公開日：2023年 | 最終更新日：2026年5月

HEK293細胞：現代の細胞研究およびバイオテクノロジーの礎

ヒト胚腎293（HEK293）細胞は、その汎用性と幅広い研究用途における有用性から、科学界で広く普及しているヒト胚腎細胞株です。 この細胞株は1970年代初頭に樹立され、それ以来、ワクチン開発、がん研究、薬剤試験、シグナル伝達などの分野で利用されてきました。本ブログ記事では、HEK293細胞株の起源、培養情報、長所と短所、応用例、関連リソースなど、あらゆる側面について解説します。

HEK293細胞：基本情報と由来

HEK293細胞とは？

HEK293細胞は、両親が不明な人工妊娠中絶されたヒト胚の腎臓組織から樹立されたヒト胎児腎細胞株です。 この細胞は、1970年代初頭にオランダの生物学者アレックス・ヴァン・デル・エブによって樹立されました。その後、研究者フランク・グラハムによる切断型アデノウイルス5型の形質転換により、不死化されました。

当初、この細胞の形質転換は困難と思われていました。しかし、継続的な努力の末、単一の形質転換クローンから細胞の増殖が確認されました [1]。 アデノウイルス5によるトランスフェクションにより、E1AおよびE1B遺伝子が細胞ゲノムに組み込まれ、これにより細胞死が抑制され、豊富なタンパク質産生が可能となった。不死化される前、胎児の腎臓細胞は十分に同定されていなかったため、その正確な細胞タイプは不明である。

胎児の腎臓は内皮細胞、上皮細胞、線維芽細胞から構成されているため、HEK 293細胞もこれらに属する可能性が高い。しかし、mRNAおよび遺伝子産物の解析からは、これらが神経細胞である可能性が示唆されている。アデノウイルス5型の導入により、細胞の表現型や遺伝子発現が変化した可能性がある。 豆知識：HEK293の「293」は、Grahamが行った293番目の実験に由来しています。

豆知識：HEK293の「293」は、Grahamが行った293番目の実験に由来しています。

HEK293細胞の特徴

• 形態
• 細胞サイズ
• ゲノムと倍数性（染色体数）

HEK293細胞は、上皮細胞に似た形状をしています。胚の腎臓は、主に線維芽細胞、内皮細胞、および上皮細胞で構成されています。したがって、293細胞はその形状において、これらの細胞タイプのいずれかに似ています。

HEK 293細胞の大きさは11～15 µmの範囲にあり、これは培養条件によって影響を受けることがある。培養において、細胞は表面上で増殖している場合は扁平に見え、浮遊状態では丸みを帯びて見えることがある。 HEK293細胞は低三倍体であり、約30%の細胞のモード倍数は64染色体ですが、それ以上の染色体数を持つ細胞も一部存在します。 また、この細胞は X 染色体を 3 セット持ち、19 番染色体に 4 キロベースペアのアデノウイルス 5 型断片が組み込まれています。

HEK293 細胞株と HEK293T 細胞株の比較

親株である HEK 293 細胞からは、一般的な 293 細胞派生株である HEK293T 細胞や HEK293F 細胞など、多くの派生株が作られています。 HEK293T 細胞は、最も広く使用されている派生細胞の一つであり、温度感受性 SV40 T 抗原変異体を元の HEK 293 細胞のゲノムに組み込むことで作製されました。 T抗原の発現により、293-T細胞へのトランスフェクション時にSV40複製起点を持つプラスミドの複製が可能となり、組換えタンパク質の産生量が増加します [2]。HEK細胞株の派生株に関する詳細（開発経緯や特性など）については、こちらの総説記事をご参照ください。

HEK293細胞培養の基礎：ステップバイステップガイド

条件

情報

細胞倍加時間

HEK293 細胞株の倍加時間は 24～45 時間で、平均は 30 時間です。

付着培養または浮遊培養

HEK293細胞は、付着培養および浮遊培養の両方で増殖させることができます。付着培養では単層として増殖し、浮遊培養ではスフェロイドとして増殖します。

播種密度

増殖期において、細胞の密接度が80～90%に達した時点で分割を行います。Accutaseを使用して細胞を剥離し、1～4 × 10⁴細胞/cm²の密度で播種します。播種密度が1 × 10⁴細胞/cm²の場合、4日で密接な層が形成されます。

培養液

2 mM L-グルタミンおよび10% 胎児牛血清（FBS）を含むイーグル最小必須培地（EMEM）で培養する。培地は週2回交換する。

培養条件（温度、CO2）

最適な増殖のため、37℃、5% CO₂供給の加湿インキュベーター内で維持する。

保存

長期保存には、液体窒素の気相または液相で保存してください。細胞の生存率に影響を与える可能性があるため、-80 °Cの冷凍庫での保存は避けてください。

凍結手順および培地

最適な保存のためには、緩慢凍結法を使用してください。CLS社から入手可能なCM-1またはCM-ACF凍結培地を用いて凍結してください。

解凍手順

凍結した細胞を37 °Cの水浴中で、小さな氷の塊が残るまで1～2分間解凍します。細胞懸濁液を遠心管に移し、あらかじめ温めた培養液を加えて遠心分離を行い、凍結培地の成分を除去します。細胞ペレットを新しい培地に再懸濁し、最適な条件下で培養します。

バイオセーフティレベル

HEK293細胞の取り扱いには、バイオセーフティレベル1が必要です。

研究にHEK293細胞をご活用ください

画期的な研究には、遺伝子発現研究やワクチン開発においてその汎用性で知られる当社のHEK293細胞、およびHEK293T、浮遊培養適応型HEK293、HEK293T/17、AAV-293、2V6.11などの派生株をご検討ください。 こちらの製品ラインナップをご覧いただき、さらなる発見と実験の質向上にお役立てください。

