HEK293T細胞：トランスフェクション研究の可能性を解き放つ

HEK293T細胞は、産業バイオテクノロジー、毒性学、およびがん研究において広く利用されているヒト胎児腎細胞です。これらの不死化細胞は、様々な治療用タンパク質やウイルスの生産にも使用されています。

HEK293T細胞の一般的な特性と由来

本記事のセクションでは、HEK293T細胞株の由来および一般的な情報について解説します。 

• HEK293T細胞株は、実験室で培養されたヒト胎児腎臓初代細胞に由来します。研究者らは1970年代初頭、胎児腎臓細胞に切断されたアデノウイルス5型DNA断片をトランスフェクトすることで、これらの細胞を開発しました。 研究者らは、HEK293 細胞のゲノムにサルウイルス 40 (SV40) の大型 T 抗原を導入することで、HEK293T 細胞株を確立しました。この改変により、研究者らは 293 細胞へのトランスフェクションを容易に行えるようになり、タンパク質生産や遺伝子発現の研究に適したものとなりました [1]。
• HEK293T細胞は上皮様形態を呈している。これらは、明確な細胞境界を持つ、細長く扁平な形状をしている。
• HEK293T細胞の直径は11～15 µmの範囲である。
• SV40大型T抗原HEK293T細胞は、複雑な核型を有しています。これらの細胞は低三倍体であり、単倍体の配偶子に比べて染色体の数が3分の1であり、モード染色体数は64です。

HEK293TとHEK293の違いは何ですか？

HEK293細胞株とHEK293T細胞株は、いずれもヒト由来である。HEK293Tは、HEK293細胞株から派生した一般的な細胞株である。 科学者たちは、元の人間の胚腎293細胞にSV40大型T抗原をトランスフェクトすることでこれらの細胞を開発した一方、切断されたヒトアデノウイルス5型DNA断片を用いてヒト胚腎細胞を形質転換・培養することで、不死化されたHEK293細胞を樹立した。

HEK293T細胞の細胞工学および生物医学的応用

HEK293T研究における細胞培養とバンク化

ヒト胎児腎臓293細胞に由来するHEK293T細胞は、その旺盛な増殖力とトランスフェクションの容易さから、細胞培養において広く利用されています。 これらの細胞を扱うにあたり、研究者は長期的な研究や治療用途に向けた細胞の保存を目的とした「細胞バンク」の構築を優先する必要があります。細胞の特性を維持し、長期的な生存率を確保するためには、段階的な細胞バンク構築アプローチを採用する必要があります。治療用途における細胞の生存率と完全性を保証するため、細胞バンクの作成には適正製造規範（GMP）の遵守が求められます。

研究および治療用途の基盤となるHEK293T細胞バンクの製造において、適正製造規範（GMP）は極めて重要です。 マスター細胞バンクは、その後のすべての細胞製品の基準となります。遺伝子治療のためのレンチウイルス生産など、治療用途に向けたこれらの細胞の製造は、最終製品の安全性と有効性を確保するため、厳格な規制基準に従って行われます。

HEK293T を用いたプロトコルおよびアッセイ

細胞工学の分野では、HEK293T細胞の特性を評価するために、特定のプロトコルやアッセイが設計されています。これには、遺伝子治療ベクターの有効性の評価や、培養皿内または浮遊培養における細胞と細胞外マトリックスとの相互作用の評価が含まれます。 HEK293T細胞の完全性を維持するため、研究者はトランスフェクション用試薬を厳密に選定し、原材料に対して厳格な品質管理試験を実施しています。

HEK293T細胞株の研究用途

• ワクチン開発：HEK293T細胞株は、ウイルスの研究や、様々なウイルス感染症に対抗するためのウイルスベクターベースのワクチンの製造に使用されてきました。 ある研究では、この胚性腎細胞株を用いて、ヒトアンジオテンシン変換酵素 2（ACE2）を介した COVID-19 ウイルスの細胞侵入の構造的および機能的基盤を調査しました [3]。 さらに、最近の研究では、HEK93T細胞を用いてSARS-CoV-2スパイク偽型レンチウイルス粒子を生成しました [4]。
  
