Komórki HEK293: Kamień węgielny w nowoczesnych badaniach komórkowych i biotechnologii

Komórki ludzkiej embrionalnej nerki 293(HEK293) to linia komórek ludzkiej embrionalnej nerki, która zyskała szeroką popularność w środowisku naukowym ze względu na swoją wszechstronność i przydatność w szerokim zakresie zastosowań badawczych. Linia komórkowa powstała na początku lat 70. i od tego czasu była wykorzystywana do opracowywania szczepionek, badań nad rakiem, testowania leków i transdukcji sygnału. W tym wpisie na blogu omówione zostaną wszystkie aspekty linii komórkowej HEK293, w tym jej pochodzenie, informacje o hodowli, zalety i wady, zastosowania i zasoby.

Komórki HEK293: Informacje ogólne i pochodzenie

Czym są komórki HEK293?

Komórki HEK293 są ludzką embrionalną linią komórkową nerki pochodzącą z tkanki nerki usuniętego zarodka ludzkiego o nieznanym pochodzeniu. Komórki te zostały stworzone przez holenderskiego biologa Alexa Van der Eba we wczesnych latach 70-tych. Zostały one później unieśmiertelnione poprzez transformację skróconym adenowirusem 5 przez badacza Franka Grahama.

Początkowo transformacja komórek wydawała się trudna. Jednak po wielu ciągłych wysiłkach, wzrost komórek nastąpił z wyizolowanego pojedynczego transformowanego klonu [1]. Transfekcja komórki adenowirusem 5 doprowadziła do włączenia genów E1A i E1B do genomu komórki, co zapobiega śmierci komórki i pozwala na obfitą produkcję białka. Przed immortalizacją komórki nerek płodu nie zostały odpowiednio scharakteryzowane, więc ich dokładny typ komórkowy nie jest znany.

Embrionalne nerki składają się z komórek śródbłonka, nabłonka i fibroblastów, więc komórki HEK 293 prawdopodobnie należą do tych komórek. Jednak mRNA i produkty genowe sugerują, że są to komórki neuronalne. Możliwe, że dodanie Ad5 zmieniło fenotyp komórkowy i ekspresję genów. Ciekawostka: "293" w HEK293 odnosi się do 293. eksperymentu przeprowadzonego przez Grahama.

Ciekawostka: "293" w HEK293 odnosi się do 293. eksperymentu przeprowadzonego przez Grahama.

Charakterystyka komórek HEK293

• Morfologia
• Rozmiar komórek
• Genom i ploidia (liczba chromosomów)

Komórki HEK293 mają kształt przypominający komórki nabłonkowe. Embrionalne nerki składają się głównie z fibroblastów, komórek śródbłonka i komórek nabłonkowych. Komórki 293 przypominają więc kształtem jeden z tych typów komórek.

Rozmiar komórek HEK 293 wynosi od 11 do 15 µm, na co mogą mieć wpływ warunki hodowli. W hodowli komórki mogą wydawać się spłaszczone, gdy rosną na powierzchni lub zaokrąglone w zawiesinie. Komórki HEK293 są hipotriploidalne, a około 30% komórek HEK293 ma modalną ploidię 64 chromosomów, ale niektóre komórki mają nawet więcej chromosomów. Komórki mają również trzy kopie chromosomu X i 4-kilobazowy fragment adenowirusa 5 zintegrowany z chromosomem 19.

Porównanie linii komórkowej HEK293 i HEK293T

Z macierzystych komórek HEK 293 wyprowadzono wiele pochodnych, takich jak popularne pochodne komórek 293 HEK293T i HEK293F. Komórki HEK293T są jedną z najczęściej używanych pochodnych i zostały stworzone przez włączenie wrażliwego na temperaturę mutanta antygenu SV40 T do oryginalnego genomu komórek HEK 293. Ekspresja antygenu T pozwala na replikację plazmidów z pochodzeniem replikacji SV40 po transfekcji do komórek 293-T, co prowadzi do zwiększonej produkcji rekombinowanych białek [2]. Więcej informacji na temat pochodnych linii komórkowych HEK, w tym ich rozwoju i charakterystyki, można znaleźć w tym artykule przeglądowym.

Podstawy hodowli komórek HEK293: Przewodnik krok po kroku

Kup komórki HEK293 dla swoich odkryć

Aby przeprowadzić przełomowe badania, rozważ nasze komórki HEK293, znane ze swojej wszechstronności w badaniach ekspresji genów i opracowywaniu szczepionek, oraz ich pochodne, takie jak HEK293T, HEK293 przystosowane do zawiesiny, HEK293T/17, AAV-293 i 2V6.11. Odkryj więcej i ulepsz swoje eksperymenty, zapoznając się z naszą ofertą produktów tutaj.

Linia komórkowa HEK293 w badaniach i przemyśle

Zastosowania komórek HEK293 są różnorodne i znaczące. Są one często wykorzystywane jako system do ekspresji i produkcji rekombinowanych białek. Ze względu na ich ludzkie pochodzenie, białka produkowane w tych komórkach są bardziej podobne do ich naturalnych ludzkich odpowiedników pod względem struktury i funkcji, co ma kluczowe znaczenie dla zastosowań terapeutycznych.

Co więcej, komórki HEK293 są często wykorzystywane do badania funkcji i regulacji genów, ponieważ łatwo przyjmują obce DNA, co czyni je doskonałym modelem do manipulacji genetycznych. Komórki te odgrywają również kluczową rolę w produkcji wektorów adenowirusowych, które są wykorzystywane w terapii genowej i opracowywaniu szczepionek, w tym w szybkim generowaniu szczepionek na COVID-19.

