Δημοσίευση: 2023 | Τελευταία αναθεώρηση: Μάιος 2026

Κύτταρα HEK293: Ο ακρογωνιαίος λίθος της σύγχρονης κυτταρικής έρευνας και της βιοτεχνολογίας

Τα κύτταρα ανθρώπινου εμβρυϊκού νεφρού 293 (HEK293) είναι μια σειρά κυττάρων ανθρώπινου εμβρυϊκού νεφρού που έχει αποκτήσει μεγάλη δημοτικότητα στην επιστημονική κοινότητα λόγω της ευελιξίας και της χρησιμότητάς τους σε ένα ευρύ φάσμα ερευνητικών εφαρμογών. Η κυτταρική σειρά δημιουργήθηκε στις αρχές της δεκαετίας του 1970 και έκτοτε χρησιμοποιείται για την ανάπτυξη εμβολίων, την έρευνα για τον καρκίνο, τη δοκιμή φαρμάκων και τη μεταγωγή σήματος. Αυτή η ανάρτηση στο blog θα διερευνήσει όλες τις πτυχές της κυτταρικής σειράς HEK293, συμπεριλαμβανομένης της προέλευσής της, των πληροφοριών καλλιέργειας, των πλεονεκτημάτων και των μειονεκτημάτων, των εφαρμογών και των πόρων.

Κύτταρα HEK293: Γενικές πληροφορίες και προέλευση

Τι είναι τα κύτταρα HEK293;

Τα κύτταρα HEK293 είναι μια σειρά ανθρώπινων εμβρυϊκών νεφρικών κυττάρων που προέρχονται από τον νεφρικό ιστό ενός ανθρώπινου εμβρύου άγνωστης καταγωγής, το οποίο υποβλήθηκε σε εκλεκτική άμβλωση. Τα κύτταρα δημιουργήθηκαν από τον Ολλανδό βιολόγο Alex Van der Eb στις αρχές της δεκαετίας του 1970. Αργότερα, αθανατίστηκαν μέσω μετασχηματισμού με έναν περικομμένο αδενοϊό 5 από τον ερευνητή Frank Graham.

Αρχικά, η μετασχηματισμός των κυττάρων φαινόταν δύσκολη. Ωστόσο, μετά από πολλές συνεχείς προσπάθειες, η κυτταρική ανάπτυξη πραγματοποιήθηκε από έναν απομονωμένο μεμονωμένο μετασχηματισμένο κλώνο [1]. Η μεταμόλυνση του κυττάρου με τον αδενοϊό 5 οδήγησε στην ενσωμάτωση των γονιδίων E1A και E1B στο γονιδίωμα του κυττάρου, γεγονός που αποτρέπει τον κυτταρικό θάνατο και επιτρέπει την άφθονη παραγωγή πρωτεϊνών. Πριν από την αθανατοποίηση, τα εμβρυϊκά νεφρικά κύτταρα δεν είχαν χαρακτηριστεί επαρκώς, οπότε ο ακριβής τύπος των κυττάρων αυτών είναι άγνωστος.

Οι εμβρυϊκοί νεφροί αποτελούνται από ενδοθηλιακά, επιθηλιακά και ινοβλαστικά κύτταρα, οπότε τα κύτταρα HEK 293 πιθανώς ανήκουν σε αυτά τα κύτταρα. Ωστόσο, το mRNA και τα προϊόντα των γονιδίων υποδηλώνουν ότι είναι νευρωνικά κύτταρα. Είναι πιθανό η προσθήκη του Ad5 να αλλοίωσε τον κυτταρικό φαινότυπο και την έκφραση των γονιδίων. Ενδιαφέρουσα πληροφορία: Το «293» στο HEK293 αναφέρεται στο 293ο πείραμα που πραγματοποίησε ο Graham.

Ενδιαφέρουσα πληροφορία: Το «293» στο HEK293 αναφέρεται στο 293ο πείραμα που πραγματοποίησε ο Graham.