• 毒性学研究：このヒト胚性腎細胞株は、薬剤の毒性および有効性を試験するために広く使用されている。2022年に実施された研究では、HEK293Tを正常ヒト細胞株として用い、肝がん細胞株HepG2に対するCaladium lindenii抽出物の細胞毒性ポテンシャルを検証した[5]。
• 遺伝子発現研究：SV40大型T抗原を発現するHEK293T細胞株はトランスフェクションに極めて適しており、遺伝子発現研究に適している。 ある研究では、HEK293T細胞を用いて、長鎖非コードRNA（LncRNA）SNHG16が栄養膜細胞の機能を調節する役割を調査した。この研究により、LncRNA SNHG16がmiR-218-5p/LASP1軸と相互作用し、これらの効果を媒介することが明らかになった[6]。

HEK293T細胞を用いた細胞治療の革新

HEK293Tを用いた細胞療法の進展

HEK293T細胞は、特に遺伝子治療用ウイルスベクターの作製において、細胞治療の分野に大きく貢献している。これらの細胞は、高品質な遺伝子治療製品の生産を保証するため、適正製造規範（GMP）に準拠した製造プロセスにおいて不可欠である。 製造担当者の研修においても、HEK293T細胞の特有の性質への対応や、これらの細胞由来の医薬品に対する高い基準の維持に重点が置かれている。

臨床試験および遺伝子治療におけるHEK293T細胞

HEK293T 細胞株は、遺伝子治療製品の開発において極めて重要な役割を果たしており、新しい細胞治療を市場に投入することを目的とした臨床試験に不可欠です。 これには、遺伝子導入のための同細胞株の高いトランスフェクタビリティを活用すること、およびレンチウイルス・パッケージング・ベクターなどのベクターを利用することが含まれます。この分野では、インテグラーゼの D64V 変異が安全性を高めるための顕著な進歩となっています。

HEK293T細胞培養における革新的な技術

HEK293T細胞の汎用性は、2次元およびより複雑な次元の細胞培養における革新的な技術を支えています。この適応性は、がん研究（腫瘍形成過程の研究や薬剤試験にこれらの細胞が使用される）を含む、さまざまな種類の生物医学研究における細胞製品の探索において鍵となります。 さらに、HEK293T細胞株は、研究および治療用ベクターの製造プロセスにおいて不可欠なレンチウイルス粒子の生産に極めて重要な役割を果たしています。

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HEK293T細胞株の培養情報

HEK293T細胞は、研究施設で広く培養されています。HEK293T細胞の培養を開始する前に、以下の点を確認する必要があります：HEK293T細胞の倍加時間はどれくらいか？HEK293T用培地とは何か？HEK293Tの播種密度はどれくらいか？

HEK293T細胞培養の要点

倍加時間：

HEK293T細胞の倍加時間は30時間と報告されています。

付着培養か浮遊培養か：

HEK293Tは接着性細胞株です。

播種密度：

HEK293T細胞は、1 × 10⁴細胞/cm²の密度で播種されます。この播種密度では、約4日で細胞は密接な単層を形成します。播種にあたっては、接着性細胞をAccutase分散液を用いて剥離させます。 剥離した細胞を遠心分離し、培養液を用いて慎重に再懸濁します。その後、細胞を新しいフラスコに移し、培養を行います。

培養液：

HEK293T細胞は、L-グルコース1.0 g/L、NaHCO3 2.2 g/L、L-グルタミン2.0 mM、および10%の胎児牛血清を含むEMEM（イーグル最小必須培地）で培養する。 培地は週2回交換する必要があります。

培養条件：

HEK293T細胞培養は、5%のCO2を供給した37°Cの加湿インキュベーター内で維持する。

保存：

ヒト胎児腎細胞（HEK293T）は、液体窒素の気相中、または長期保存の場合は-150°C以下の温度で保存する。

凍結プロセスおよび培地：

HEK293細胞は、CM-1またはCM-ACF凍結培地を用いて凍結することができる。HEK293T細胞の生存率を維持するためには、温度を1°Cずつ徐々に下げる緩慢な凍結プロセスが推奨される。

解凍手順：

凍結した細胞バイアルを、小さな氷の塊が残るまで水浴（37°C）中で急速に撹拌します。細胞を培地に再懸濁し、遠心分離を行って凍結培地の成分を除去します。回収した細胞は、その後、増殖培地を入れた新しいフラスコで培養します。 

