Клетки HEK293: Крайъгълен камък в съвременните клетъчни изследвания и биотехнологии
Клетките от човешки ембрионален бъбрек 293(HEK293) са клетъчна линия от човешки ембрионален бъбрек, която е придобила широка популярност в научната общност поради своята универсалност и полезност в широк спектър от изследователски приложения. Клетъчната линия е създадена в началото на 70-те години на миналия век и оттогава се използва за разработване на ваксини, изследване на рака, тестване на лекарства и сигнална трансдукция. В тази публикация в блога ще бъдат разгледани всички аспекти на клетъчната линия HEK293, включително нейният произход, информация за култивирането, предимства и недостатъци, приложения и ресурси.
Клетки HEK293: Обща информация и произход
Какво представляват клетките HEK293?
Клетките HEK293 са човешка ембрионална бъбречна клетъчна линия, получена от бъбречната тъкан на елективно прекъснат човешки ембрион с неизвестно майчинство. Клетките са създадени от холандски биолог на име Алекс Ван дер Еб в началото на 70-те години на миналия век. По-късно те са обезсмъртени чрез трансформация със съкратен аденовирус 5 от изследователя Франк Греъм.
Първоначално трансформацията на клетките изглеждаше предизвикателство. Въпреки това, след много непрекъснати усилия, растежът на клетките се случи от изолиран единичен трансформиран клон [1]. Трансфекцията на клетката с аденовирус 5 доведе до включването на гените E1A и E1B в генома на клетката, което предотвратява клетъчната смърт и позволява обилното производство на протеини. Преди да бъдат имортализирани, феталните бъбречни клетки не са били адекватно характеризирани, така че точният им клетъчен тип не е известен.
Ембрионалните бъбреци са съставени от ендотелни, епителни и фибробластни клетки, така че клетките HEK 293 вероятно принадлежат към тези клетки. МРНК и генните продукти обаче предполагат, че те са невронни клетки. Възможно е добавянето на Ad5 да е променило клетъчния фенотип и генната експресия. Забавен факт: "293" в HEK293 се отнася до 293-ия експеримент, проведен от Греъм.
Забавен факт: "293" в HEK293 се отнася за 293-ия експеримент, проведен от Греъм.
Характеристики на клетките HEK293
- Морфология
- Размер на клетките
- Геном и плоидност (брой хромозоми)
Клетките HEK293 имат форма, която наподобява епителни клетки. Ембрионалните бъбреци са съставени главно от фибробластни, ендотелни и епителни клетки. Така клетките 293 приличат по форма на един от тези клетъчни типове.
Размерът на клетките HEK 293 е между 11 и 15 µm, което може да се повлияе от условията на култивиране. В културата клетките могат да изглеждат сплескани, когато се отглеждат върху повърхност, или закръглени в суспензия. Клетките HEK293 са хипотриплоидни и около 30 % от клетките HEK293 имат модална плоидност от 64 хромозоми, но някои клетки имат дори повече хромозоми. Клетките имат също така три копия на Х хромозомата и 4-килобазен фрагмент от аденовирус 5, интегриран в хромозома 19.
Сравнение на клетъчната линия HEK293 и HEK293T
От родителските клетки HEK 293 са получени много производни, като например често срещаните производни на 293 клетки HEK293T и HEK293F. Клетките HEK293T са едно от най-широко използваните производни и са създадени чрез включване на чувствителен към температурата мутант на SV40 Т-антиген в оригиналния геном на клетките HEK 293. Експресията на Т-антигена позволява репликация на плазмиди с произход на репликация SV40, когато се трансфектират в клетки 293-T, което води до повишено производство на рекомбинантни протеини [2]. За повече информация относно производните на HEK клетъчни линии, включително тяхното развитие и характеристики, вижте тази обзорна статия.
