발행일: 2023년 | 최종 검토일: 2026년 5월

HEK293 세포: 현대 세포 연구 및 생명공학의 초석

인간 배아 신장 293(HEK293) 세포는 다양한 연구 분야에서 그 다재다능함과 유용성으로 인해 과학계에서 널리 사용되고 있는 인간 배아 신장 세포주입니다. 이 세포주는 1970년대 초에 확립된 이후 백신 개발, 암 연구, 약물 시험 및 신호 전달 연구에 사용되어 왔습니다. 이 블로그 게시물에서는 HEK293 세포주의 기원, 배양 정보, 장단점, 응용 분야 및 관련 자료를 포함한 모든 측면을 살펴보겠습니다.

HEK293 세포: 일반 정보 및 기원

HEK293 세포란 무엇입니까?

HEK293 세포는 부모가 알려지지 않은 선택적 낙태된 인간 배아의 신장 조직에서 유래한 인간 배아 신장 세포주입니다. 이 세포는 1970년대 초 네덜란드 생물학자 알렉스 반 데르 에브(Alex Van der Eb)에 의해 확립되었습니다. 이후 연구원 프랭크 그레이엄(Frank Graham)에 의해 절단된 아데노바이러스 5를 이용한 형질 전환을 통해 불멸화되었습니다.

처음에는 이 세포를 형질전환하기가 어려워 보였습니다. 그러나 끊임없는 노력 끝에, 분리된 단일 형질전환 클론에서 세포 증식이 일어났습니다 [1]. 아데노바이러스 5를 이용한 이 세포의 형질 도입은 E1A 및 E1B 유전자가 세포 게놈에 통합되도록 했으며, 이는 세포 사멸을 방지하고 풍부한 단백질 생산을 가능하게 한다. 불멸화되기 전, 태아 신장 세포는 충분히 특성화되지 않았기 때문에 정확한 세포 유형은 알려져 있지 않다.

배아 신장은 내피세포, 상피세포, 섬유아세포로 구성되어 있으므로, HEK 293 세포는 이 중 하나에 속할 가능성이 높습니다. 그러나 mRNA와 유전자 산물을 보면 신경세포일 가능성이 있습니다. 아데노바이러스 5형의 도입이 세포 표현형과 유전자 발현을 변화시켰을 가능성이 있습니다. 재미있는 사실: HEK293의 '293'은 그레이엄이 수행한 293번째 실험을 의미합니다.

재미있는 사실: HEK293의 "293"은 그레이엄이 수행한 293번째 실험을 의미합니다.

HEK293 세포의 특성

• 형태
• 세포 크기
• 게놈 및 배수성(염색체 수)

HEK293 세포는 상피세포와 유사한 모양을 가지고 있습니다. 배아 신장은 주로 섬유아세포, 내피세포 및 상피세포로 구성되어 있습니다. 따라서 293 세포는 모양 면에서 이러한 세포 유형 중 하나와 유사합니다.

HEK 293 세포의 크기는 11~15 µm 사이이며, 이는 배양 조건에 따라 달라질 수 있습니다. 배양 시, 세포는 표면에서 배양될 경우 납작해 보일 수 있고, 현탁 배양 시에는 둥글게 보일 수 있습니다. HEK293 세포는 저삼배체이며, 약 30%의 HEK293 세포는 64개의 염색체를 모달 배수로 가지고 있지만, 일부 세포는 그보다 더 많은 염색체를 가지고 있습니다. 또한 이 세포는 X 염색체를 3개 가지고 있으며, 19번 염색체에 4킬로베이스 쌍 크기의 아데노바이러스 5형 단편이 통합되어 있습니다.

HEK293 대 HEK293T 세포주 비교

일반적인 293 세포 파생주인 HEK293T 및 HEK293F 세포와 같이, 많은 파생주가 모세포인 HEK 293 세포에서 파생되었습니다. HEK293T 세포는 가장 널리 사용되는 파생 세포 중 하나이며, 온도에 민감한 SV40 T-항원 돌연변이를 원래 HEK 293 세포 게놈에 통합하여 만들어졌습니다. T-항원의 발현은 293-T 세포에 형질 도입될 때 SV40 복제 기원을 가진 플라스미드의 복제를 가능하게 하여, 재조합 단백질의 생산량을 증가시킵니다 [2]. HEK 세포주 파생주의 개발 및 특성을 포함한 자세한 정보는 이 리뷰 논문을 참조하십시오.

