Las células MCF 10A son una línea celular epitelial mamaria no tumorigénica aislada de tejido fibrocístico de mama de una mujer blanca de 36 años en 1984. Estas células exhiben características de células ductales luminales, pero no muestran características de células mioepiteliales, y responden a insulina, glucocorticoides, toxina cólera y factor de crecimiento epidérmico (EGF).
Las células MCF 10A exhiben capacidad de crecimiento en tres dimensiones durante el proceso de cultivo, formando una estructura en forma de cúpula en la matriz de colágeno sin mostrar signos de diferenciación terminal o envejecimiento. Estas células se utilizan ampliamente para estudiar la función de las células normales de mama, el análisis de función génica del cáncer de mama y la interacción celular en el desarrollo mamario.
Sin embargo, existe cierta controversia respecto a si las células MCF 10A pueden representar confiablemente las células normales de mama humana. Algunos estudios han mostrado que bajo diferentes condiciones de cultivo, las células MCF 10A pueden no representar completamente el fenotipo de las células epiteliales normales de mama, especialmente en términos del origen basal y las características de célula madre [2]. Además, los estudios han demostrado que las células MCF 10A exhiben un fenotipo similar al basal bajo ciertas condiciones, pero comparten muchas similitudes con líneas celulares de carcinoma mesenquimal, cuestionando aún más su aplicabilidad como modelo de epitelio mamario normal [2].
En general, la línea celular MCF 10A se ha convertido en una herramienta importante en la investigación del cáncer de mama debido a su no tumorigenicidad y capacidad de crecimiento tridimensional, pero si puede reflejar con precisión las características de las células epiteliales normales de mama aún necesita evaluación cuidadosa [2].
¿Cuáles son los cambios fenotípicos de las células MCF 10A bajo diferentes condiciones de cultivo?
Los cambios fenotípicos de las células MCF-10A bajo diferentes condiciones de cultivo se reflejan principalmente en diferencias significativas en su morfología y estructura. Estos cambios pueden observarse a través del cultivo bidimensional, cultivo tridimensional y condiciones de tratamiento específicas como estrés oxidativo, privación hormonal, etc.
Bajo condiciones de cultivo bidimensional, las células MCF-10A típicamente forman una morfología epitelial cúbica, exhibiendo expresión de marcadores celulares basales/mioepiteliales y papilares como actina, actina alfa de músculo liso y N-cadherina [2]. Estas células tienen origen basal y exhiben tinción fuerte de CK5 y niveles moderados de expresión de CK17 bajo ciertas condiciones [2].
Bajo condiciones de cultivo tridimensional, las células MCF-10A exhiben cambios morfológicos más complejos. Por ejemplo, en Matrigel, las células MCF-10A forman estructuras esféricas, mientras que en gel mixto Matrigel/colágeno I, las células crecen estructuras ramificadas y acinares [6]. Este entorno de cultivo tridimensional permite a las células MCF-10A formar estructuras similares al tejido [4].
Además, las células MCF-10A también exhiben cambios morfológicos significativos bajo diferentes condiciones de estrés oxidativo. Por ejemplo, bajo exposición prolongada a H2O2, las células MCF-10A se vuelven más grandes y extensas, y los focos de transformación comienzan a aparecer después de 6 semanas [5]. Estos focos de transformación están relacionados con el microambiente oxidativo e indican los cambios fenotípicos de las células MCF-10A bajo estrés oxidativo [5].
Bajo condiciones de privación hormonal, la morfología de las células MCF-10A también experimentó cambios significativos. Por ejemplo, en medio - HC/- EGF, el aparecimiento del foco de transformación de las células MCF-10A se ve afectado, exhibiendo diferentes características de crecimiento [3]. Además, las células MCF-10A exhiben una morfología celular fibrosa única en medios que carecen de HC y EGF [3].
Los cambios fenotípicos de las células MCF-10A bajo diferentes condiciones de cultivo incluyen una transición desde morfología epitelial cúbica a estructura esférica, ramificación y estructura acinar, así como cambios morfológicos significativos bajo condiciones de estrés oxidativo y privación hormonal.
¿Cuáles son las diferencias en la expresión génica y función entre las células MCF 10A y las células epiteliales normales de mama?
