Публикувано: 2023 г. | Последно актуализирано: май 2026 г.

Клетки HEK293: крайъгълен камък в съвременните клетъчни изследвания и биотехнологиите

Клетките от човешки ембрионален бъбрек 293 (HEK293) са клетъчна линия от човешки ембрионален бъбрек, която е придобила широка популярност в научната общност благодарение на 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, изследвания в областта на рака, тестване на лекарства и сигнална трансдукция. В тази публикация в блога ще разгледаме всички аспекти на клетъчната линия HEK293, включително нейния произход, информация за култивирането, предимства и недостатъци, приложения и ресурси.

Клетки HEK293: Обща информация и произход

Какво представляват клетките HEK293?

Клетките HEK293 са клетъчна линия от човешки ембрионални бъбречни клетки, получени от бъбречната тъкан на човешки ембрион, прекъснат по избор, с неизвестно родителство. Клетките са създадени от холандския биолог Алекс Ван дер Еб в началото на 70-те години на миналия век. По-късно те са били иммортализирани чрез трансформация с тримтиран аденовирус 5 от изследователя Франк Греъм.

Първоначално трансформацията на клетките изглеждаше трудна задача. След много продължителни усилия обаче се наблюдава растеж на клетките от изолиран единичен трансформиран клон [1]. Трансфекцията на клетката с аденовирус 5 е довела до включването на гените E1A и E1B в генома на клетката, което предотвратява клетъчната смърт и позволява изобилно производство на протеини. Преди безсмъртността феталните бъбречни клетки не са били адекватно характеризирани, така че точният им клетъчен тип е неизвестен.

Ембрионалните бъбреци се състоят от ендотелни, епителни и фибробластни клетки, така че HEK 293 клетките вероятно принадлежат към тези клетки. Въпреки това, мРНК и генните продукти предполагат, че те са невронни клетки. Възможно е добавянето на Ad5 да е променило клетъчния фенотип и генната експресия. Интересен факт: „293“ в HEK293 се отнася до 293-тия експеримент, проведен от Греъм.

Интересен факт: „293“ в HEK293 се отнася до 293-тия експеримент, проведен от Греъм.

Характеристики на HEK293 клетките

• Морфология
• Размер на клетките
• Геном и плоидност (брой хромозоми)

Клетките HEK293 имат форма, която наподобява епителните клетки. Ембрионалните бъбреци се състоят главно от фибробласти, ендотелни и епителни клетки. По този начин клетките 293 наподобяват по форма един от тези типове клетки.

Размерът на клетките HEK 293 варира между 11 и 15 µm, като това може да зависи от условията на култивиране. При култивиране клетките могат да изглеждат сплескани, когато се отглеждат върху повърхност, или закръглени, когато са в суспензия. Клетките HEK293 са хипотриплоидни и около 30% от тях имат модална плоидност от 64 хромозоми, но някои клетки имат дори повече хромозоми. Клетките имат също три копия на Х хромозомата и фрагмент от 4 килобазови двойки от аденовирус 5, интегриран в хромозома 19.

Сравнение на клетъчната линия HEK293 и HEK293T

Много производни са получени от родителските HEK 293 клетки, като например често срещаните 293 клетъчни производни HEK293T и HEK293F клетки. Клетките HEK293T са един от най-широко използваните деривати и са създадени чрез вграждане на температурно-чувствителен мутант на Т-антигена на SV40 в оригиналния геном на клетките HEK 293. Експресията на Т-антигена позволява репликацията на плазмиди с произход на репликация SV40 при трансфекция в 293-T клетки, което води до повишено производство на рекомбинантни протеини [2]. За повече информация относно производните на клетъчната линия HEK, включително тяхното развитие и характеристики, вижте тази обзорна статия.

Основи на култивирането на HEK293 клетки: 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 засяване

Разделете клетките при 80-90% конфлуентност по време на фазата на растеж. Отделете клетките с помощта на Accutase и ги засейте с плътност от 1 до 4 x 104 клетки/cm2. При плътност на засяване от 1 x 104 клетки/cm2 ще се образува конфлуентен слой за 4 дни.

Среда за растеж

Отглеждайте в минимална есенциална среда на Игъл (EMEM) с 2 mM L-глутамин и 10% фетално телешко серум (FBS). Сменяйте средата два пъти седмично.

Условия за растеж (температура, CO2)

За оптимален растеж се съхранява в овлажнен инкубатор при 37 °C с 5% CO2.

Съхранение

Съхранявайте във фракцията на пари или в течна фаза на течен азот за дългосрочно съхранение. Избягвайте съхранение във фризер при -80 °C, тъй като това може да повлияе на жизнеспособността на клетките.

Процес на замразяване и среда

За най-добро съхранение използвайте метод на бавно замразяване. Замразявайте в среда за замразяване CM-1 или CM-ACF, предлагана от CLS.

Процес на размразяване

Размразете замразените клетки във водна баня при 37 °C за 1-2 минути, докато остане малък леден буцик. Прехвърлете клетъчната суспензия в центрофужна епруветка и добавете предварително затоплена среда за растеж и центрофугирайте, за да елиминирате компонентите на средата за замразяване. Ресуспендирайте клетъчния пелетен остатък в свежа среда и култивирайте при оптимални условия.

Ниво на биологична безопасност

Клетките HEK293 изискват работа при ниво на биологична безопасност 1.