バイオセーフティレベル：

HEK293T細胞培養の取り扱いおよび維持には、バイオセーフティレベル1の実験室が必要です。

HEK293T細胞の培養と応用に関するよくある質問

HEK293T細胞：研究論文

本セクションでは、HEK293T細胞を用いた有望な研究論文をいくつか紹介しました。

スパイクタンパク質のN末端および受容体結合ドメインをコードするSARS-CoV-2 mRNAワクチンの開発

本論文は2022年にBioRxivで公開される予定です。本研究では、HEK293T細胞を用いて、スパイク遺伝子のN末端およびRBD（受容体結合ドメイン）をコードするCOVID-19ウイルスmRNAワクチンを開発しました。

環状HER2 RNA陽性のトリプルネガティブ乳がんはペルツズマブに感受性が高い

本研究は2020年に『Molecular Cancer』誌に掲載された。本研究では、トリプルネガティブ乳がん細胞における環状HER2 RNAの発現が、ペルツズマブによる薬物治療に対する感受性を高めることを示唆した。研究者らは本研究において、HEK293細胞を用いてレンチウイルスを生産し、環状HER2遺伝子のトランスフェクションを行った。

プロトタイプ・フォーミーウイルス感染におけるIFITM3の抗ウイルス作用

本論文は2022年に『Virology Journal』誌に掲載された。本研究では、HEK293T細胞を用いて、プロトタイプ・フォーミーウイルス（PFV）感染におけるIFITM3（インターフェロン誘導性膜貫通タンパク質3）の抗ウイルス効果を調査した。

miRNA-21は、PTENおよびSMAD7の発現ならびにPI3K/AKT経路を標的とすることで、メトホルミンの抗血管新生活性を媒介する

『Nature Scientific Reports』（2017年）に掲載された本研究論文では、HEK293T細胞を用い、miRNA-21がPI3K/AKTシグナル伝達経路およびSMAD7とPTENの遺伝子発現を調節することで、メトホルミンによる抗血管新生効果を媒介することを明らかにした。

microRNA-608はAKT/FOXO3aシグナル伝達経路を介して膀胱癌の増殖を抑制する

この研究は2017年に『Molecular Cancer』誌に掲載された。本研究ではHEK293細胞を用い、miRNA-608の膀胱がんに対する抗増殖能を調査した。

HEK293T細胞株に関するリソース：プロトコル、動画など

以下は、HEK293T細胞に関するリソースの一部です：

• HEK293T細胞へのトランスフェクション。
• HEK細胞へのトランスフェクション：この動画では、ヒト胎児腎細胞株HEK293に対する一般的なトランスフェクションプロトコルを紹介しています。
• 細胞の継代：この動画では、付着性細胞の分割または継代の手順を解説しています。

細胞培養プロトコル

HEK293T細胞の細胞培養プロトコルを以下に示します。

• HEK293T 細胞の分割：このサイトでは、HEK293 細胞の継代に関する詳細なステップバイステップガイドを提供しています。
• ヒト胎児腎細胞の培養：このリンクから、HEK293T 細胞の培養プロトコルをご覧いただけます。

参考文献

1. Tan, E. ら, HEK293細胞株を組換えタンパク質およびウイルスベクター生産のプラットフォームとして. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2021, 9.
2. Kim, M.J. 他、AMPKα1はTLR4を介したTRAF6-BECN1シグナル伝達軸を調節することにより、肺がんおよび乳がんの進行を制御する。Cancers (Basel), 2020, 12(11)。
3. Wang, Q. 他, ヒトACE2を介したSARS-CoV-2の侵入の構造的および機能的基盤. Cell, 2020, 181(4): p. 894–904.
4. Gale, E.C. 他, ヒドロゲルを用いた受容体結合ドメインサブユニットワクチンの徐放は、SARS-CoV-2に対する中和抗体応答を誘導する. bioRxiv, 2021.
5. Kalsoom, A. 他, ヒト肝癌細胞株HepG2および正常細胞株HEK293Tに対するCaladium lindenii抽出物の細胞毒性ポテンシャルのin vitro評価. Biomed Res Int, 2022, p. 1279961.
6. Yu, Z. 他, LncRNA SNHG16はmiR-218-5p/LASP1軸を介して栄養膜細胞機能を調節する。J Mol Histol, 2021. 52(5): p. 1021-1033.