XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Клеточная линия Jurkat представляет собой иммортализованную клеточную линию Т-лимфоцитов, которая первоначально была получена из периферической крови мальчика с острым лимфобластным лейкозом.Это была одна из первых систем invitro по изучению биологии Т-клеток, которая помогла сделать невероятное количество открытий и публикаций [1].

Базовой средой для клеточной линии Jurkat является среда RPMI-1640, разработанная Американской коллекцией типовых клеток (ATCC). Чтобы получить полную питательную среду, в нее добавляют фетальную бычью сыворотку до конечной 10% концентрации. Концентрацию клеточной культуры поддерживают путем добавления свежей среды или ее замены через каждые 2-3 дня. Также культура может быть создана центрифугированием с последующим ресуспендированием при 1 × 10 ⁵ жизнеспособных клеток на 1миллилитр. Хранят данную клеточную линию при температуре -195, 75 °С в жидком азоте [2].

Первоначально называвшиеся клетками JM, клетки Jurkat стали использовать в исследованиях благодаря своей сильной способности продуцировать интерлейкин-2. Будучи хорошим объектом для разнообразных молекулярных исследований, клеточная линия Jurkat хорошо известна своей ролью в понимании передачи сигналов T-клеточным рецептором и активации T-клеток.

Однако на рубеже 21-го века, помимо преимуществ данной клеточной линии, стали выявляться и ее недостатки [3]. Проблемы были впервые замечены в виде дефектов экспрессии генов. Наиболее распространенным из этих дефектов была аберрантная передача сигналов PI3K из-за отсутствия PTEN и INPP5D (SHIP) в клетках Jurkat. Потеря этих двух центральных регуляторов передачи сигналов фосфатидилинозитола была предложена как причина ранее задокументированной конститутивной активации передачи сигналов PI3K, основного медиатора передачи сигналов TCR. Этот фундаментальный дефект передачи сигналов TCR в Jurkat заставил многих исследователей усомниться в его валидности в качестве модельной системы для исследования T-клеток.

Быстро пролиферирующаяся линия лейкозных Т-лимфоцитобластоподобных клеток Jurkat человека обладает характеристиками, сходными с Т-лимфоцитами человека. Эти маленькие круглые клетки легко растут в суспензии, обладают неограниченным числом регенераций, таким образом, данную клеточную линию относят к «бессмертным» клеткам. Линия клеток Jurkat активно используется в качестве модельной системы для различных анализов жизнеспособности клеток и апоптоза, а также для моделирования invitro реакций Т-лимфоцитов при остром Т-лимфобластном лейкозе и лимфомах. С другой стороны, Т-клетки Jurkat используют для изучения иммунных и цитотоксических реакций на противоопухолевые препараты, токсиканты и биоматериалы [4; 5].

Однако в большинстве случаев используют клеточную культуру, стимулированную митогенами, химическими активаторами и модификаторами, которые в значительной степени искажают естественную клеточную реакцию на тестируемые лекарственные вещества и материалы, что затрудняет интерпретацию полученных результатов.

Ответ клеточных систем на искусственный материал основан на каскаде реакций, развитие которых неизбежно сопровождается активацией и хомингом иммунокомпетентных клеток в зоне имплантации, продукцией про- и противовоспалительных медиаторов. При этом Т-лимфоциты выступают в роли «дирижера» воспалительных и регенеративных процессов. Клетки Jurkat, стимулированные in vitro митогенами или химическими агентами, способны экспрессировать широкий спектр матричной РНК поверхностных молекул и цитокинов [6].

В передаче сигналов Т-клеток клеточная линия Jurkat была использована для моделирования и характеристики сигнальных явлений при активации Т-клеток (TCA), критическом процессе в эффективном адаптивном иммунном ответе. TCA включает поверхностную передачу сигналов через T-клеточный рецептор (TCR) и вспомогательные белки CD3 и CD28 на поверхности T-клеток и инициирует каскад молекулярных реакций, которые приводят к транскрипционной активации множества генов, включая ген интерлейкина-2 (IL-2), канонический ген-мишень активации Т-клеток. Этапы TCA включают активацию ряда киназ (например, LCK, JNK, PKC) и белков фосфатазы, а также активацию цитоплазматических транскрипционных факторов покоя (например, NF-kB, NFAT), которые после активации перемещаются в ядро, чтобы активировать гены-мишени. Каждый из этих этапов и многие другие промежуточные факторы в этом пути были проанализированы с использованием мутантных субклонов Т-клеточной линии Jurkat, которые сыграли важную роль в картировании сигнальных путей [4].

Линия Т-клеток Jurkat и множество субклонов Т-клеток Jurkat сыграли важную роль в изучении молекулярных и клеточных явлений в жизненном цикле ВИЧ. ВИЧ-инфекция T-клеток Jurkat способствовала идентификации рецептора ВИЧ (CD4) и корецепторов (C-X-C-хемокиновый рецептор (CXCR) 4, C-C-хемокиновый рецептор типа 5 (CCR5)) для связывания ВИЧ с восприимчивыми клетками-мишенями. Клеточные субклоны Jurkat (J-Jhan) также сыграли важную роль в характеристике путей вирусной активации, в частности, путей TCA NF-kB и NFAT. В дополнение к исследованиям активации ВИЧ, клетки Jurkat используются для моделирования и анализа латентности ВИЧ. Молекулярные реакции, приводящие к установлению латентности ВИЧ, и условия, способствующие реактивации латентности вируса, также были обнаружены в субклонах Т-клеток Jurkat [2, 7].

Несмотря на ряд преимуществ клеточной линии Jurlat, она также имеет множество недостатков, что заставляет усомниться в обоснованности ее использования в качестве модельной системы для исследования T-клеток. Хотя количество публикаций с использованием линии клеток Jurkat сократилось в течение следующего десятилетия, она все еще широко используется в биомедицинских исследованиях [1].

Списокиспользованнойлитературы:

1. Gioia L. et al. / A genome-wide survey of mutations in the Jurkat cell line // BMC Genomics. – 2018. – Vol. 19.

2. Jurkat, Clone E6-1 ATCC ® TIB-152^TM Homo sapiens peripheral b [Electronic resource]. URL: https://www.lgcstandards-atcc.org/products/all/TIB-152#culturemethod (accessed: 09.10.2019).

3. Model systems / Woodhead Publishing, – 2014.

4. Jurkat Cell Line - an overview | ScienceDirect Topics [Electronic resource]. URL: https://www.sciencedirect.com/topics/immunology-and-microbiology/jurkat-cell-line (accessed: 07.10.2019).

5. Хлусов И. А., Литвинова Л. С. и др./ Морфофункциональные изменения Т-лимфобластов линии Jurkat при краткосрочном контакте с рельефной кальций-фосфатной поверхностью.// Цитология. – 2016. – Т. 58, № 10.

6. Chen J.-L., Nong G.-M. [Advances in application of Jurkat cell model in research on infectious diseases] // Zhongguo Dang Dai Er Ke Za Zhi Chin. J. Contemp. Pediatr. – 2018. Vol. 20, № 3. – P. 236–242.

7. Abraham R.T., Weiss A. Jurkat T cells and development of the T-cell receptor signalling paradigm // Nat. Rev. Immunol. 2004. – Vol. 4, № 4. – P. 301–308.