Χαρακτηριστικά των κυττάρων HEK293

• Μορφολογία
• Μέγεθος κυττάρου
• Γονιδίωμα και πλουσιότητα (αριθμός χρωμοσωμάτων)

Τα κύτταρα HEK293 έχουν σχήμα που μοιάζει με αυτό των επιθηλιακών κυττάρων. Οι εμβρυϊκοί νεφροί αποτελούνται κυρίως από ινοβλάστες, ενδοθηλιακά και επιθηλιακά κύτταρα. Έτσι, τα κύτταρα 293 μοιάζουν σε σχήμα με έναν από αυτούς τους τύπους κυττάρων.

Το μέγεθος των κυττάρων HEK 293 κυμαίνεται μεταξύ 11 και 15 µm, το οποίο μπορεί να επηρεαστεί από τις συνθήκες καλλιέργειας. Στην καλλιέργεια, τα κύτταρα μπορεί να εμφανίζονται πεπλατυσμένα όταν αναπτύσσονται σε επιφάνεια ή στρογγυλεμένα όταν βρίσκονται σε εναιώρημα. Τα κύτταρα HEK293 είναι υποτριπλοειδή και περίπου το 30% των κυττάρων HEK293 έχει μια τυπική πλουσιότητα 64 χρωμοσωμάτων, αλλά ορισμένα κύτταρα έχουν ακόμη περισσότερα χρωμοσώματα. Τα κύτταρα έχουν επίσης τρία αντίγραφα του χρωμοσώματος Χ και ένα θραύσμα 4 χιλιοβάσεων ζεύγους του αδενοϊού 5 ενσωματωμένο στο χρωμόσωμα 19.

Σύγκριση της κυτταρικής σειράς HEK293 με την HEK293T

Πολλά παράγωγα έχουν προέλθει από τα γονικά κύτταρα HEK 293, όπως τα κοινά παράγωγα κυττάρων 293, τα κύτταρα HEK293T και HEK293F. Τα κύτταρα HEK293T είναι ένα από τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα παράγωγα και δημιουργήθηκαν με την ενσωμάτωση ενός θερμοευαίσθητου μεταλλάγματος του Τ-αντιγόνου SV40 στο αρχικό γονιδίωμα των κυττάρων HEK 293. Η έκφραση του Τ-αντιγόνου επιτρέπει την αναπαραγωγή πλασμιδίων με προέλευση αναπαραγωγής SV40 όταν μεταφέρονται σε κύτταρα 293-T, οδηγώντας σε αυξημένη παραγωγή ανασυνδυασμένων πρωτεϊνών [2]. Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τα παράγωγα της κυτταρικής σειράς HEK, συμπεριλαμβανομένης της ανάπτυξής τους και των χαρακτηριστικών τους, ανατρέξτε σε αυτό το άρθρο ανασκόπησης.

Βασικές αρχές της καλλιέργειας κυττάρων HEK293: Ένας οδηγός βήμα προς βήμα

Συνθήκες

Πληροφορίες

Χρόνος διπλασιασμού πληθυσμού

Ο χρόνος διπλασιασμού της κυτταρικής σειράς HEK293 κυμαίνεται από 24 έως 45 ώρες, με μέσο όρο τις 30 ώρες.

Καλλιέργειες προσκόλλησης ή εναιωρήματος

Τα κύτταρα HEK293 μπορούν να αναπτυχθούν τόσο σε προσκολλημένη όσο και σε εναιωρημένη μορφή. Τα προσκολλημένα κύτταρα αναπτύσσονται ως μονοστρωματικές καλλιέργειες, ενώ οι καλλιέργειες εναιωρήματος αναπτύσσονται ως σφαιροειδή.

Πυκνότητα σποράς

Διαχωρίστε τα κύτταρα σε 80-90% συγκέντρωση κατά τη φάση ανάπτυξης. Αποκολλήστε τα κύτταρα χρησιμοποιώντας Accutase και σπέρνετε σε πυκνότητα 1 έως 4 x 104 κύτταρα/cm2. Ένα συγκεντρωμένο στρώμα θα σχηματιστεί σε 4 ημέρες σε πυκνότητα σποράς 1 x 104 κύτταρα/cm2.

Μέσο ανάπτυξης

Αναπτύξτε τα κύτταρα σε Eagle's Minimum Essential Medium (EMEM) με 2 mM L-γλουταμίνη και 10% εμβρυϊκό βόειο ορό (FBS). Αλλάξτε το μέσο δύο φορές την εβδομάδα.

