Publicēts: 2023. gads | Pēdējā pārskatīšana: 2026. gada maijs

HEK293 šūnas: mūsdienu šūnu pētniecības un biotehnoloģijas stūrakmens

Cilvēka embrija nieres 293 (HEK293) šūnas ir cilvēka embrija nieres šūnu līnija, kas zinātniskajā sabiedrībā ir ieguvusi plašu popularitāti, pateicoties to daudzpusībai un lietderībai plašā pētniecības jomu klāstā. Šī šūnu līnija tika izveidota 20. gadsimta 70. gadu sākumā un kopš tā laika tiek izmantota vakcīnu izstrādē, vēža pētniecībā, zāļu testēšanā un signālu pārvadē. Šajā bloga ierakstā tiks izskatīti visi HEK293 šūnu līnijas aspekti, tostarp tās izcelsme, kultivēšanas informācija, priekšrocības un trūkumi, pielietojumi un resursi.

HEK293 šūnas: vispārīga informācija un izcelsme

Kas ir HEK293 šūnas?

HEK293 šūnas ir cilvēka embrija nieru šūnu līnija, kas iegūta no nezināmas izcelsmes cilvēka embrija, kura dzīvība tika pārtraukta pēc izvēles, nieru audiem. Šīs šūnas izveidoja holandiešu biologs Alekss van der Eb 20. gadsimta 70. gadu sākumā. Vēlāk pētnieks Frenks Greems tās imortalizēja, transformējot ar saīsinātu adenovīrusu 5.

Sākotnēji šīs šūnas šķita grūti transformējamas. Tomēr pēc daudziem nepārtrauktiem mēģinājumiem šūnu augšana notika no izolēta viena transformēta klona [1]. Šūnu transfekcija ar adenovīrusu 5 noveda pie E1A un E1B gēnu iekļaušanas šūnu genomā, kas novērš šūnu nāvi un ļauj ražot proteīnus lielā daudzumā. Pirms nemirstības iegūšanas augļa nieru šūnas netika pienācīgi raksturotas, tāpēc to precīzais šūnu tips nav zināms.

Embrionālās nieres sastāv no endotēlija, epitēlija un fibroblastu šūnām, tāpēc HEK 293 šūnas, visticamāk, pieder pie šīm šūnām. Tomēr mRNA un gēnu produkti liecina, ka tās ir neironu šūnas. Iespējams, ka Ad5 pievienošana izmainīja šūnu fenotipu un gēnu ekspresiju. Interesants fakts: skaitlis „293” nosaukumā HEK293 attiecas uz 293. eksperimentu, ko veica Graham.

Interesants fakts: skaitlis „293” nosaukumā HEK293 attiecas uz 293. eksperimentu, ko veica Graham.

HEK293 šūnu īpašības

• Morfoloģija
• Šūnu izmērs
• Genoms un ploīdija (hromosomu skaits)

HEK293 šūnu forma atgādina epitēlija šūnas. Embrija nieres sastāv galvenokārt no fibroblastiem, endotēlija un epitēlija šūnām. Tādējādi 293 šūnas pēc formas atgādina vienu no šiem šūnu tipiem.

HEK 293 šūnu izmērs ir no 11 līdz 15 µm, ko var ietekmēt kultivēšanas apstākļi. Kultūrā šūnas var izskatīties saplacinātas, ja tās audzē uz virsmas, vai apaļas, ja tās atrodas suspensijā. HEK293 šūnas ir hipotriploīdas, un aptuveni 30 % HEK293 šūnu modālā ploīdija ir 64 hromosomas, bet dažām šūnām ir pat vairāk hromosomu. Šīm šūnām ir arī trīs X hromosomu kopijas un 4 kilobāzu pāru garš adenovīrusa 5 fragments, kas integrēts 19. hromosomā.

HEK293 un HEK293T šūnu līniju salīdzinājums

No vecāku HEK 293 šūnām ir atvasināti daudzi atvasinājumi, piemēram, izplatītie 293 šūnu atvasinājumi HEK293T un HEK293F šūnas. HEK293T šūnas ir viens no visplašāk izmantotajiem atvasinājumiem, un tās tika radītas, iekļaujot temperatūras jutīgu SV40 T-antigēna mutāciju sākotnējā HEK 293 šūnu genomā. T-antigēna ekspresija ļauj replikēt plazmīdas ar SV40 replikācijas sākumpunktu, kad tās tiek transfekcijas ceļā ievadītas 293-T šūnās, kas izraisa rekombinantās proteīnu ražošanas palielināšanos [2]. Lai iegūtu vairāk informācijas par HEK šūnu līnijas atvasinājumiem, tostarp to attīstību un īpašībām, skatieties šo pārskata rakstu.

HEK293 šūnu kultivēšanas pamati: soli pa solim

Apstākļi

Informācija

Populācijas dubultošanās laiks

HEK293 šūnu līnijas dubultošanās laiks ir no 24 līdz 45 stundām, vidēji 30 stundas.