Основи на култивирането на HEK293 клетки: Ръководство стъпка по стъпка
|
Условия |
Информация |
|
Време за удвояване на популацията |
Времето за удвояване на клетъчната линия HEK293 варира от 24 до 45 часа, като средната стойност е 30 часа. |
|
Адхезивни или суспензионни култури |
Клетките HEK293 могат да се отглеждат както в адхезивна, така и в суспензионна форма. Адхезивните клетки растат като монослоеве, докато суспензионните култури растат като сфероиди. |
|
Плътност на посявката |
Разделете клетките при 80-90 % слятост по време на фазата на растеж. Отделете клетките, като използвате Accutase, и ги засейте с плътност от 1 до 4 x 104 клетки/cm2. Конфлуентен слой ще се образува за 4 дни при плътност на засяване от 1 x 104 клетки/cm2. |
|
Растежна среда |
Отглеждайте в минимално необходимата среда на Eagle (EMEM) с 2 mM L-глутамин и 10% фетален говежди серум (FBS). Сменяйте средата два пъти седмично. |
|
Условия на растеж (температура, CO2) |
Съхранявайте в овлажнен инкубатор при 37 °C с 5 % CO2 за оптимален растеж. |
|
Съхранение |
Съхранявайте в парна или течна фаза на течен азот за дългосрочно съхранение. Избягвайте да съхранявате при -80 °C във фризер, тъй като това може да повлияе на жизнеспособността на клетките. |
|
Процес на замразяване и среда |
Използвайте метод за бавно замразяване за най-добро запазване. Замразете в среда за замразяване CM-1 или CM-ACF, която се предлага от CLS. |
|
Процес на размразяване |
Размразете замразените клетки на водна баня при 37 °C за 1-2 минути, докато остане малка ледена бучка. Прехвърлете клетъчната суспензия в епруветка за центрофугиране, добавете предварително затоплена среда за растеж и центрофугирайте, за да отстраните компонентите на средата за замразяване. Ресуспендирайте клетъчната пелета в свежа среда и култивирайте при оптимални условия. |
|
Ниво на биологична безопасност |
Клетките HEK293 изискват работа с ниво на биологична безопасност 1. |
Закупуване на клетки HEK293 за вашите открития
За вашите новаторски изследвания вземете предвид нашите клетки HEK293, известни със своята гъвкавост в изследванията на генната експресия и разработването на ваксини, както и производни като HEK293T, HEK293 suspension-adapted, HEK293T/17, AAV-293 и 2V6.11. Открийте повече и подобрете експериментите си, като разгледате нашата продуктова гама тук.
Клетъчната линия HEK293 в научните изследвания и индустрията
Приложенията на клетките HEK293 са разнообразни и значими. Те често се използват като система за експресия и производство на рекомбинантни протеини. Поради човешкия им произход е по-вероятно протеините, произведени в тези клетки, да са подобни на естествените си човешки аналози по отношение на структурата и функцията, което е от решаващо значение за терапевтичните приложения.
Освен това клетките HEK293 често се използват за изучаване на функцията и регулацията на гените, тъй като те лесно приемат чужда ДНК, което ги прави отличен модел за генетични манипулации. Тези клетки също така играят решаваща роля в производството на аденовирусни вектори, които се използват в генната терапия и разработването на ваксини, включително бързото генериране на ваксини за COVID-19.
Производство на ваксини и протеини: Клетките HEK 293 са подходящи за широкомащабно производство на протеини и терапевтични ваксини. Клетъчната линия се използва допълнително за генериране на вирусни вектори, като например адено асоциирани и аденовирусни вектори. Напоследък клетките HEK293 се използват за производство на важен рекомбинантен протеин - еритропоетин (ЕПО).
Тестване на наркотици: Клетките HEK293 често се използват за тестване на токсичността на лекарства и природни продукти.
Изследване на рака: клетките 293 са туморогенни, а промените в експресията на важни гени могат да влошат туморогенезата в тази клетъчна линия. Поради това клетъчната линия 293 често се използва при изследвания на рака за разбиране на основните молекулярни механизми и разработване на лекарства.
Изследвания за трансфекция: Трансфекцията е процес на въвеждане на нуклеинови киселини в клетките, а клетките HEK293 са особено подходящи за този процес. Повече за тази тема е обяснено по-долу.
Ролята на HEK293 в производството на ваксини и протеини
При производството на ваксини клетките HEK293 са били от съществено значение за разработването на ваксини, базирани на аденовируси. Тяхната способност да растат в суспензионни култури позволява мащабируеми процеси, които са от основно значение за задоволяване на глобалните нужди от ваксини. Освен това техният човешки произход осигурява предимство пред други клетъчни линии, тъй като те могат да извършват посттранслационни модификации, подобни на човешките, което гарантира биологичната ефикасност на произведените ваксини.
Универсалността на клетките HEK293 се разпростира върху производството на сложни протеини, включително моноклонални антитела и биоподобни продукти, които се използват за лечение на рак, автоимунни заболявания и други състояния. Капацитетът им за прецизно сгъване и модифициране на протеини ги прави предпочитан избор в производството на рекомбинантни протеини.
Защо клетките HEK293 се използват за трансфекция?
