Avaldatud: 2023 | Viimati läbi vaadatud: mai 2026

HEK293 rakud: nurgakivi kaasaegses raku-uuringutes ja biotehnoloogias

Inimese embrüonaalsed neerurakud 293 (HEK293) on inimese embrüonaalsete neerurakkude liin, mis on teadlaskonnas laialdaselt populaarsust kogunud tänu oma mitmekülgsusele ja kasulikkusele paljudes uurimisvaldkondades. Rakuliin loodi 1970. aastate alguses ja sellest ajast alates on seda kasutatud vaktsiinide arendamiseks, vähiuuringuteks, ravimite testimiseks ja signaaliülekandeks. Selles blogipostituses uuritakse HEK293 rakuliini kõiki aspekte, sealhulgas selle päritolu, kultiveerimise teavet, eeliseid ja puudusi, rakendusi ja ressursse.

HEK293 rakud: üldine teave ja päritolu

Mis on HEK293 rakud?

HEK293 rakud on inimese embrüonaalsed neerurakkude liin, mis on saadud tundmatu vanematega inimese embrüo neerukudest, mis on saadud vabatahtliku abordi tulemusel. Rakud loodi 1970. aastate alguses Hollandi bioloogi Alex Van der Ebi poolt. Hiljem muutis teadlane Frank Graham need lühendatud adenoviiruse 5 abil surematuks.

Esialgu tundus rakkude transformatsioon keeruline. Pärast paljusid järjepidevaid katseid toimus rakkude kasv isoleeritud ühest transformatsioonikloonist [1]. Raku transfektsioon adenoviirusega 5 viis E1A ja E1B geenide lisandumiseni raku genoomi, mis takistab raku surma ja võimaldab valkude rohket tootmist. Enne surematuks muutmist ei olnud loote neerurakke piisavalt iseloomustatud, seega on nende täpne rakutüüp teadmata.

Embrüonaalsed neerud koosnevad endoteeli-, epiteeli- ja fibroblastirakkudest, seega kuuluvad HEK 293 rakud tõenäoliselt nende hulka. Siiski viitavad mRNA ja geenitooted sellele, et tegemist on neuronrakkudega. On võimalik, et Ad5 lisamine muutis rakkude fenotüüpi ja geeniekspressiooni. Huvitav fakt: HEK293-s sisalduv „293” viitab Grahami poolt läbi viidud 293. eksperimendile.

Huvitav fakt: HEK293-s sisalduv „293” viitab Grahami poolt läbi viidud 293. eksperimendile.

HEK293 rakkude omadused

• Morfoloogia
• Raku suurus
• Geenivaramu ja ploidsus (kromosoomide arv)

HEK293 rakkudel on epiteelrakkudele sarnane kuju. Embrüonaalsed neerud koosnevad peamiselt fibroblastidest, endoteelrakkudest ja epiteelrakkudest. Seega sarnanevad 293 rakud oma kuju poolest ühega neist rakutüüpidest.

HEK 293 rakkude suurus jääb vahemikku 11–15 µm, mida võivad mõjutada kasvatustingimused. Kultuuris võivad rakud näida lamendunud, kui neid kasvatatakse pinnal, või ümarad, kui neid kasvatatakse suspensioonis. HEK293 rakud on hüpotriploidsed ja umbes 30% HEK293 rakkudest on modaalne ploidsus 64 kromosoomi, kuid mõnedel rakkudel on isegi rohkem kromosoome. Rakkudel on ka kolm koopiat X-kromosoomist ja 4 kilobaasipaari pikkune adenoviiruse 5 fragment, mis on integreeritud kromosoomi 19.

HEK293 ja HEK293T rakuliinide võrdlus

Vanemrakkudest HEK 293 on saadud palju derivaate, näiteks levinud 293-rakkude derivaadid HEK293T ja HEK293F rakud. HEK293T-rakud on üks laialdasemalt kasutatavaid derivaate ja need loodi, lisades algsesse HEK 293-raku genoomi temperatuuritundliku SV40 T-antigeeni mutandi. T-antigeeni ekspressioon võimaldab SV40 replikatsiooni alguspunktiga plasmiidide replikatsiooni, kui need transfekteeritakse 293-T rakkudesse, mis viib rekombinantvalkude tootmise suurenemiseni [2]. Lisateavet HEK-rakuliini derivaatide, sealhulgas nende arendamise ja omaduste kohta leiate sellest ülevaateartiklist.

HEK293 rakkude kasvatamise põhitõed: samm-sammuline juhend

Tingimused

Teave

Populatsiooni kahekordistumisaeg

HEK293 rakuliini kahekordistumisaeg on 24–45 tundi, keskmiselt 30 tundi.