Συνθήκες ανάπτυξης (θερμοκρασία, CO2)

Διατηρήστε σε υγραντικό επωαστήρα στους 37 °C με παροχή 5% CO2 για βέλτιστη ανάπτυξη.

Αποθήκευση

Αποθηκεύστε σε ατμοσφαιρική ή υγρή φάση υγρού αζώτου για μακροχρόνια συντήρηση. Αποφύγετε την αποθήκευση σε καταψύκτη στους -80 °C, καθώς αυτό μπορεί να επηρεάσει τη βιωσιμότητα των κυττάρων.

Διαδικασία κατάψυξης και μέσο

Χρησιμοποιήστε μέθοδο αργής κατάψυξης για βέλτιστη συντήρηση. Καταψύξτε σε μέσο κατάψυξης CM-1 ή CM-ACF που διατίθεται από την CLS.

Διαδικασία απόψυξης

Αποψύξτε τα κατεψυγμένα κύτταρα σε υδατόλουτρο στους 37 °C για 1-2 λεπτά, έως ότου παραμείνει ένα μικρό κομμάτι πάγου. Μεταφέρετε το κυτταρικό εναιώρημα σε σωληνάριο φυγοκέντρησης και προσθέστε προθερμασμένο μέσο ανάπτυξης και φυγοκεντρήστε για να απομακρύνετε τα συστατικά του μέσου κατάψυξης. Επαναδιαλύστε το κυτταρικό ίζημα σε φρέσκο μέσο και καλλιεργήστε υπό βέλτιστες συνθήκες.

Επίπεδο βιοασφάλειας

Τα κύτταρα HEK293 απαιτούν χειρισμό επιπέδου βιοασφάλειας 1.

Αγοράστε κύτταρα HEK293 για τις ανακαλύψεις σας

Για την πρωτοποριακή σας έρευνα, εξετάστε τα κύτταρα HEK293 μας, γνωστά για την ευελιξία τους σε μελέτες γονιδιακής έκφρασης και ανάπτυξη εμβολίων, καθώς και τα παράγωγά τους, όπως τα HEK293T, HEK293 προσαρμοσμένα σε εναιώρημα, HEK293T/17, AAV-293 και 2V6.11. Ανακαλύψτε περισσότερα και βελτιώστε τα πειράματά σας εξερευνώντας τη γκάμα των προϊόντων μας εδώ.

Η κυτταρική σειρά HEK293 στην έρευνα και τη βιομηχανία

Οι εφαρμογές των κυττάρων HEK293 είναι ποικίλες και σημαντικές. Χρησιμοποιούνται συχνά ως σύστημα για την έκφραση και την παραγωγή ανασυνδυασμένων πρωτεϊνών. Λόγω της ανθρώπινης προέλευσής τους, οι πρωτεΐνες που παράγονται σε αυτά τα κύτταρα είναι πιο πιθανό να είναι παρόμοιες με τις φυσικές ανθρώπινες αντίστοιχές τους όσον αφορά τη δομή και τη λειτουργία, κάτι που είναι κρίσιμο για θεραπευτικές εφαρμογές.

Επιπλέον, τα κύτταρα HEK293 χρησιμοποιούνται συχνά στη μελέτη της λειτουργίας και της ρύθμισης των γονιδίων, καθώς απορροφούν εύκολα ξένο DNA, γεγονός που τα καθιστά ένα εξαιρετικό μοντέλο για γενετική χειραγώγηση. Αυτά τα κύτταρα διαδραματίζουν επίσης κρίσιμο ρόλο στην παραγωγή αδενοϊικών φορέων, οι οποίοι χρησιμοποιούνται στη γονιδιακή θεραπεία και στην ανάπτυξη εμβολίων, συμπεριλαμβανομένης της ταχείας παραγωγής εμβολίων για την COVID-19.

Παραγωγή εμβολίων και πρωτεϊνών: Τα κύτταρα HEK 293 είναι κατάλληλα για την παραγωγή πρωτεϊνών και θεραπευτικών εμβολίων σε μεγάλη κλίμακα. Η κυτταρική σειρά χρησιμοποιείται επίσης για τη δημιουργία ιικών φορέων, όπως αδενοσυνδεδεμένων και αδενοϊικών φορέων. Πρόσφατα, τα κύτταρα HEK293 έχουν χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή μιας κρίσιμης ανασυνδυασμένης πρωτεΐνης, της ερυθροποιητίνης (EPO).