HEK293 세포 배양의 기초: 단계별 가이드

배양 조건

정보

세포 배양 배수 시간

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부착 배양 또는 현탁 배양

HEK293 세포는 부착 배양과 현탁 배양 모두에서 배양할 수 있습니다. 부착 배양 세포는 단층으로 성장하는 반면, 현탁 배양 세포는 구형체로 성장합니다.

접종 밀도

증식 단계에서 세포 밀도가 80~90%에 도달하면 세포를 분할합니다. Accutase를 사용하여 세포를 분리하고, 1~4 x 104 세포/cm2의 밀도로 접종합니다. 1 x 104 세포/cm2의 접종 밀도에서는 4일 만에 완전한 단층이 형성됩니다.

배양 배지

2 mM L-글루타민과 10% 소 태아 혈청(FBS)을 함유한 Eagle's Minimum Essential Medium (EMEM)에서 배양합니다. 배지는 주 2회 교체합니다.

배양 조건 (온도, CO2)

최적의 성장을 위해 5% CO₂를 공급하는 37°C의 가습 인큐베이터에서 배양하십시오.

보관

장기 보존을 위해 액체 질소의 기상 또는 액상에서 보관하십시오. 세포 생존율에 영향을 줄 수 있으므로 -80°C 냉동고에 보관하지 마십시오.

동결 과정 및 배지

최상의 보존을 위해 서서히 냉동하는 방법을 사용하십시오. CLS에서 제공하는 CM-1 또는 CM-ACF 냉동 배지에서 냉동하십시오.

해동 과정

동결된 세포를 37°C 수조에서 작은 얼음 덩어리가 남을 때까지 1~2분간 해동하십시오. 세포 현탁액을 원심분리 튜브로 옮긴 후 미리 데워 둔 배양액을 첨가하고 원심분리하여 동결 배지 성분을 제거하십시오. 세포 펠릿을 새로운 배지에 재현탁시킨 후 최적 조건에서 배양하십시오.

생물안전 등급

HEK293 세포는 생물안전 등급 1(BSL-1) 취급이 필요합니다.

연구를 위한 HEK293 세포 구매

유전자 발현 연구 및 백신 개발 분야에서 뛰어난 다용도로 정평이 난 당사의 HEK293 세포와 HEK293T, 현탁 배양 적응형 HEK293, HEK293T/17, AAV-293, 2V6.11 등의 파생 세포주를 획기적인 연구에 활용해 보십시오. 여기에서 당사의 제품 라인업을 살펴보시고, 더 많은 정보를 얻으시며 실험의 성과를 높여보세요.

연구 및 산업 분야에서의 HEK293 세포주

HEK293 세포의 응용 분야는 다양하고 중요합니다. 이 세포는 재조합 단백질의 발현 및 생산을 위한 시스템으로 자주 사용됩니다. 인간 유래 세포이기 때문에, 이 세포에서 생산된 단백질은 구조와 기능 면에서 자연적인 인간 단백질과 더 유사할 가능성이 높으며, 이는 치료적 응용에 있어 매우 중요합니다.

또한, HEK293 세포는 외래 DNA를 쉽게 흡수하여 유전자 조작에 탁월한 모델이 되므로, 유전자 기능 및 조절 연구에 자주 활용됩니다. 이 세포는 유전자 치료 및 백신 개발에 사용되는 아데노바이러스 벡터의 생산에서도 중요한 역할을 하며, 여기에는 코로나19 백신의 신속한 개발도 포함됩니다.

백신 및 단백질 생산: HEK 293 세포는 대규모 단백질 및 치료용 백신 제조에 적합합니다. 이 세포주는 또한 아데노 관련 바이러스(AAV) 및 아데노바이러스 벡터와 같은 바이러스 벡터를 생성하는 데 추가로 사용됩니다. 최근 HEK293 세포는 중요한 재조합 단백질인 에리스로포이에틴(EPO) 생산에 사용되고 있습니다.

약물 시험: HEK293 세포는 약물 및 천연물의 독성을 시험하는 데 자주 사용됩니다.

암 연구: 293 세포는 종양 형성 능력이 있으며, 중요한 유전자 발현 변화는 이 세포주에서 종양 형성을 악화시킬 수 있습니다. 따라서 293 세포주는 근본적인 분자 메커니즘을 이해하고 신약을 개발하기 위한 암 연구에 자주 사용됩니다.

형질 도입 연구: 형질 도입은 핵산을 세포에 도입하는 과정이며, HEK293 세포는 이 과정에 특히 적합합니다. 이 주제에 대한 자세한 내용은 아래에서 설명합니다.