Adherent- või suspensioonikultuurid

HEK293 rakke saab kasvatada nii adhesiivsetes kui ka suspensioonikultuurides. Adhesiivsed rakud kasvavad monokihina, samas kui suspensioonikultuurid kasvavad sfääridena.

Külvitihedus

Kasvatusfaasis jagage rakud 80–90% konfluentsuse juures. Eemaldage rakud Accutase'i abil ja külvake tihedusega 1–4 x 104 rakku/cm2. Konfluentne kiht moodustub 4 päeva jooksul külvitihedusel 1 x 104 rakku/cm2.

Kasvukeskkond

Kasvatage Eagle'i minimaalse essentsiaalse keskkonna (EMEM) keskkonnas, millele on lisatud 2 mM L-glutamiini ja 10% loote veise seerumit (FBS). Vahetage keskkonda kaks korda nädalas.

Kasvatustingimused (temperatuur, CO2)

Optimaalse kasvu tagamiseks hoida niisutatud inkubaatoris temperatuuril 37 °C ja 5% CO2 sisaldusega.

Säilitamine

Pikaajaliseks säilitamiseks hoida vedela lämmastiku aurustatud või vedelas faasis. Vältida säilitamist -80 °C külmikus, kuna see võib mõjutada rakkude eluvõimelisust.

Külmutamisprotsess ja keskkond

Parima säilitamise tagamiseks kasutage aeglast külmutamismeetodit. Külmutage CLS-ilt saadaval olevas CM-1 või CM-ACF külmutuskeskkonnas.

Sulatusprotsess

Sulata külmutatud rakud 37 °C veevannis 1–2 minutit, kuni jääb alles väike jääklomp. Kanna rakususpensioon tsentrifuugitorusse, lisa eelsoojendatud kasvukeskkond ja tsentrifuugi, et eemaldada külmutuskeskkonda kuuluvad komponendid. Resuspendeeri rakupellet värskes keskkonnas ja kasvatage optimaalsetes tingimustes.

Bioloogiline ohutustase

HEK293 rakkude käitlemisel tuleb järgida 1. bioloogilise ohutuse taset.

Ostke oma teadustöö jaoks HEK293-rakke

Kaaluge oma murranguliste uuringute jaoks meie HEK293 rakke, mis on tuntud oma mitmekülgsuse poolest geeniekspressiooni uuringutes ja vaktsiiniarenduses, ning nende derivaate, nagu HEK293T, HEK293 suspensioonile kohandatud, HEK293T/17, AAV-293 ja 2V6.11. Avastage rohkem ja täiustage oma katseid, tutvudes meie tootevalikuga siin.

HEK293 rakuliin teaduses ja tööstuses

HEK293 rakkude rakendused on mitmekesised ja olulised. Neid kasutatakse sageli rekombinantse valgu ekspressiooni ja tootmise süsteemina. Kuna need rakud on pärit inimeselt, on neis toodetud valgud struktuuri ja funktsiooni poolest tõenäoliselt sarnased looduslikele inimvalgudele, mis on raviotstarbeliste rakenduste puhul otsustava tähtsusega.

Lisaks kasutatakse HEK293 rakke sageli geenide funktsiooni ja regulatsiooni uurimisel, kuna need võtavad kergesti vastu võõr-DNA-d, mis teeb neist suurepärase mudeli geneetiliseks manipuleerimiseks. Need rakud mängivad olulist rolli ka adenoviirusvektorite tootmises, mida kasutatakse geeniteraapias ja vaktsiinide arendamisel, sealhulgas COVID-19 vaktsiinide kiirel tootmisel.

Vaktsiini ja valkude tootmine: HEK 293 rakud sobivad suuremahuliseks valkude ja terapeutiliste vaktsiinide tootmiseks. Rakuliini kasutatakse ka viirusvektorite, nagu adenoassotsieeritud ja adenoviirusvektorite tootmiseks. Hiljuti on HEK293 rakke kasutatud olulise rekombinantse valgu, erütropoetiini (EPO) tootmiseks.

Ravimite testimine: HEK293 rakke kasutatakse sageli ravimite ja looduslike toodete toksilisuse testimiseks.

Vähktõve uurimine: 293 rakud on tuumorigeensed ning olulised geeniekspressiooni muutused võivad selles rakuliinis tuumorigeensust süvendada. Seetõttu kasutatakse 293 rakuliini sageli vähktõve uuringutes, et mõista selle aluseks olevaid molekulaarseid mehhanisme ja arendada ravimeid.

Transfektsiooni uuringud: Transfektsioon on protsess, mille käigus viiakse nukleiinhapped rakkudesse, ja HEK293 rakud sobivad selle protsessi jaoks eriti hästi. Seda teemat käsitletakse allpool lähemalt.