Закупете HEK293 клетки за вашите научни открития

За вашите новаторски изследвания, обмислете нашите HEK293 клетки, известни със своята гъвкавост в проучванията на генната експресия и разработването на ваксини, както и техните производни като HEK293T, HEK293, адаптирани за суспензия, HEK293T/17, AAV-293 и 2V6.11. Научете повече и подобрете вашите експерименти, като разгледате нашата продуктова гама тук.

Клетъчната линия HEK293 в научните изследвания и промишлеността

Приложенията на HEK293 клетките са разнообразни и значими. Те често се използват като система за експресия и производство на рекомбинантни протеини. Поради човешкия си произход, протеините, произведени в тези клетки, са по-вероятно да бъдат сходни с естествените си човешки аналози по отношение на структура и функция, което е от решаващо значение за терапевтичните приложения.

Освен това, HEK293 клетките често се използват в проучването на генната функция и регулация, тъй като лесно усвояват чужда ДНК, което ги прави отличен модел за генетична манипулация. Тези клетки също така играят критична роля в производството на аденовирусни вектори, които се използват в генната терапия и разработването на ваксини, включително бързото създаване на ваксини за COVID-19.

Производство на ваксини и протеини: Клетките HEK 293 са подходящи за производство на протеини и терапевтични ваксини в голям мащаб. Клетъчната линия се използва и за генериране на вирусни вектори, като аденоасоциирани и аденовирусни вектори. Наскоро HEK293 клетките бяха използвани за производството на важен рекомбинантен протеин – еритропоетин (EPO).

Тестване на лекарства: Клетките HEK293 често се използват за тестване на токсичността на лекарства и природни продукти.

Изследвания на рака: Клетките 293 са туморогенни и важни промени в генната експресия могат да утежнят туморогенезата в тази клетъчна линия. Следователно клетъчната линия 293 често се използва в изследвания на рака за разбиране на основните молекулярни механизми и разработване на лекарства.

Изследвания на трансфекцията: Трансфекцията е процесът на въвеждане на нуклеинови киселини в клетките, а HEK293 клетките са особено подходящи за този процес. Повече по тази тема е обяснено по-долу.

Ролята на HEK293 в производството на ваксини и протеини

При производството на ваксини клетките HEK293 са играли ключова роля в разработването на ваксини на базата на аденовируси. Тяхната способност да растат в суспензионни култури позволява мащабируеми процеси, които са от решаващо значение за задоволяване на глобалното търсене на ваксини. Освен това, техният човешки произход им дава 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 HEK293 клетките се простира до производството на сложни протеини, включително моноклонални антитела и биосимиляри, които се използват при лечението на рак, автоимунни заболявания и други състояния. Тяхната способност да сгъват и модифицират протеини с висока точност ги прави предпочитан избор в индустрията за производство на рекомбинантни протеини.

Защо HEK293 клетките се използват за трансфекция?

Трансфекцията е процесът на въвеждане на нуклеинови киселини в клетките, а HEK293 клетките са особено подходящи за този процес. Има няколко причини, поради които HEK293 клетките са предпочитани за трансфекция:

1. 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 проникването на ДНК в клетката.
2. Силен растеж: Тези клетки растат бързо и са относително лесни за поддържане, което е от полза за експерименти, изискващи бързи и надеждни резултати.
3. Адаптивност: Клетките HEK293 могат да се отглеждат в различни условия, включително адхезивни или суспензионни култури, което ги прави подходящи за производство на протеини в голям мащаб.
4. Човешка клетъчна линия: Като човешка клетъчна линия, те осигуряват по-релевантен биологичен контекст за човешката биология, което е особено важно в терапевтичните изследвания, където реакцията в човешките клетки е показателна за резултатите in vivo.
5. Универсалност: Те са способни да произвеждат протеини със сложни посттранслационни модификации, характеристика, която е от съществено значение за функционалността на много протеини, особено на терапевтичните антитела. 

Протокол за субкултура на HEK293

Необходими реагенти

1. 1X фосфатен буферен разтвор (PBS)
2. 10% трипсин-PBS
3. Модифицирана среда на Дълбеко (DMEM)

Процедура

Подготовка на клетките

1. Проверете HEK клетките под микроскоп, за да се уверите, че са около 90% конфлуентни.
2. Почистете работната станция, като използвате асептични техники, и стерилизирайте аспирационната камера с UV светлина.
3. Избършете работната повърхност с 70% етанол.
4. Предварително загрейте всички реагенти във водна баня при 37 °C.

Изчисляване на фракцията на разделяне и количеството засяване

1. Определете фракцията на разделяне, обикновено между 1:5 и 1:20.
2. Изчислете обема за пипетиране, като използвате формулата: Vp = (S)(Vd).

Обем на средата и протоколи за разделяне

За клетъчна култура различните съдове изискват специфични обеми на средата и имат уникални площи за растеж. Например, плака с 6 гнезда има площ за растеж от 4,67 cm^2 на гнездо и се нуждае от около 2,5 mL среда, докато плака с диаметър 100 mm има площ за растеж от 55 cm^2, изискваща 10 mL среда. Процесът на разделяне на клетките включва отстраняване на старата среда, промиване с PBS, инкубиране с Accutase, неутрализиране с DMEM, центрофугиране, ресуспендиране в нова среда и след това засяване върху нова плака. За подробни стъпки и съотношения за други съдове, като колби с площ 100 cm² и 150-милиметрови плаки, моля, вижте оригиналния източник.

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.