Adherentās vai suspensijas kultūras

HEK293 šūnas var audzēt gan adhezīvās, gan suspensijas kultūrās. Adhezīvās šūnas aug kā monoslāņi, savukārt suspensijas kultūras aug kā sfēroīdi.

Sēšanas blīvums

Augšanas fāzes laikā sadaliet šūnas, kad to konfluence sasniedz 80–90 %. Atdaliet šūnas, izmantojot Accutase, un sējiet ar blīvumu no 1 līdz 4 x 104 šūnas/cm2. Konfluents slānis veidosies 4 dienu laikā, ja sēšanas blīvums ir 1 x 104 šūnas/cm2.

Augšanas barotne

Audzējiet Eagle's Minimum Essential Medium (EMEM) barotnē ar 2 mM L-glutamīnu un 10 % embriju liellopu serumu (FBS). Mainiet barotni divas reizes nedēļā.

Augšanas apstākļi (temperatūra, CO2)

Optimālai augšanai turiet mitrinātā inkubatorā 37 °C temperatūrā ar 5 % CO2 pievadi.

Uzglabāšana

Ilgtermiņa uzglabāšanai uzglabājiet šķidrā slāpekļa tvaika vai šķidrā fāzē. Izvairieties no uzglabāšanas -80 °C saldētavā, jo tas var ietekmēt šūnu dzīvotspēju.

Sasaldēšanas process un barotne

Lai nodrošinātu labāko saglabāšanu, izmantojiet lēnas sasaldēšanas metodi. Sasaldējiet CM-1 vai CM-ACF sasaldēšanas vidē, kas pieejama CLS.

Atkausēšanas process

Atkausējiet sasaldētās šūnas 37 °C ūdens vannā 1–2 minūtes, līdz paliek neliels ledus gabaliņš. Pārnesiet šūnu suspensiju uz centrifūgas mēģeni, pievienojiet iepriekš uzsildītu augšanas vidi un centrifugējiet, lai atbrīvotos no sasaldēšanas vides sastāvdaļām. Atkārtoti suspendējiet šūnu nogulsnes svaigā vidē un kultivējiet optimālos apstākļos.

Bioloģiskās drošības līmenis

HEK293 šūnas ir jāapstrādā atbilstoši 1. bioloģiskās drošības līmenim.

Iegādājieties HEK293 šūnas saviem pētījumiem

Jūsu novatoriskajiem pētījumiem apsveriet mūsu HEK293 šūnas, kas pazīstamas ar to daudzpusību gēnu ekspresijas pētījumos un vakcīnu izstrādē, kā arī to atvasinājumus, piemēram, HEK293T, HEK293 suspensijai pielāgotās šūnas, HEK293T/17, AAV-293 un 2V6.11. Uzziniet vairāk un uzlabojiet savus eksperimentus, iepazīstoties ar mūsu produktu klāstu šeit.

HEK293 šūnu līnija pētniecībā un rūpniecībā

HEK293 šūnu pielietojums ir daudzveidīgs un nozīmīgs. Tās bieži izmanto kā sistēmu rekombinantās proteīnu ekspresijai un ražošanai. Tā kā šīs šūnas ir cilvēka izcelsmes, tajās ražotie proteīni strukturāli un funkcionāli ir līdzīgāki dabiskajiem cilvēka proteīniem, kas ir ļoti svarīgi terapeitiskajā pielietojumā.

Turklāt HEK293 šūnas bieži izmanto gēnu funkciju un regulācijas pētījumos, jo tās viegli uzņem svešu DNS, padarot tās par lielisku modeli ģenētiskai manipulācijai. Šīs šūnas arī spēlē izšķirošu lomu adenovīrusu vektoru ražošanā, kurus izmanto gēnu terapijā un vakcīnu izstrādē, tostarp COVID-19 vakcīnu ātrai izstrādei.

Vakcīnu un proteīnu ražošana: HEK 293 šūnas ir piemērotas liela mēroga proteīnu un terapeitisko vakcīnu ražošanai. Šo šūnu līniju izmanto arī vīrusu vektoru, piemēram, adenoasociēto un adenovīrusu vektoru, radīšanai. Nesen HEK293 šūnas tika izmantotas, lai ražotu svarīgu rekombinanto proteīnu – eritropoetīnu (EPO).

Zāļu testēšana: HEK293 šūnas bieži izmanto zāļu un dabisko produktu toksicitātes testēšanai.

Vēža pētījumi: 293 šūnas ir tumorogēnas, un būtiskas gēnu ekspresijas izmaiņas var pastiprināt tumorogēnēzi šajā šūnu līnijā. Tāpēc 293 šūnu līniju bieži izmanto vēža pētījumos, lai izprastu pamatā esošos molekulāros mehānismus un zāļu attīstību.

Transfekcijas pētījumi: Transfekcija ir process, kurā šūnās ievada nukleīnskābes, un HEK293 šūnas ir īpaši piemērotas šim procesam. Sīkāka informācija par šo tēmu ir sniegta zemāk.