Трансфекцията е процес на въвеждане на нуклеинови киселини в клетките, а клетките HEK293 са особено подходящи за този процес. Съществуват няколко причини, поради които клетките HEK293 са предпочитани за трансфекция:
- Висока ефективност на трансфекцията: Клетките HEK293 имат висока степен на усвояване на чужда ДНК, което може да се дължи на способността им да експресират определени вирусни гени, които улесняват навлизането на ДНК в клетката.
- Силен растеж: Тези клетки растат бързо и се поддържат сравнително лесно, което е от полза за експерименти, изискващи бързи и надеждни резултати.
- Адаптивност: Клетките HEK293 могат да се отглеждат при различни условия, включително адхезивни или суспензионни култури, което ги прави подходящи за широкомащабно производство на протеини.
- Човешка клетъчна линия: Като човешка клетъчна линия те осигуряват по-подходящ биологичен контекст за човешката биология, което е особено важно при терапевтични изследвания, при които отговорът в човешки клетки е предсказуем за резултатите in vivo.
- Универсалност: Те са в състояние да произвеждат протеини със сложни посттранслационни модификации - характеристика, която е от съществено значение за функционалността на много протеини, особено на терапевтичните антитела.
Протокол за субкултивиране на HEK293
Необходими реактиви
- 1Х фосфатно-буфериран физиологичен разтвор (PBS)
- 10% трипсин-PBS
- Модифицирана среда на Dulbecco's Eagle's Medium (DMEM)
Процедура
Подготовка на клетките
- Проверете клетките HEK под микроскоп, за да се уверите, че са около 90 % сляти.
- Почистете работната станция, като използвате асептични техники, и стерилизирайте аспиратора с UV светлина.
- Избършете работното място със 70% етанол.
- Загрейте предварително всички реактиви на водна баня с температура 37 °C.
Изчисляване на разделената фракция и количеството на семената
- Определете разделената фракция, обикновено между 1:5 и 1:20.
- Изчислете обема за пипетиране, като използвате формулата: Vp = (S)(Vd).
Обеми на средата и протоколи за разделяне
При клетъчните култури различните съдове изискват специфични обеми на средата и имат уникални зони за растеж. Например 6-ямкова пластина има растежна площ от 4,67 cm^2 на ямка и се нуждае от около 2,5 ml среда, докато 100 mm пластина има растежна площ от 55 cm^2 и се нуждае от 10 ml среда. Процесът на разделяне на клетките включва отстраняване на старата среда, измиване с PBS, инкубиране с Accutase, неутрализиране с DMEM, центрофугиране, ресуспендиране в нова среда и след това посяване върху нова плака. За подробни стъпки и съотношения за други съдове, като колби с размери 100 cm^2 и 150 mm, моля, направете справка в оригиналния източник.
Предимства и ограничения на клетъчната линия HEK293
Клетките HEK293 имат отличителни характеристики, които ги правят привлекателни за изследвания и производство на протеини.
Предимства
- Високо производство на рекомбинантни протеини: Клетките HEK293 могат да произвеждат големи количества рекомбинантни протеини със сложни посттранслационни модификации.
- Гъвкава трансфекция: Тези клетки са високо ефективни за изследвания на трансфекцията и могат да бъдат ефективно трансфектирани чрез различни физични и химични методи.
- Анализ на генната експресия: Благодарение на способността им за ефективно трансфектиране, клетките HEK293 могат да се използват както за преходен, така и за стабилен анализ на генната експресия.
- Възпроизводимост на резултатите: Клетките HEK293 предлагат последователни, надеждни и възпроизводими резултати, което ги прави популярен избор за изследователските лаборатории.
Недостатъци на клетъчната линия HEK293
- Бактериално замърсяване: Рискът от бактериално замърсяване е често срещано предизвикателство при култивирането на клетъчни линии, включително клетките HEK293. Бактериалните инфекции могат да променят рН на хранителната среда, да предизвикат помътняване и да повлияят на формата на клетките, периода на култивиране и генната експресия. За да се предотврати замърсяването, трябва стриктно да се поддържат асептични условия за култивиране на клетки.
- Вирусна инфекция: Клетките HEK293, както и други човешки клетъчни линии, са податливи на човешки вирусни заболявания. Тези инфекции могат да бъдат открити само чрез PCR тест и не са лесно забележими.
