Julkaistu: 2023 | Viimeksi tarkistettu: toukokuu 2026

HEK293-solut: modernin solututkimuksen ja bioteknologian kulmakivi

Ihmisen alkion munuais-293-solut (HEK293) ovat ihmisen alkion munuaissolulinja, joka on saavuttanut laajan suosion tiedeyhteisössä monipuolisuutensa ja hyödyllisyytensä ansiosta monenlaisissa tutkimussovelluksissa. Solulinja perustettiin 1970-luvun alussa, ja sitä on siitä lähtien käytetty rokotteiden kehittämiseen, syöpätutkimukseen, lääketutkimukseen ja signaalinsiirtoon. Tässä blogikirjoituksessa tarkastellaan HEK293-solulinjan kaikkia näkökohtia, mukaan lukien sen alkuperä, viljelytiedot, edut ja haitat, sovellukset sekä resurssit.

HEK293-solut: yleistä tietoa ja alkuperä

Mitä ovat HEK293-solut?

HEK293-solut ovat ihmisen alkion munuaiskudoksesta peräisin oleva solulinja, joka on peräisin vanhempien henkilöllisyyttä tuntemattomasta, abortin kautta lopetetusta ihmisalkiosta. Solut perusti hollantilainen biologi Alex Van der Eb 1970-luvun alussa. Myöhemmin tutkija Frank Graham teki niistä kuolemattomia muuntamalla ne katkaistulla adenoviruksella 5.

Alun perin solujen transformaatio vaikutti haastavalta. Monien jatkuvien ponnistelujen jälkeen solujen kasvu kuitenkin alkoi eristetystä yksittäisestä transformoidusta kloonista [1]. Solujen transfektio adenoviruksella 5 johti E1A- ja E1B-geenien sisällyttämiseen solujen genomiin, mikä estää solukuoleman ja mahdollistaa runsaan proteiinituotannon. Ennen ikuistamista sikiön munuaiskudosta ei ollut riittävästi karakterisoitu, joten niiden tarkka solutyyppi on tuntematon.

Alkion munuaiset koostuvat endoteeli-, epiteeli- ja fibroblastisoluista, joten HEK 293 -solut kuuluvat todennäköisesti näihin soluihin. Kuitenkin mRNA ja geenituotteet viittaavat siihen, että ne ovat hermosoluja. On mahdollista, että Ad5:n lisääminen muutti solujen fenotyyppiä ja geenien ilmentymistä. Hauska fakta: HEK293:n numero "293" viittaa Grahamin suorittamaan 293. kokeeseen.

Hauska fakta: HEK293:n numero "293" viittaa Grahamin suorittamaan 293. kokeeseen.

HEK293-solujen ominaisuudet

• Morfologia
• Solun koko
• Genomi ja ploidia (kromosomien lukumäärä)

HEK293-solujen muoto muistuttaa epiteelisoluja. Alkion munuaiset koostuvat pääasiassa fibroblasteista, endoteelisoluista ja epiteelisoluista. Näin ollen 293-solut muistuttavat muodoltaan yhtä näistä solutyypeistä.

HEK 293 -solujen koko on 11–15 µm, mihin viljelyolosuhteet voivat vaikuttaa. Viljelyssä solut voivat näyttää litistyneiltä, kun niitä kasvatetaan pinnalla, tai pyöristyneiltä suspensiossa. HEK293-solut ovat hypotriploideja, ja noin 30 %:lla HEK293-soluista on modaalinen ploidi 64 kromosomia, mutta joillakin soluilla on jopa enemmän kromosomeja. Soluilla on myös kolme kopiota X-kromosomista ja 4 kilotavun pituinen adenoviruksen 5 fragmentti integroituna kromosomiin 19.

HEK293- ja HEK293T-solulinjojen vertailu

Vanhemmista HEK 293 -soluista on johdettu monia johdannaisia, kuten yleiset 293-solujohdannaiset HEK293T- ja HEK293F-solut. HEK293T-solut ovat yksi yleisimmin käytetyistä johdannaisista, ja ne luotiin sisällyttämällä lämpötilaherkkä SV40 T-antigeenimutantti alkuperäiseen HEK 293 -solugenomiin. T-antigeenin ilmentyminen mahdollistaa SV40-replikaatioalkuperän omaavien plasmidien replikaation, kun ne transfektoidaan 293-T-soluille, mikä johtaa rekombinanttiproteiinien tuotannon kasvuun [2]. Lisätietoja HEK-solulinjan johdannaisista, mukaan lukien niiden kehitys ja ominaisuudet, löytyy tästä katsausartikkelista.

HEK293-soluviljelyn perusteet: vaiheittainen opas

Olosuhteet

Tiedot

Populaation kaksinkertaistumisaika

HEK293-solulinjan kaksinkertaistumisaika on 24–45 tuntia, keskimäärin 30 tuntia.