Δοκιμές φαρμάκων: Τα κύτταρα HEK293 χρησιμοποιούνται συχνά για τη δοκιμή της τοξικότητας φαρμάκων και φυσικών προϊόντων.

Έρευνα για τον καρκίνο: Τα κύτταρα 293 είναι ογκογόνα και κρίσιμες αλλαγές στην έκφραση γονιδίων μπορούν να επιδεινώσουν την ογκογένεση σε αυτή τη κυτταρική σειρά. Ως εκ τούτου, η κυτταρική σειρά 293 χρησιμοποιείται συχνά σε μελέτες για τον καρκίνο με σκοπό την κατανόηση των υποκείμενων μοριακών μηχανισμών και την ανάπτυξη φαρμάκων.

Μελέτες μεταφοράς: Η μεταφορά είναι η διαδικασία εισαγωγής νουκλεϊκών οξέων στα κύτταρα, και τα κύτταρα HEK293 είναι ιδιαίτερα ευνοϊκά για αυτή τη διαδικασία. Περισσότερες πληροφορίες για αυτό το θέμα εξηγούνται παρακάτω.

Ο ρόλος των HEK293 στην παραγωγή εμβολίων και πρωτεϊνών

Στην παραγωγή εμβολίων, τα κύτταρα HEK293 έχουν διαδραματίσει καθοριστικό ρόλο στην ανάπτυξη εμβολίων με βάση τον αδενοϊό. Η ικανότητά τους να αναπτύσσονται σε καλλιέργειες εναιωρήματος επιτρέπει την κλιμάκωση των διαδικασιών, κάτι που είναι ζωτικής σημασίας για την κάλυψη της παγκόσμιας ζήτησης εμβολίων. Επιπλέον, η ανθρώπινη προέλευσή τους προσφέρει πλεονέκτημα έναντι άλλων κυτταρικών σειρών, καθώς μπορούν να πραγματοποιήσουν μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις παρόμοιες με αυτές του ανθρώπου, εξασφαλίζοντας τη βιολογική αποτελεσματικότητα των παραγόμενων εμβολίων.

Η ευελιξία των κυττάρων HEK293 επεκτείνεται στην παραγωγή σύνθετων πρωτεϊνών, συμπεριλαμβανομένων των μονοκλωνικών αντισωμάτων και των βιοομοειδών, τα οποία χρησιμοποιούνται στη θεραπεία του καρκίνου, των αυτοάνοσων ασθενειών και άλλων παθήσεων. Η ικανότητά τους να αναδιπλώνουν και να τροποποιούν με ακρίβεια τις πρωτεΐνες τα καθιστά την προτιμώμενη επιλογή στη βιομηχανία παραγωγής ανασυνδυασμένων πρωτεϊνών.

Γιατί χρησιμοποιούνται τα κύτταρα HEK293 για τη μεταμόλυνση;

Η μεταμόλυνση είναι η διαδικασία εισαγωγής νουκλεϊκών οξέων σε κύτταρα, και τα κύτταρα HEK293 είναι ιδιαίτερα ευνοϊκά για αυτή τη διαδικασία. Υπάρχουν διάφοροι λόγοι για τους οποίους τα κύτταρα HEK293 προτιμώνται για μεταμόλυνση:

