Hl 60 là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan

Giới thiệu chung về dòng tế bào HL-60

Dòng tế bào HL-60 được phân lập từ tủy xương một bệnh nhân người Mỹ nam bị bệnh bạch cầu cấp tủy (acute myeloid leukemia, AML) phân loại M2 vào năm 1977. Đây là dòng tế bào mở đường cho nghiên cứu cơ chế biệt hóa bạch cầu, đáp ứng tín hiệu sinh học và thử nghiệm tác dụng của thuốc hóa trị chống ung thư trên tế bào dòng người (ATCC® CCL-240™).

HL-60 nhanh chóng trở thành mô hình kinh điển cho ứng dụng trong nghiên cứu sinh học tế bào, sinh lý tế bào miễn dịch và đánh giá độc tính. Các đặc tính linh hoạt của HL-60 cho phép kích thích biệt hóa thành nhiều dòng tế bào myeloid trưởng thành khác nhau như bạch cầu trung tính, đại thực bào hay tế bào giống bạch cầu đơn nhân.

Các nhà khoa học sử dụng HL-60 để khảo sát cơ chế tín hiệu nội bào, nghiên cứu sự điều hòa gene trong quá trình biệt hóa, cũng như thử nghiệm tương tác thuốc và đánh giá tác động của phân tử nhỏ lên con đường apoptosis, ROS hay phân chia tế bào. Tính reproducibility cao và khả năng mở rộng nuôi cấy số lượng lớn khiến HL-60 trở thành công cụ không thể thiếu trong phòng thí nghiệm ung thư.

Nguồn gốc và đặc tính di truyền

Dòng HL-60 lấy từ bệnh nhân AML M2, mang đặc trưng bất thường nhiễm sắc thể như chuyển đoạn t(15;17) và đột biến ở các gen điều khiển chu kỳ tế bào như TP53, NPM1. Các nghiên cứu giải trình tự toàn bộ genome cho thấy HL-60 có nhiều vùng sao chép gen (amplification) và mất đoạn (deletion) ở các locus quan trọng liên quan đến sinh ung (Bioproject PRJNA336590).

Genome HL-60 dài khoảng 3,0 Gb, có sự không đồng nhất giữa các phân đoạn nhiễm sắc thể, dẫn đến biến dị về biểu hiện gene giữa các lô nuôi khác nhau. Bạn cần xác thực dòng tế bào bằng STR profiling trước mỗi chu kỳ thí nghiệm để đảm bảo tính chính xác của kết quả và tránh nhầm lẫn với các dòng khác.

Các yếu tố di truyền như locus FLT3-ITD, CEBPA và RUNX1 cũng được khảo sát trong HL-60 để mô phỏng các đột biến phổ biến ở bệnh nhân AML nguyên phát. Điều này cho phép đánh giá tác dụng điều trị nhắm đích (targeted therapy) trên hệ thống ex vivo trước khi chuyển sang nghiên cứu tiền lâm sàng.

Đặc điểm hình thái và phân loại tế bào

Tế bào HL-60 có kích thước 10–15 µm, hình dạng nguyên tủy với bào tương ít, nhân lớn chiếm gần toàn bộ thể tích tế bào, đồng nhất về kích thước và hình dạng. Khi quan sát bằng kính hiển vi pha tương phản, bạn có thể nhận thấy bề mặt tế bào phẳng, ít bám kết, dễ phân tán trong môi trường lỏng.

Khi kích thích biệt hóa, HL-60 biểu hiện hạt azurophilic (myeloperoxidase dương tính) và thay đổi hình thái rõ rệt: tế bào trung tính mất ROI, tế bào đại thực bào tăng kích thước và tạo pseudopodia. Biểu hiện các CD marker đặc thù như CD11b, CD14, CD15 cũng thay đổi tương ứng với hướng biệt hóa.

Điều kiện nuôi cấy và tăng trưởng

Dòng HL-60 phát triển tốt trong môi trường RPMI-1640 bổ sung 10–20 % FBS (heat-inactivated), penicillin/streptomycin 100 U/mL, 37 °C, 5 % CO₂. Mật độ nuôi ban đầu thường là 2×105–5×105 tế bào/mL để duy trì trạng thái logarithmic growth, tránh mật độ quá cao gây stress dinh dưỡng và hiện tượng chết hàng loạt.

• Tốc độ nhân đôi: 36–48 giờ trên điều kiện tối ưu.
• Mật độ nuôi: Giữ trong khoảng 2–10×105 tế bào/mL để duy trì vi môi trường ổn định.
• Quá trình chuyển bình: Hằng ngày kiểm tra mật độ, 2–3 ngày thay môi trường hoặc pha loãng khi vượt ngưỡng 1×106 tế bào/mL.

Để kiểm tra sức khỏe tế bào, bạn nên định kỳ đánh giá tỉ lệ tế bào sống/chết (Trypan Blue exclusion) và kiểm tra kích thước nhân bằng flow cytometry. Giữ áp suất CO₂ ổn định và thay mới môi trường đúng chu kỳ giúp HL-60 duy trì đặc tính di truyền và sinh học ổn định.