백신 및 단백질 생산에서 HEK293의 역할

백신 생산 분야에서 HEK293 세포는 아데노바이러스 기반 백신 개발에 중요한 역할을 해왔습니다. 현탁 배양에서 증식할 수 있는 특성 덕분에 공정 규모를 확장할 수 있으며, 이는 전 세계적인 백신 수요를 충족하는 데 핵심적입니다. 또한, HEK293 세포는 인간 유래 세포라는 점에서 다른 세포주보다 우위를 점합니다. 이는 인간과 유사한 번역 후 변형을 수행할 수 있어 생산된 백신의 생물학적 효능을 보장하기 때문입니다.

HEK293 세포의 다재다능함은 암, 자가면역 질환 및 기타 질환의 치료에 사용되는 단일클론 항체와 바이오시밀러를 포함한 복합 단백질 생산 분야로까지 확장됩니다. 단백질을 정확하게 접고 변형시키는 능력 덕분에 이 세포는 재조합 단백질 생산 산업에서 선호되는 선택지입니다.

왜 HEK293 세포가 형질 도입에 사용될까요?

형질 도입은 핵산을 세포 내로 도입하는 과정이며, HEK293 세포는 이 과정에 특히 적합합니다. HEK293 세포가 형질 도입에 선호되는 데에는 몇 가지 이유가 있습니다:

1. 높은 형질 도입 효율: HEK293 세포는 외래 DNA에 대한 높은 흡수율을 보이며, 이는 DNA가 세포 내로 유입되는 것을 촉진하는 특정 바이러스 유전자를 발현할 수 있는 능력 덕분입니다.
2. 강력한 증식 능력: 이 세포는 빠르게 증식하며 유지 관리가 비교적 용이하여, 신속하고 신뢰할 수 있는 결과가 필요한 실험에 유리합니다.
3. 적응성: HEK293 세포는 부착 배양이나 현탁 배양을 포함한 다양한 조건에서 배양할 수 있어 대규모 단백질 생산에 적합합니다.
4. 인간 세포주: 인간 세포주로서, 인간 생물학에 더 관련성 높은 생물학적 맥락을 제공하며, 이는 인간 세포의 반응이 생체 내 결과를 예측하는 치료 연구에서 특히 중요합니다.
5. 다용도성: 이 세포는 복잡한 번역 후 변형을 가진 단백질을 생산할 수 있으며, 이는 많은 단백질, 특히 치료용 항체의 기능에 필수적인 특징입니다. 

HEK293 하위 배양 프로토콜

필요한 시약

1. 1X 인산염 완충 식염수(PBS)
2. 10% 트립신-PBS
3. 덜베코 수정 이글 배지(DMEM)

실험 절차

세포 준비

1. 현미경으로 HEK 세포를 관찰하여 약 90% 정도 접합되었는지 확인한다.
2. 무균 기법을 사용하여 작업대를 청소하고 자외선으로 흄 후드를 살균합니다.
3. 70% 에탄올로 작업대를 닦습니다.
4. 모든 시약을 37°C 수조에서 예열합니다.

분할 비율 및 접종량 계산

1. 분할 비율을 결정합니다(일반적으로 1:5~1:20).
2. 다음 공식을 사용하여 피펫팅할 부피를 계산합니다: Vp = (S)(Vd).

배지 부피 및 분할 프로토콜

세포 배양의 경우, 용기에 따라 필요한 배지 부피가 다르며 성장 면적도 각기 다릅니다. 예를 들어, 6웰 플레이트의 경우 웰당 성장 면적이 4.67 cm^2이고 약 2.5 mL의 배지가 필요한 반면, 100 mm 플레이트의 경우 성장 면적이 55 cm^2이고 10 mL의 배지가 필요합니다. 세포 분할 과정에는 오래된 배지 제거, PBS로 세척, Accutase로 배양, DMEM으로 중화, 원심 분리, 새로운 배지에 재부유, 그리고 새로운 플레이트에 접종하는 단계가 포함됩니다. 100 cm² 플라스크 및 150 mm 플레이트와 같은 다른 용기에 대한 자세한 단계와 비율은 원본 자료를 참조하십시오.

HEK293 세포에 관해 자주 묻는 질문

HEK293 세포는 과학 연구에서 광범위하게 사용되는 주제이므로 자연히 그 본질, 기원 및 특성에 대한 수많은 질문이 제기됩니다. 아래에서는 이러한 일반적인 질문 중 몇 가지를 살펴봅니다.