研究および産業におけるHEK293細胞株

HEK293細胞の応用範囲は多岐にわたり、その重要性は極めて高い。これらは、組換えタンパク質の発現および生産システムとして頻繁に利用されている。ヒト由来であるため、これらの細胞で生産されたタンパク質は、構造や機能の面で天然のヒトタンパク質に近い性質を持つ可能性が高く、これは治療用途において極めて重要である。

さらに、HEK293細胞は外来DNAを容易に取り込むため、遺伝子操作の優れたモデルとなり、遺伝子機能や制御の研究にも頻繁に用いられています。また、これらの細胞は、遺伝子治療やワクチン開発（COVID-19ワクチンの迅速な開発を含む）に使用されるアデノウイルスベクターの製造においても重要な役割を果たしています。

ワクチンおよびタンパク質の生産：HEK293細胞は、大規模なタンパク質および治療用ワクチンの製造に適している。この細胞株はさらに、アデノ随伴ウイルスベクターやアデノウイルスベクターなどのウイルスベクターの作製にも利用されている。 近年、HEK293細胞は、重要な組換えタンパク質であるエリスロポエチン（EPO）の生産にも利用されています。

薬剤試験：HEK293細胞は、薬剤や天然物の毒性試験に頻繁に使用される。

がん研究：293細胞は腫瘍形成能を有しており、重要な遺伝子発現の変化がこの細胞株における腫瘍形成を促進する可能性があります。そのため、293細胞株は、根底にある分子メカニズムの解明や創薬研究において、がん研究で頻繁に用いられています。

トランスフェクション研究：トランスフェクションとは、核酸を細胞内に導入するプロセスであり、HEK293細胞はこのプロセスに特に適しています。このトピックに関する詳細は、以下で説明します。

ワクチンおよびタンパク質生産におけるHEK293の役割

ワクチン製造において、HEK293細胞はアデノウイルスベースのワクチン開発に極めて重要な役割を果たしてきました。浮遊培養で増殖できる特性により、スケーラブルな製造プロセスが可能となり、世界的なワクチン需要を満たす上で極めて重要です。 さらに、ヒト由来であるという特性は他の細胞株に対する利点となります。ヒトと同様の翻訳後修飾を行うことができるため、製造されるワクチンの生物学的有効性が確保されるからです。

HEK293細胞の汎用性は、がん、自己免疫疾患、その他の疾患の治療に用いられるモノクローナル抗体やバイオシミラーを含む、複雑なタンパク質の生産にも及びます。タンパク質を正確に折りたたみ、修飾する能力により、HEK293細胞は組換えタンパク質生産業界において好まれる選択肢となっています。

なぜHEK293細胞はトランスフェクションに使用されるのか？

トランスフェクションとは、核酸を細胞内に導入するプロセスであり、HEK293細胞はこのプロセスに特に適しています。HEK293細胞がトランスフェクションに好まれる理由はいくつかあります：

1. 高いトランスフェクション効率：HEK293細胞は外来DNAの取り込み率が高く、これはDNAの細胞内への侵入を促進する特定のウイルス遺伝子を発現する能力に起因しています。
2. 安定した増殖：これらの細胞は増殖が速く、維持も比較的容易であるため、迅速かつ確実な結果が求められる実験に適しています。
3. 適応性：HEK293細胞は、接着培養や浮遊培養を含む様々な条件下で培養可能であり、大規模なタンパク質生産に適しています。
4. ヒト細胞株：ヒト細胞株であるため、ヒトの生物学にとってより関連性の高い生物学的コンテキストを提供します。これは、ヒト細胞での反応が in vivo の結果を予測する治療研究において特に重要です。
5. 汎用性：複雑な翻訳後修飾を持つタンパク質を産生することができ、この特性は多くのタンパク質、特に治療用抗体の機能に不可欠です。 

HEK293 継代培養プロトコル

必要な試薬

1. 1X リン酸緩衝生理食塩水 (PBS)
2. 10% トリプシン-PBS
3. ダルベッコ改変イーグル培地（DMEM）

手順

細胞の準備

1. 顕微鏡でHEK細胞を確認し、約90%のコンフルエント状態であることを確認する。
2. 無菌操作法を用いて作業台を清掃し、ドラフトチャンバーを紫外線（UV）で滅菌する。
3. 70% エタノールで作業台を拭く。
4. すべての試薬を 37°C の水浴で予熱する。

分割倍率と播種量の算出

1. 分割率を決定します。通常、1:5 から 1:20 の間です。
2. 次の式を使用して、ピペッティング用の体積を計算します：Vp = (S)(Vd)。

培地の容量と分割プロトコル

細胞培養では、容器ごとに必要な培地の体積が異なり、成長面積も異なります。 例えば、6ウェルプレートの1ウェルあたりの増殖面積は4.67 cm^2で、約2.5 mLの培地が必要ですが、100 mmプレートは55 cm^2の増殖面積があり、10 mLの培地が必要です。 細胞の分割プロセスには、古い培地の除去、PBSによる洗浄、Accutaseによるインキュベーション、DMEMによる中和、遠心分離、新しい培地への再懸濁、そして新しいプレートへの播種が含まれます。 100 cm²フラスコや150 mmプレートなどの他の容器に関する詳細な手順や比率については、原典を参照してください。

HEK293細胞についてよくある質問

HEK293細胞は科学研究において広く使用されているため、その性質、起源、特徴について多くの質問が寄せられます。以下では、このようなよくある質問のいくつかをご紹介します。