Las diferencias en la expresión génica y función entre las células MCF10A y las células epiteliales normales de mama se reflejan principalmente en los siguientes aspectos:
1. Patrón de expresión génica:
Las células MCF10A son similares en expresión génica a las células epiteliales mamarias primarias (HMEC), pero hay algunas diferencias significativas. Por ejemplo, las células MCF10A exhiben niveles más altos de expresión de ciertos genes, tales como IL-1 α, IL-1 β, CXCL8, IL-32, CXCL1, CXCL2 y CCL20 [7]. La regulación a la alza de estos genes puede reflejar los cambios en la expresión génica que ocurren en las células MCF10A durante el cultivo in vitro.
· Después del cultivo co con células de cáncer de mama, las células MCF10A mostraron un aumento significativo en los genes S100A8 y S100A9, mientras que la expresión de CDH1, CD24 y otros marcadores de diferenciación epitelial mamaria disminuyó [8]. Esto indica que el patrón de expresión génica de las células MCF10A cambia cuando interactúan con células cancerosas, afectando así su función.
2. Marcadores de célula madre/progenitora:
Las células MCF10A exhiben diferentes niveles de expresión de marcadores de célula madre/progenitora bajo diferentes condiciones de cultivo. Por ejemplo, en el cultivo 3D Matrigel, las células MCF10A perdieron marcadores de célula madre CD49f, CD44 y ALDH1A3, pero ganaron marcadores epiteliales CK8, CK18 y CK7 [2]. Esto indica que las células MCF10A pueden perder sus características de célula madre bajo condiciones específicas y adquirir más características de células epiteliales maduras.
3. Vía de señalización y función:
Después del tratamiento RLO, los niveles de expresión de p53, Caspasa-3, DMP1 y p21 aumentaron significativamente en las células MCF10A, mientras que el nivel de expresión de HER2 disminuyó [6]. Estos cambios indican que las células MCF10A experimentan ajustes en sus vías de señalización y funciones cuando son estimuladas por químicos específicos, afectando así la proliferación celular y apoptosis.
· Después del cultivo co con células de cáncer de mama, las células MCF10A mostraron desequilibrio significativo en varias vías relacionadas con el cáncer, incluyendo vía metabólica, adhesión celular, transducción de señales de factores de crecimiento y vía TP53 [8]. Estos cambios pueden reflejar la reprogramación funcional experimentada por las células MCF10A en el entorno del cáncer.
4. Morfología y estructura:
Las células MCF10A pueden reproducir estructuras similares a acinares y ductales en cultivo co o triple, exhibiendo un fenotipo más maduro y función que el cultivo de células individuales [9]. Sin embargo, a pesar de ser consideradas una línea celular epitelial "normal", las células MCF10A exhiben anomalías genéticas, carrying anomalías genéticas y epigenéticas asociadas con el cultivo in vitro a largo plazo [9].
5. Composición de proteínas de matriz nuclear:
· La línea celular MCF10A y sus células derivadas mostraron un fenotipo conteniendo proteínas de matriz nuclear encontradas en tejidos normales y de cáncer de mama [12]. Esto indica que las células MCF10A pueden representar un paso intermedio en la transformación del cáncer de mama, y los cambios de proteínas de matriz nuclear pueden servir como biomarcadores en la transformación del cáncer de mama.
Aunque las células MCF10A se utilizan a menudo como modelo para células epiteliales normales de mama, existen diferencias significativas aún en la expresión génica, características de célula madre, vías de señalización, morfología y composición de proteínas de matriz nuclear.
¿Cómo evaluar la efectividad de las células MCF 10A como modelo de investigación para el cáncer de mama?
Para evaluar la efectividad de las células MCF10A como modelo de investigación para el cáncer de mama, podemos analizarlo desde muchos aspectos, incluyendo sus características biológicas, expresión de marcadores moleculares, comportamiento celular y capacidad de simulación en diferentes etapas del progreso del cáncer de mama.
La línea celular MCF10A se deriva de tejido proliferativo benigno de mama, con un cariotipo estable casi diploide y modificaciones genéticas moderadas como pérdida del gen p16 [4]. Estas células exhiben características importantes del tejido mamario normal en cultivo tridimensional reconstruido de membrana basal (rBM), tales como proliferación, arresto del ciclo celular, polarización apical basal y finalmente apoptosis, formando el espacio pezón [4]. Estas características hacen que las células MCF10A sean un modelo ideal para estudiar la progresión maligna del cáncer de mama.