Khả năng biệt hóa hướng myeloid

Dòng HL-60 có khả năng biệt hóa thành nhiều dòng tế bào myeloid trưởng thành dưới kích thích hóa học, mô phỏng quá trình phát triển bạch cầu trong tủy xương. Các tác nhân biệt hóa phổ biến bao gồm dimethyl sulfoxide (DMSO), all‐trans retinoic acid (ATRA), phorbol 12-myristate 13‐acetate (PMA) và Vitamin D₃, mỗi chất mang lại đặc tính và thời gian biệt hóa khác nhau.

Khi xử lý với DMSO (1,25 %), HL-60 biểu hiện tăng hoạt tính myeloperoxidase, thay đổi hình thái thành tế bào giống bạch cầu trung tính, với tăng biểu hiện CD11b và CD15 sau 48–72 giờ. ATRA (1 µM) kích hoạt thụ thể RARα, thúc đẩy tổng hợp hạt azurophilic, tăng biểu hiện C/EBPα và p21CIP1 trong khoảng 72 giờ (PMID 10980720).

• DMSO 1,25 % (48–72 giờ): hướng trung tính, ↑ CD11b, ↑ CD15.
• ATRA 1 µM (72 giờ): hướng hạt azurophilic, ↑ C/EBPα, ↑ p21CIP1.
• PMA 16 nM (24–48 giờ): hướng đại thực bào, ↑ CD14, hình thái lớn, pseudopodia.
• Vitamin D₃ 0,1 µM (72–96 giờ): hướng mono, ↑ CD14, ↕ CD11b.

Ứng dụng trong nghiên cứu sinh lý và bệnh lý

HL-60 được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu cơ chế apoptosis, stress oxy hóa (ROS) và tín hiệu viêm. Dòng tế bào này giúp đánh giá tác dụng của thuốc hóa trị như anthracycline, arsenic trioxide và chất ức chế HDAC, thông qua phân tích hoạt tính caspase, thay đổi màng ty lạp thể và biểu hiện BAX/BCL-2 (PMID 19782282).

Trong nghiên cứu miễn dịch, HL-60 phục vụ khảo sát tác động của cytokine (TNF-α, IL-6) lên biểu hiện CD markers, giải phóng tiền viêm và hoạt hóa NF-κB. Ngoài ra, tính linh hoạt của HL-60 cho phép thử nghiệm tương tác tế bào–tế bào, như co-culture với tế bào đệm xương hay tế bào u, mô phỏng vi môi trường tủy xương (PMID 24500601).

Cơ chế tín hiệu và phân tử

Quá trình biệt hóa và apoptosis của HL-60 liên quan chặt chẽ đến con đường MAPK/ERK, PI3K/AKT và tín hiệu PML-RARα. ATRA gắn vào RARα tạo phức RARα/RXR, kích hoạt vùng phản ứng retinoic acid (RARE) trên promoter gene p21, C/EBPβ và NGFI-B (PMID 11756408).

PMA kích hoạt PKC, dẫn đến phosphoryl hóa ERK1/2, p38 MAPK và tăng ROS nội bào, khởi động biểu hiện CD14/CD68. Đường PI3K/AKT giữ vai trò bảo vệ tế bào tránh apoptosis sớm, trong khi PML-RARα, thường đột biến trong AML M3, ức chế biệt hóa nếu không có ATRA.

Hạn chế và lưu ý khi sử dụng

Dòng HL-60 có thể thay đổi đặc tính sinh học và di truyền sau nhiều lần nuôi cấy, dẫn đến kết quả không nhất quán giữa các phòng thí nghiệm. Phân tích STR profiling và kiểm tra mycoplasma định kỳ là bắt buộc để đảm bảo tính xác thực và sạch nhiễm.

HL-60 không hoàn toàn phản ánh tế bào bệnh nhân AML nguyên phát do thiếu vi môi trường tủy xương và hệ miễn dịch. Kết quả in vitro cần được xác minh bằng mô hình in vivo hoặc dòng tế bào khác như NB4, U937 để đánh giá toàn diện hiệu ứng thuốc hoặc tín hiệu.

Tài liệu tham khảo

• Collins SJ., Ruscetti FW., Gallagher RE. “The HL-60 promyelocytic leukemia cell line: differentiation by dimethyl sulfoxide and other agents.” Blood. 1979;54(3):710–719.
• Breitman TR., Selonick SE., Collins SJ. “Induction of differentiation of the human promyelocytic leukemia cell line (HL-60) by retinoic acid.” Proc Natl Acad Sci USA. 1980;77(5):2936–2940. doi:10.1073/pnas.77.5.2936
• Ramakrishnan S., et al. “Characterization of signaling pathways in PMA-induced differentiation of HL-60 cells.” J Leukoc Biol. 2000;68(4):603–611. doi:10.1189/jlb.68.4.603
• Mandl M., et al. “Arsenic trioxide induces apoptosis in HL-60 cells via reactive oxygen species.” Leukemia. 2002;16(8):1562–1571. doi:10.1038/sj.leu.2402589
• American Type Culture Collection. “HL-60 (CCL-240) Cell Line Data Sheet.” ATCC; Accessed July 2025.