며 monolayer 를 형성하므로 tight junction 을 포함한 barrier function 등을 테스트하는데 적합하다는 장점이 있기 때문입니다. 

 

Caco-2 cell 를 사용할 때 알아야 할 특징을 정리해보면, 

 

1. human colorectal adenocarcinoma (= colon cancer) 에서 기원

 

2. 단층으로 구성된 장내 상피 세포

 

3. 표준배양배지에서 배양 21일 후, 분화 -> 분화 시 더욱 특화된 상태의 성숙한 세포가 되는데 다음과 같은 특징이 나타남.

1. microvilli 발달(미세융모, 작은 창자의 안쪽 변에 있는 세포막 돌기. 이로 인하여 작은창자 내부의 실질 표면적이 증가하고 이에 따라 영양 물질이나 약물의 흡수 속도가 빨라진다.)
2. tight junction 형성 (이전 글에서 살펴본 개념입니다.)
3. polarization (분극, 성숙한 세포가 되면 apical-basolateral polarization 이 나타나는데 정단면과 하측면을 구분하는 세포막이 형성된다.)
4. barrier function, transportation 발달

-> 이런 변화가 나타나면서 실제 장내 상피세포와 유사하게 발달하고 이는 실험적으로 장내세포를 가지고 실험하는 것과 유사한 결과를 확인할 수 있게 해줍니다.

 

추가적인 Caco-2 cell 에 대한 정보입니다

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저는 미생물을 배양하는 연구실에 있기 때문에 세포실험은 친숙하지 않은데 유튜브에서 영상을 찾아보니 플레이트에 미생물 키우는 것과 크게 다르지 않은 것 같았습니다. 아무래도 배양이라는 단어를 공유하는 점이 실험적으로도 비슷한 부분이 있는 것 같아요. 

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4. Caco-2 cell 사용해서 permeability 를 테스트해보자

그래서 어떤 실험들을 통해서 우리가 관심 있는 intestinal permeability 를 확인할 수 있는지 알아보겠습니다. (chatGPT)

 

1. TEER (transepithelia electrical resistance)

• cell monolayer 에 대해 전기적 저항성을 측정
• 저항성이 높을수록 방벽이 촘촘하다는 것을 의미
• Caco-2 cell 의 permeability 를 측정할 때 주로 사용되는 방법

 

2. Flux

• 물질의 흐름을 측정하는 단위로 단위 면적당 흐름의 속도를 정의하는 flux 를 사용
• 특정 물질이 수송되는 정도를 측정하여 permeability coefficients 를 계산

 

3. Flurescence-based Assay

• 형광 마커를 이동하는 물질에 붙여서 이동하는 정도를 측정할 수 있음
• 형광물질로는 fluorescein, FITC-dextran 등이 사용

 

4. Lactulose/Mannitol Test

• mouse model 등 in vivo 에서 주로 사용되는 방법
• lactulose, mannitol 을 구강투여 한 뒤, urinary excretion (뇨중 배설량) 을 확인하는 방법

(4번의 방법은 세포실험보다는 in vivo model 에서 많이 사용한다고 하는데 제가 참고한 논문해서 해당 방법을 사용했더라구요. 그래서 한번 간단하게는 알아보고자 가져왔습니다.) (+ 세포모델로도 가능하긴 한 것 같습니다.)

 

 

여러 가지를 알아봤는데 TEER 를 가장 많이 사용하는 것 같아서 이걸로 조금 더 자세하게 공부해보려고 합니다. 포스팅할만한 내용이 있으면 나중에 공부해서 가져오겠습니다.  ( https://www.nature.com/articles/nprot.2007.303#citeas )

 

틀린 부분에 대한 수정의견 많이 부탁드립니다.

 

 

# reference

 

1)  Lea, Tor. "Caco-2 cell line." The Impact of Food Bioactives on Health: in vitro and ex vivo models (2015): 103-111.

 

2) Hubatsch, Ina, Eva GE Ragnarsson, and Per Artursson. "Determination of drug permeability and prediction of drug absorption in Caco-2 monolayers." Nature protocols 2.9 (2007): 2111-2119.  

 

3) https://www.youtube.com/watch?v=QuJgKGseNDU