Las células MCF10A pueden expresar genes relacionados con cáncer de mama y producir marcadores moleculares relacionados con cáncer de mama [19]. Por ejemplo, los cambios biomoleculares inducidos por protones en células epiteliales de mama MCF-10A fueron evaluados usando espectroscopía infrarroja transformada de Fourier (µ - FT-IR), mostrando las diferentes contribuciones de componentes celulares de ADN, proteínas, lípidos y carbohidratos [19]. Además, los cambios genómicos de la serie de líneas celulares MCF10A en cultivo esférico tridimensional fueron analizados por tecnología de secuenciación de ARN, lo cual verificó la efectividad de este sistema como un modelo molecular preciso del progreso del cáncer de mama [15].
Las células MCF10A exhiben alta heterogeneidad y variabilidad en sistemas de cultivo tridimensionales, pero muestran alta heterogeneidad y variabilidad en cultivo in vitro [19]. A través de una serie de métodos de análisis de biología celular y molecular, tales como tinción SRB, marcado BrdU, Kit I de Detección de Apoptosis FITC Annexin V, etc., la expresión proteica, síntesis de ADN, apoptosis, invasión celular, formación de colonias, formación tumoral y diferenciación celular de las células MCF10A pueden ser evaluadas en detalle [18].
La serie de líneas celulares MCF10A proporciona una oportunidad única para estudiar la progresión maligna de manera molecular definida dentro de un contexto celular común. En comparación con las células MCF10A, las células MCF-10AT forman una estructura multipapilar en rBM tridimensional, mientras que las células MCF-10CA1a forman grandes agregados celulares altamente proliferativos en rBM tridimensional, con cambios en la estructura tisular y sin estructuras papilares [4]. Esto indica que las células pre-malignas han perdido el control de proliferación normal, pero retienen la polaridad celular normal y adhesión intercelular y celular a la membrana basal. Las células completamente malignas han perdido la capacidad de formar morfología pezón normal.
Las investigaciones muestran que la línea celular MCF10A muestra el aumento de la capacidad de proliferación y migración celular, así como la transformación de marcadores epiteliales a mesenquimales en el modelo de progresión del cáncer de mama [14]. Además, después de silenciar el gen Mettl3 utilizando tecnología CRISPR/Cas9, el nivel de ARNm de un gen candidato aumentó significativamente en la línea celular MCF10A, mientras que la capacidad de migración de otro gen candidato disminuyó significativamente [14]. Estos resultados confirmaron aún más la validez de la línea celular MCF10A como modelo de investigación para el cáncer de mama.
¿Cuáles son las aplicaciones de las células MCF 10A en la simulación del desarrollo mamario y procesos de enfermedad?
La aplicación de las células MCF10A en la simulación del desarrollo mamario y procesos de enfermedad es muy extensa, reflejada principalmente en los siguientes aspectos:
La línea celular MCF10A se utiliza ampliamente para estudiar el proceso de desarrollo del tejido mamario. Al construir modelos 3D, incluyendo estructuras ductales y acinares, que se forman gradualmente durante el proceso de cultivo, se simuló el proceso de desarrollo del tejido mamario [20]. Este modelo puede expresar marcadores glándulares mamarios y mostrar el proceso de desarrollo de las glándulas mamarias [20].
Las células MCF10A y sus sublíneas (tales como MCF10AnoT, MCF10AT, MCF10DCIS y MCF10CA1) se utilizan para estudiar diferentes etapas del cáncer de mama. Por ejemplo, las células MCF10A representan células epiteliales normales de mama, mientras que las células MCF10AT imitan las etapas tempranas de enfermedades mamarias proliferativas a través de la transformación del gen HRAS [22,23]. Además, las células MCF10CA1h y MCF10CA1a representan diferentes etapas de progresión del cáncer de mama, incluyendo tumores malignos y metástasis distantes [24].
La línea celular MCF10A también se utiliza para estudiar la vía de señalización de células de cáncer de mama. Por ejemplo, a través del enriquecimiento de péptidos fosforilados y análisis LC-MS, los investigadores pueden estudiar los cambios dinámicos de vías de señalización clave tales como MAPK-AKT-mTOR en el cáncer de mama [26].