Adherentti- tai suspensiokulttuurit

HEK293-soluja voidaan kasvattaa sekä kiinnittyneinä että suspensioina. Kiinnittyneet solut kasvavat yksikerroksisina, kun taas suspensiokulttuurit kasvavat pallomaisina.

Kylvötiheys

Jaa solut 80–90 %:n konfluenssissa kasvuvaiheen aikana. Irrota solut Accutase-entsyymillä ja siemenny tiheydellä 1–4 x 104 solua/cm2. Konfluentti kerros muodostuu 4 päivässä siemennystiheydellä 1 x 104 solua/cm2.

Kasvatusväliaine

Kasvata Eagle's Minimum Essential Medium (EMEM) -kasvatusliuoksessa, johon on lisätty 2 mM L-glutamiinia ja 10 % sikiön naudan seerumia (FBS). Vaihda kasvatusliuos kaksi kertaa viikossa.

Kasvuolosuhteet (lämpötila, CO2)

Säilytä kosteutetussa inkubaattorissa 37 °C:ssa ja 5 %:n CO2-pitoisuudessa optimaalisen kasvun varmistamiseksi.

Säilytys

Säilytä nestemäisen typen höyry- tai nestevaiheessa pitkäaikaista säilytystä varten. Vältä säilyttämistä -80 °C:n pakastimessa, koska se voi vaikuttaa solujen elinkelpoisuuteen.

Jäähdytysprosessi ja väliaine

Käytä hitaata pakastusmenetelmää parhaan säilyvyyden saavuttamiseksi. Pakasta CLS:ltä saatavassa CM-1- tai CM-ACF-pakastusväliaineessa.

Sulatusprosessi

Sulata jäädytetyt solut 37 °C:n vesihauteessa 1–2 minuuttia, kunnes jäljellä on pieni jääpalanen. Siirrä solususpensio sentrifugiputkeen, lisää esilämmitetty kasvualusta ja sentrifugoi jäädyttämisväliaineen komponenttien poistamiseksi. Suspendoi solupelletti uudelleen tuoreeseen väliaineeseen ja viljele optimaalisissa olosuhteissa.

Bioturvallisuustaso

HEK293-solut vaativat bioturvallisuustason 1 käsittelyä.

Hanki HEK293-soluja tutkimuksiisi

Harkitse uraauurtavaa tutkimustasi varten HEK293-soluja, jotka tunnetaan monipuolisuudestaan geeniekspressiotutkimuksissa ja rokotteiden kehittämisessä, sekä niiden johdannaisia, kuten HEK293T, HEK293 suspension-adapted, HEK293T/17, AAV-293 ja 2V6.11. Tutustu tuotevalikoimaamme täällä ja paranna kokeitasi.

HEK293-solulinja tutkimuksessa ja teollisuudessa

HEK293-solujen käyttökohteet ovat moninaiset ja merkittävät. Niitä käytetään usein rekombinanttiproteiinien ilmentämiseen ja tuotantoon. Koska solut ovat peräisin ihmisestä, niissä tuotetut proteiinit ovat rakenteeltaan ja toiminnaltaan todennäköisemmin samanlaisia kuin luonnolliset ihmisen proteiinit, mikä on ratkaisevan tärkeää terapeuttisissa sovelluksissa.

Lisäksi HEK293-soluja käytetään usein geenien toiminnan ja säätelyn tutkimuksessa, koska ne ottavat helposti vastaan vierasta DNA:ta, mikä tekee niistä erinomaisen mallin geenimanipulaatiolle. Nämä solut ovat myös keskeisessä roolissa adenoviruksen vektoreiden tuotannossa, joita käytetään geeniterapiassa ja rokotteiden kehittämisessä, mukaan lukien COVID-19-rokotteiden nopea tuotanto.

Rokotteiden ja proteiinien tuotanto: HEK 293 -solut soveltuvat laajamittaiseen proteiini- ja terapeuttisten rokotteiden valmistukseen. Solulinjaa käytetään lisäksi virusvektoreiden, kuten adeno-assosioituneiden ja adenoviruksen vektoreiden, tuottamiseen. Viime aikoina HEK293-soluja on käytetty tärkeän rekombinanttiproteiinin, erytropoietiinin (EPO), tuotantoon.

Lääketestaus: HEK293-soluja käytetään usein lääkkeiden ja luonnontuotteiden myrkyllisyyden testaamiseen.

Syöpätutkimus: 293-solut ovat tuumorigeenisiä, ja merkittävät geeniekspressiomuutokset voivat pahentaa tuumorigeenisyyttä tässä solulinjassa. Siksi 293-solulinjaa käytetään usein syöpätutkimuksissa taustalla olevien molekyylimekanismien ymmärtämiseen ja lääkekehitykseen.

Transfektiotutkimukset: Transfektio on prosessi, jossa nukleiinihappoja viedään soluihin, ja HEK293-solut soveltuvat erityisen hyvin tähän prosessiin. Tätä aihetta käsitellään tarkemmin jäljempänä.