- Период на култивиране: Въпреки че клетъчната линия HEK293 е безсмъртна, продължителните периоди на култивиране могат постепенно да влошат здравето на клетките и да повлияят на генната експресия, възпроизводимостта и клетъчния растеж. За да се поддържа здрава култура, се препоръчва броят на пасажите да бъде под 20.
Преглед на ресурсите на HEK293: Протоколи, видеоклипове и др
Клетките HEK293 са широко използвана и добре проучена клетъчна линия, което води до появата на различни ресурси за тяхното поддържане и култивиране. Тук представяме някои ресурси за запознаване с протоколите за култивиране на HEK293 клетки:
- Разделяне и поддържане на HEK клетки: Образователен уебсайт с много информация за клетките HEK293. В него е описан протоколът за субкултивиране и засяване на тази клетъчна линия.
- Клетки HEK293: Тази връзка към уебсайта ще ви предостави цялата публикувана информация относно условията за култивиране на клетките, хранителните среди и протоколите за разделяне.
Видеоклипове, свързани с клетъчната линия HEK293
Много образователни видеоклипове са лесно достъпни относно протоколите за субкултивиране, клетъчно размножаване и трансфекция на клетките HEK293.
- Преходна експресия с използване на клетки 293: Този образователен видеоклип описва основната концепция за анализ на преходната експресия в клетки HEK293 с илюстрации.
- Разделяне на клетки HEK293: Това видео показва пълния протокол за субкултивиране на клетъчната линия HEK293.
Разгърнете потенциала на вашите изследвания с клетки HEK293! Ние сме ви осигурили цялата информация, която ви е необходима, за да започнете, така че защо да чакате? Направете разумния избор и поръчайте от нас още днес, за да изпитате ползите от използването на тази невероятна клетъчна линия във вашето изследване!
Често задавани въпроси за клетките HEK293
Клетките HEK293 са обект на широко използване в научните изследвания, което естествено поражда множество въпроси относно тяхното естество, произход и характеристики. По-долу разглеждаме някои от тези често задавани въпроси.
Списък на литературата
- Lin, Y.-C., и др., Динамика на генома на линията на човешкия ембрионален бъбрек 293 в отговор на манипулации в областта на клетъчната биология. Nature communications, 2014 г. 5(1): p. 4767.
- Tan, E., et al., HEK293 cell line as a platform to produce recombinant proteins and viral vectors (Клетъчната линия HEK293 като платформа за производство на рекомбинантни протеини и вирусни вектори). Frontiers in bioengineering and biotechnology (Граници на биоинженерството и биотехнологиите), 2021 г.: стр. 1288.
- Pulix, M., et al., Molecular characterization of HEK293 cells as emerging versatile cell factories (Молекулярно характеризиране на клетките HEK293 като нововъзникващи универсални клетъчни фабрики). Актуално мнение в областта на биотехнологиите, 2021 г. 71: p. 18-24.
- Alvim, R.G., I. Itabaiana Jr, and L.R. Castilho, Zika virus-like particles (VLPs): Стабилни клетъчни линии и непрекъснати перфузионни процеси като нова потенциална платформа за производство на ваксини. Vaccine, 2019 г. 37(47): p. 6970-6977.
- Schwarz, H., et al., Small-scale bioreactor supports high density HEK293 cell perfusion culture for the production of recombinant Erythropoietin (Маломащабен биореактор поддържа перфузионна култура с висока плътност на клетките HEK293 за производство на рекомбинантен еритропоетин). Journal of biotechnology, 2020. 309: p. 44-52.
- Liu, X., et al., Nanotoxic effects of silver nanoparticles on normal HEK-293 cells in comparison to cancer HeLa cell line (Нанотоксични ефекти на сребърни наночастици върху нормални клетки HEK-293 в сравнение с ракова клетъчна линия HeLa). Международно списание за наномедицина, 2021. 16: p. 753.
- Patra, B., et al., Piper betle: augmented synthesis of gold nanoparticles and its in-vitro cytotoxicity assessment on HeLa and HEK293 cells (Патра, Б. и др., Пипер бетле: увеличен синтез на златни наночастици и оценка на цитотоксичността им върху клетки HeLa и HEK293). Journal of Cluster Science, 2020 г. 31: p. 133-145.
- Stepanenko, A. and V. Dmitrenko, HEK293 in cell biology and cancer research: phenotype, karyotype, tumorigenicity, and stress-induced genome-phenotype evolution (HEK293 в клетъчната биология и изследванията на рака: фенотип, кариотип, туморогенност и предизвикана от стрес еволюция на генома и фенотипа). Ген, 2015 г. 569(2): p. 182-190.