HEK293 roll vaktsiini- ja valkude tootmises

Vaktsiinide tootmisel on HEK293 rakud olnud olulised adenoviirusel põhinevate vaktsiinide arendamisel. Nende võime kasvada suspensioonikultuurides võimaldab protsesse mastaapselt laiendada, mis on otsustava tähtsusega ülemaailmse vaktsiinivajaduse rahuldamisel. Lisaks annab nende inimese päritolu eelise teiste rakuliinide ees, kuna nad suudavad teha inimese omadega sarnaseid posttranslatsionaalseid modifikatsioone, tagades toodetud vaktsiinide bioloogilise efektiivsuse.

HEK293 rakkude mitmekülgsus ulatub ka keeruliste valkude tootmiseni, sealhulgas monoklonaalsete antikehade ja biosimulaatorite tootmiseni, mida kasutatakse vähi, autoimmuunhaiguste ja muude haiguste ravis. Nende võime valke täpselt kokku voltida ja modifitseerida teeb neist eelistatud valiku rekombinantse valgu tootmises.

Miks kasutatakse HEK293 rakke transfektsiooniks?

Transfektsioon on protsess, mille käigus viiakse nukleiinhappeid rakkudesse, ja HEK293-rakud sobivad selleks eriti hästi. On mitu põhjust, miks HEK293-rakke transfektsiooniks eelistatakse:

1. Kõrge transfektsiooni efektiivsus: HEK293 rakkudel on kõrge võõr-DNA omastamise määr, mis on tingitud nende võimest ekspresseerida teatud viirusgeene, mis hõlbustavad DNA sisenemist rakku.
2. Tugev kasv: need rakud kasvavad kiiresti ja neid on suhteliselt lihtne hooldada, mis on kasulik katsete puhul, mis nõuavad kiireid ja usaldusväärseid tulemusi.
3. Kohanduvus: HEK293 rakke saab kasvatada mitmesugustes tingimustes, sealhulgas adhesiiv- või suspensioonikultuurides, mis teeb need sobivaks suuremahuliseks valkude tootmiseks.
4. Inimrakuliin: Inimrakuliinina pakuvad need rakud inimbioloogiale asjakohasemat bioloogilist konteksti, mis on eriti oluline terapeutilistes uuringutes, kus inimrakkude reaktsioon ennustab in vivo tulemusi.
5. Mitmekülgsus: Need suudavad toota valke, millel on keerukad posttranslatsioonilised modifikatsioonid – omadus, mis on oluline paljude valkude, eriti terapeutiliste antikehade funktsionaalsuse seisukohalt. 

HEK293 subkultuuri protokoll

Vajalikud reagendid

1. 1X fosfaadipuhverdatud soolalahus (PBS)
2. 10% trüpsiin-PBS
3. Dulbecco modifitseeritud Eagle'i keskkond (DMEM)

Protseduur

Rakkude ettevalmistamine

1. Kontrollige HEK-rakke mikroskoobi all, et veenduda, et need on umbes 90% konfluentsed.
2. Puhastage töökoht aseptilisi meetodeid kasutades ja steriliseerige tõmbekapp UV-valgusega.
3. Pühkige tööpind 70% etanooliga.
4. Eelsoojendage kõik reagendid 37 °C veevannis.

Jagatud fraktsiooni ja seemnekoguse arvutamine

1. Määrake jagatud fraktsioon, mis on tavaliselt vahemikus 1:5 kuni 1:20.
2. Arvutage pipeteerimiseks vajalik maht valemi abil: Vp = (S)(Vd).

Keskkonna mahud ja jagamisprotokollid

Rakukultuuri puhul nõuavad erinevad anumad spetsiifilisi keskkonnamahtusid ja neil on unikaalsed kasvupinnad. Näiteks on 6-augulise plaadi kasvupindala 4,67 cm^2 augu kohta ja see vajab umbes 2,5 ml keskkonda, samas kui 100 mm plaadi kasvupindala on 55 cm^2 ja see vajab 10 ml keskkonda. Rakkude jagamise protsess hõlmab vana keskkonna eemaldamist, pesemist PBS-ga, inkubeerimist Accutase'iga, neutraliseerimist DMEM-iga, tsentrifuugimist, uuesti suspendeerimist uues keskkonnas ja seejärel külvamist uuele plaadile. Teiste nõude, nagu 100 cm² kolvide ja 150 mm plaatide, puhul vaadake üksikasjalikke samme ja suhteid originaalallikast.

Korduma kippuvad küsimused HEK293 rakkude kohta

HEK293 rakke kasutatakse teaduslikes uuringutes laialdaselt, mis loomulikult tekitab arvukalt küsimusi nende olemuse, päritolu ja omaduste kohta. Järgnevalt uurime mõningaid neist sagedastest küsimustest.