Las células MCF10A contienen una subpoblación que expresa marcadores de célula madre/progenitora y pueden ser caracterizadas por su capacidad de autorrenovación a través de métodos de cultivo de blastocisto [2]. Aunque su tasa de formación de blastocistos es baja, las características de células madre mamarias pueden estudiarse aún más mediante el cribado de subpoblaciones específicas de marcadores [2].
Debido a la alta similitud entre las células MCF10A y las células epiteliales normales humanas, se utilizan ampliamente en estudios de toxicidad. Por ejemplo, estudiando los efectos del bifenol A y sus análogos sobre las células MCF10A [25].
La serie de líneas celulares MCF10 también jugó un papel importante en el estudio de la heterogeneidad del cáncer mamario ectópico espontáneo y carcinoma ductal de mama. Estos modelos proporcionan herramientas importantes para diagnóstico temprano, tratamiento y pronóstico del cáncer de mama [27].
¿Cuáles son las diferentes opiniones y resultados de investigación en la comunidad académica respecto a la controversia sobre las células MCF 10A?
Existen diferentes opiniones y resultados de investigación en la comunidad académica respecto a la controversia sobre las células MCF 10A. Aquí hay varias direcciones principales de investigación y hallazgos:
1. Capacidad de formación tumoral:
Capacidad de formación tumoral de las células MCF10A: Los estudios han mostrado que las células MCF10A tratadas con mutaciones aleatorias (tales como células MCF10A β) pueden formar tumores grandes y continuamente crecientes en ratas desnudas [21]. Sin embargo, otro estudio indicó que incluso en ratones inmunocomprometidos, las células MCF10A tratadas con Cd ^ 2+ fallaron en formar tumores [7]. Esto indica que las células MCF10A pueden exhibir diferentes capacidades de formación tumoral bajo diferentes condiciones.
2. Expresión génica y cambios genómicos:
Patrón de expresión génica: Los estudios han encontrado que las células MCF10A tienen un patrón de expresión génica similar al basal y son negativas para ER y PR [7]. Además, las células MCF10A mostraron conexiones intercelulares claras y depósito de membrana basal en cultivo tridimensional, pero su capacidad de proliferación fue limitada [4].
Cambios genómicos: El análisis de número de copias de datos del array Illumina Human Omni 2.5M SNP reveló diferencias significativas en la amplificación y pérdida génica entre las células MCF10A y las células MCF10CA1a [28]. Por ejemplo, en la línea celular MCF10A, hubo un aumento de 2374 genes codificantes de proteínas y una pérdida de 461 genes, mientras que en la línea celular MCF10CA1a, hubo un aumento de 1433 genes y una pérdida de 33 genes [28].
3. Sensibilidad a fármacos y respuesta quimioterapia:
Sensibilidad a quimioterapia: Los estudios han mostrado que las líneas celulares MCF10A y MCF10CA1a tienen la misma sensibilidad a quimioterapia con Docetaxel/paclitaxel, independientemente de la presencia de mutaciones en EGFR [28]. Esto indica que las células MCF10A tienen cierta sensibilidad a ciertos fármacos de quimioterapia.
4. Regulación del ciclo celular:
Regulación del ciclo celular: El estudio investigó el comportamiento de las células MCF10A bajo diferentes condiciones de reposo a través del análisis de imágenes de exposición por contraste de fase y fluorescencia, así como medición de proteínas relacionadas con el ciclo celular. Los resultados mostraron que cuando el nivel de proteína p21 era alto, el tiempo intermedio del ciclo celular (IMT) era más largo, indicando que p21 juega un papel importante en la regulación del ciclo celular [33].
5. Efectos de agentes de contraste en imágenes ecográficas:
El efecto de microburbujas ultrasónicas sobre las células MCF10A: Los estudios han mostrado que la microburbuja ultrasónica mejorada CNC SonoVue tiene poco efecto en la proliferación de las células MCF10A, indicando que su introducción no aumenta la citotoxicidad [29,32].
La controversia rodeando a las células MCF 10A se centra principalmente en su capacidad de formación tumoral, expresión génica y cambios genómicos, sensibilidad a fármacos, regulación del ciclo celular y los efectos de agentes de contraste ecográficos.
Referencias
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2. Evaluación de MCF10A como un modelo confiable para células epiteliales mamarias humanas normales.[PMID: 26147507]
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4. Células MCF-10A cada vez más transformadas tienen un fenotipo progresivamente similar al tumor en tridimensional. [PMID: 19291318]
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