HEK293 loma vakcīnu un proteīnu ražošanā

Vakcīnu ražošanā HEK293 šūnas ir bijušas nozīmīgas adenovīrusu vakcīnu izstrādē. To spēja augt suspensijas kultūrās ļauj veikt mērogojamus procesus, kas ir būtiski, lai apmierinātu globālo pieprasījumu pēc vakcīnām. Turklāt to cilvēciskā izcelsme nodrošina priekšrocības salīdzinājumā ar citām šūnu līnijām, jo tās spēj veikt cilvēkam līdzīgas pēctranslācijas modifikācijas, nodrošinot ražoto vakcīnu bioloģisko efektivitāti.

HEK293 šūnu daudzpusība attiecas arī uz sarežģītu proteīnu ražošanu, tostarp monoklonālo antivielu un bioloģiski līdzīgu zāļu ražošanu, kuras tiek izmantotas vēža, autoimūno slimību un citu slimību ārstēšanā. To spēja precīzi salocīt un modificēt proteīnus padara tās par vēlamo izvēli rekombinantā proteīna ražošanas nozarē.

Kāpēc HEK293 šūnas izmanto transfekcijai?

Transfekcija ir process, kurā šūnās ievada nukleīnskābes, un HEK293 šūnas ir īpaši piemērotas šim procesam. Ir vairāki iemesli, kāpēc HEK293 šūnas tiek izmantotas transfekcijai:

1. Augsta transfekcijas efektivitāte: HEK293 šūnām ir augsts svešās DNS uzsūkšanās ātrums, ko var attiecināt uz to spēju ekspresēt noteiktus vīrusu gēnus, kas atvieglo DNS iekļūšanu šūnā.
2. Spēcīga augšana: šīs šūnas aug ātri un ir salīdzinoši viegli uzturamas, kas ir izdevīgi eksperimentiem, kuros nepieciešami ātri un uzticami rezultāti.
3. Pielāgojamība: HEK293 šūnas var audzēt dažādos apstākļos, tostarp adhezīvās vai suspensijas kultūrās, kas padara tās piemērotas liela mēroga proteīnu ražošanai.
4. Cilvēka šūnu līnija: kā cilvēka šūnu līnija tās nodrošina cilvēka bioloģijai atbilstošāku bioloģisko kontekstu, kas ir īpaši svarīgi terapeitiskajos pētījumos, kur cilvēka šūnu reakcija ļauj prognozēt rezultātus in vivo.
5. Daudzpusība: Tās spēj ražot proteīnus ar sarežģītām pēctranslācijas modifikācijām, kas ir būtiska daudzu proteīnu, īpaši terapeitisko antivielu, funkcionalitātei. 

HEK293 subkultūras protokols

Nepieciešamie reaģenti

1. 1X fosfāta buferēts sāls šķīdums (PBS)
2. 10 % tripsīns-PBS
3. Dulbecco modificētais Eagle barotne (DMEM)

Procedūra

Šūnu sagatavošana

1. Pārbaudiet HEK šūnas zem mikroskopa, lai pārliecinātos, ka tās ir apmēram 90 % konfluentas.
2. Notīriet darba vietu, izmantojot aseptiskas metodes, un sterilizējiet iztvaikošanas skapīti ar UV gaismu.
3. Noslaukiet darba virsmu ar 70 % etanolu.
4. Iepriekš uzsildiet visus reaģentus 37 °C ūdens vannā.

Dalījuma frakcijas un sēklu daudzuma aprēķināšana

1. Noteikt sadalījuma frakciju, kas parasti ir no 1:5 līdz 1:20.
2. Aprēķiniet pipetēšanai nepieciešamo tilpumu, izmantojot formulu: Vp = (S)(Vd).

Barotnes tilpumi un sadalīšanas protokoli

Šūnu kultūrai dažādiem traukiem nepieciešami specifiski barotnes tilpumi, un tiem ir unikālas augšanas platības. Piemēram, 6-bedrīšu platei augšanas platība ir 4,67 cm^2 uz katru bedrīti, un tai nepieciešami aptuveni 2,5 ml barotnes, savukārt 100 mm platei augšanas platība ir 55 cm^2, un tai nepieciešami 10 ml barotnes. Šūnu sadalīšanas process ietver vecā barotnes noņemšanu, mazgāšanu ar PBS, inkubēšanu ar Accutase, neitralizēšanu ar DMEM, centrifugēšanu, atkārtotu suspendēšanu jaunā barotnē un pēc tam izsēšanu uz jaunas plāksnes. Sīkākus soļus un proporcijas citiem traukiem, piemēram, 100 cm² kolbām un 150 mm platēm, lūdzu, skatiet oriģinālajā avotā.

Biežāk uzdotie jautājumi par HEK293 šūnām

HEK293 šūnas tiek plaši izmantotas zinātniskajos pētījumos, kas, protams, rada daudzus jautājumus par to būtību, izcelsmi un īpašībām. Tālāk mēs aplūkojam dažus no šiem biežāk uzdotajiem jautājumiem.