1. Υψηλή απόδοση μεταφοράς: Τα κύτταρα HEK293 έχουν υψηλό ρυθμό πρόσληψης ξένου DNA, κάτι που μπορεί να αποδοθεί στην ικανότητά τους να εκφράζουν ορισμένα ιικά γονίδια που διευκολύνουν την είσοδο του DNA στο κύτταρο.
2. Ισχυρή ανάπτυξη: Αυτά τα κύτταρα αναπτύσσονται γρήγορα και είναι σχετικά εύκολο να διατηρηθούν, κάτι που είναι ευεργετικό για πειράματα που απαιτούν γρήγορα και αξιόπιστα αποτελέσματα.
3. Προσαρμοστικότητα: Τα κύτταρα HEK293 μπορούν να αναπτυχθούν σε διάφορες συνθήκες, συμπεριλαμβανομένων των προσκολλητικών ή των καλλιεργειών εν αιώρηση, γεγονός που τα καθιστά κατάλληλα για παραγωγή πρωτεϊνών μεγάλης κλίμακας.
4. Ανθρώπινη κυτταρική σειρά: Ως ανθρώπινη κυτταρική σειρά, παρέχουν πιο σχετικό βιολογικό πλαίσιο για την ανθρώπινη βιολογία, κάτι που είναι ιδιαίτερα σημαντικό στην θεραπευτική έρευνα, όπου η απόκριση στα ανθρώπινα κύτταρα είναι προγνωστική των αποτελεσμάτων in vivo.
5. Ευελιξία: Είναι ικανά να παράγουν πρωτεΐνες με σύνθετες μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις, ένα χαρακτηριστικό που είναι απαραίτητο για τη λειτουργικότητα πολλών πρωτεϊνών, ειδικά των θεραπευτικών αντισωμάτων. 

Πρωτόκολλο υποκαλλιέργειας HEK293

Απαιτούμενα αντιδραστήρια

1. 1X Φωσφορικό ρυθμιστικό διάλυμα (PBS)
2. 10% Τρυψίνη-PBS
3. Τροποποιημένο μέσο Eagle του Dulbecco (DMEM)

Διαδικασία

Προετοιμασία κυττάρων

1. Ελέγξτε τα κύτταρα HEK κάτω από μικροσκόπιο για να βεβαιωθείτε ότι είναι περίπου 90% συγκεντρωμένα.
2. Καθαρίστε τον πάγκο εργασίας χρησιμοποιώντας τεχνικές ασηψίας και αποστειρώστε τον απαγωγό καπνών με υπεριώδη ακτινοβολία.
3. Σκουπίστε τον χώρο εργασίας με αιθανόλη 70%.
4. Προθερμάνετε όλα τα αντιδραστήρια σε υδατόλουτρο στους 37°C.

Υπολογισμός του κλάσματος διαχωρισμού και της ποσότητας σπόρων

1. Προσδιορίστε το κλάσμα διαχωρισμού, συνήθως μεταξύ 1:5 και 1:20.
2. Υπολογίστε τον όγκο για την πιπέτωση χρησιμοποιώντας τον τύπο: Vp = (S)(Vd).

Όγκοι μέσων και πρωτόκολλα διαχωρισμού

Για την κυτταρική καλλιέργεια, διαφορετικά δοχεία απαιτούν συγκεκριμένους όγκους μέσων και έχουν μοναδικές περιοχές ανάπτυξης. Για παράδειγμα, μια πλάκα 6 φρεατίων έχει περιοχή ανάπτυξης 4,67 cm^2 ανά φρεάτιο και χρειάζεται περίπου 2,5 mL μέσου, ενώ μια πλάκα 100 mm έχει περιοχή ανάπτυξης 55 cm^2, απαιτώντας 10 mL μέσου. Η διαδικασία διαχωρισμού των κυττάρων περιλαμβάνει την αφαίρεση του παλαιού μέσου, το πλύσιμο με PBS, την επώαση με Accutase, την εξουδετέρωση με DMEM, τη φυγοκέντρηση, την επαναδιασπορά σε νέο μέσο και, στη συνέχεια, τη σπορά σε νέα πλάκα. Για λεπτομερείς οδηγίες και αναλογίες για άλλα δοχεία, όπως φιάλες 100 cm^2 και πλάκες 150 mm, ανατρέξτε στην αρχική πηγή.

Συχνές ερωτήσεις σχετικά με τα κύτταρα HEK293

Τα κύτταρα HEK293 αποτελούν αντικείμενο ευρείας χρήσης στην επιστημονική έρευνα, γεγονός που εγείρει φυσικά πολυάριθμες ερωτήσεις σχετικά με τη φύση, την προέλευση και τα χαρακτηριστικά τους. Παρακάτω, διερευνούμε ορισμένες από αυτές τις συνήθεις ερωτήσεις.