HEK293:n rooli rokotteiden ja proteiinien tuotannossa

Rokotetuotannossa HEK293-solut ovat olleet keskeisessä asemassa adenovirukseen perustuvien rokotteiden kehittämisessä. Niiden kyky kasvaa suspensiokulttuureissa mahdollistaa skaalautuvat prosessit, jotka ovat ratkaisevia maailmanlaajuisen rokotetarpeen tyydyttämisessä. Lisäksi niiden ihmisperäisyys tarjoaa edun muihin solulinjoihin verrattuna, sillä ne pystyvät suorittamaan ihmisen kaltaisia translaation jälkeisiä modifikaatioita, mikä varmistaa tuotettujen rokotteiden biologisen tehokkuuden.

HEK293-solujen monipuolisuus ulottuu monimutkaisten proteiinien tuotantoon, mukaan lukien monoklonaaliset vasta-aineet ja biosimilaarit, joita käytetään syövän, autoimmuunisairauksien ja muiden sairauksien hoidossa. Niiden kyky taittaa ja modifioida proteiineja tarkasti tekee niistä ensisijaisen valinnan rekombinanttiproteiinien tuotannossa.

Miksi HEK293-soluja käytetään transfektioon?

Transfektio on prosessi, jossa nukleiinihappoja viedään soluihin, ja HEK293-solut soveltuvat erityisen hyvin tähän prosessiin. On useita syitä, miksi HEK293-soluja suositaan transfektiossa:

1. Korkea transfektiotehokkuus: HEK293-soluilla on korkea vieraan DNA:n ottoaste, mikä johtuu niiden kyvystä ilmentää tiettyjä virusgeenejä, jotka helpottavat DNA:n pääsyä soluun.
2. Vankka kasvu: Nämä solut kasvavat nopeasti ja ovat suhteellisen helppoja ylläpitää, mikä on hyödyllistä kokeissa, joissa tarvitaan nopeita ja luotettavia tuloksia.
3. Sopeutumiskyky: HEK293-soluja voidaan kasvattaa monenlaisissa olosuhteissa, mukaan lukien adheesiivisissa tai suspensiokulttuureissa, mikä tekee niistä sopivia laajamittaiseen proteiinituotantoon.
4. Ihmisen solulinja: Ihmisen solulinjana ne tarjoavat ihmisen biologiaan paremmin sopivan biologisen kontekstin, mikä on erityisen tärkeää terapeuttisessa tutkimuksessa, jossa ihmisen solujen vaste ennustaa in vivo -tuloksia.
5. Monipuolisuus: Ne pystyvät tuottamaan proteiineja, joilla on monimutkaisia translaation jälkeisiä modifikaatioita, mikä on olennaista monien proteiinien, erityisesti terapeuttisten vasta-aineiden, toiminnallisuudelle. 

HEK293-aliviljelyprotokolla

Tarvittavat reagenssit

1. 1X fosfaattipuskuroitu suolaliuos (PBS)
2. 10 % trypsiini-PBS
3. Dulbeccon modifioitu Eagle-elatusaine (DMEM)

Menettely

Solujen valmistelu

1. Tarkista HEK-solut mikroskoopilla varmistaaksesi, että ne ovat noin 90 % konfluentteja.
2. Puhdista työpiste aseptisin menetelmin ja steriloi vetokaappi UV-valolla.
3. Pyyhi työpinta 70-prosenttisella etanolilla.
4. Esilämmitä kaikki reagenssit 37 °C:n vesihauteessa.

Jakosuhteen ja siemenmäärän laskeminen

1. Määritä jakosuhde, joka on tyypillisesti välillä 1:5–1:20.
2. Laske pipetointitilavuus kaavalla: Vp = (S)(Vd).

Elatusaineiden tilavuudet ja jakamisohjeet

Soluviljelyssä eri astiat vaativat tiettyjä elatusainetilavuuksia ja niillä on omat kasvualueensa. Esimerkiksi 6-kuoppalevyn kasvualue on 4,67 cm^2 kuoppaa kohti ja se tarvitsee noin 2,5 ml elatusainetta, kun taas 100 mm:n levyn kasvualue on 55 cm^2 ja se tarvitsee 10 ml elatusainetta. Solujen jakamisprosessiin kuuluu vanhan elatusaineen poistaminen, pesu PBS:llä, inkubointi Accutase-entsyymillä, neutralointi DMEM:llä, sentrifugointi, suspendointi uuteen elatusaineeseen ja sitten siemennys uuteen levyyn. Yksityiskohtaiset vaiheet ja suhteet muille astioille, kuten 100 cm²:n pulloille ja 150 mm:n levyille, löytyvät alkuperäisestä lähteestä.

Usein kysyttyjä kysymyksiä HEK293-soluista

HEK293-soluja käytetään laajalti tieteellisessä tutkimuksessa, mikä luonnollisesti herättää lukuisia kysymyksiä niiden luonteesta, alkuperästä ja ominaisuuksista. Seuraavassa tarkastelemme joitakin näistä yleisimmistä kysymyksistä.