Produkcja szczepionek i białek: Komórki HEK 293 nadają się do produkcji białek i szczepionek terapeutycznych na dużą skalę. Linia komórkowa jest ponadto wykorzystywana do generowania wektorów wirusowych, takich jak wektory adeno i adenowirusowe. Ostatnio komórki HEK293 zostały wykorzystane do produkcji kluczowego białka rekombinowanego, erytropoetyny (EPO).

Testowanie leków: Komórki HEK293 są często wykorzystywane do testowania toksyczności leków i produktów naturalnych.

Badania nad rakiem: komórki 293 są nowotworowe, a kluczowe zmiany ekspresji genów mogą nasilać nowotworzenie w tej linii komórkowej. Dlatego linia komórkowa 293 jest często wykorzystywana w badaniach nad rakiem w celu zrozumienia podstawowych mechanizmów molekularnych i rozwoju leków.

Badania nad transfekcją: Transfekcja to proces wprowadzania kwasów nukleinowych do komórek, a komórki HEK293 są szczególnie podatne na ten proces. Więcej na ten temat wyjaśniono poniżej.

Rola HEK293 w produkcji szczepionek i białek

W produkcji szczepionek komórki HEK293 odegrały kluczową rolę w rozwoju szczepionek opartych na adenowirusach. Ich zdolność do wzrostu w hodowlach zawiesinowych pozwala na skalowalne procesy, kluczowe dla zaspokojenia globalnego zapotrzebowania na szczepionki. Dodatkowo, ich ludzkie pochodzenie zapewnia przewagę nad innymi liniami komórkowymi, ponieważ mogą one wykonywać podobne do ludzkich modyfikacje potranslacyjne, zapewniając biologiczną skuteczność produkowanych szczepionek.

Wszechstronność komórek HEK293 rozciąga się na produkcję złożonych białek, w tym przeciwciał monoklonalnych i leków biopodobnych, które są stosowane w leczeniu raka, chorób autoimmunologicznych i innych schorzeń. Ich zdolność do dokładnego fałdowania i modyfikowania białek sprawia, że są one preferowanym wyborem w branży produkcji białek rekombinowanych.

Dlaczego komórki HEK293 są używane do transfekcji?

Transfekcja to proces wprowadzania kwasów nukleinowych do komórek, a komórki HEK293 są szczególnie podatne na ten proces. Istnieje kilka powodów, dla których komórki HEK293 są preferowane do transfekcji:

1. Wysoka wydajność transfekcji: Komórki HEK293 mają wysoki współczynnik pobierania obcego DNA, co można przypisać ich zdolności do ekspresji niektórych genów wirusowych, które ułatwiają wejście DNA do komórki.
2. Solidny wzrost: Komórki te rosną szybko i są stosunkowo łatwe w utrzymaniu, co jest korzystne dla eksperymentów wymagających szybkich i wiarygodnych wyników.
3. Zdolność adaptacji: Komórki HEK293 mogą być hodowane w różnych warunkach, w tym w hodowlach adherentnych lub zawiesinowych, co czyni je odpowiednimi do produkcji białek na dużą skalę.
4. Ludzka linia komórkowa: Jako ludzka linia komórkowa, zapewniają one bardziej odpowiedni kontekst biologiczny dla biologii człowieka, co jest szczególnie ważne w badaniach terapeutycznych, w których odpowiedź w ludzkich komórkach jest predykcyjna dla wyników in vivo.
5. Wszechstronność: Są w stanie wytwarzać białka ze złożonymi modyfikacjami potranslacyjnymi, co jest cechą niezbędną dla funkcjonalności wielu białek, zwłaszcza przeciwciał terapeutycznych.

Protokół podhodowli HEK293

Wymagane odczynniki

1. 1X sól fizjologiczna buforowana fosforanami (PBS)
2. 10% trypsyna-PBS
3. Zmodyfikowana pożywka Eagle'a Dulbecco (DMEM)

Procedura

Przygotowanie komórek

1. Sprawdź komórki HEK pod mikroskopem, aby upewnić się, że są one w około 90% konfluentne.
2. Wyczyść stanowisko pracy przy użyciu technik aseptycznych i wysterylizuj wyciąg za pomocą światła UV.
3. Przetrzyj obszar roboczy 70% etanolem.
4. Wstępnie ogrzać wszystkie odczynniki w łaźni wodnej o temperaturze 37°C.

Obliczanie frakcji rozdzielonej i ilości materiału siewnego

1. Określić frakcję podziału, zazwyczaj od 1:5 do 1:20.
2. Oblicz objętość do pipetowania za pomocą wzoru: Vp = (S)(Vd).

Objętości pożywek i protokoły dzielenia

W przypadku hodowli komórkowej różne naczynia wymagają określonych objętości pożywki i mają unikalne obszary wzrostu. Na przykład, płytka 6-dołkowa ma obszar wzrostu 4,67 cm^2 na dołek i wymaga około 2,5 ml pożywki, podczas gdy płytka 100 mm ma obszar wzrostu 55 cm^2 i wymaga 10 ml pożywki. Proces dzielenia komórek obejmuje usunięcie starej pożywki, przemycie PBS, inkubację z Accutase, neutralizację DMEM, odwirowanie, ponowne zawieszenie w nowej pożywce, a następnie wysiew na nową płytkę. Szczegółowe kroki i proporcje dla innych naczyń, takich jak kolby 100 cm^2 i płytki 150 mm, można znaleźć w oryginalnym źródle.

Często zadawane pytania dotyczące komórek HEK293

Komórki HEK293 są szeroko stosowane w badaniach naukowych, co naturalnie rodzi liczne pytania dotyczące ich natury, pochodzenia i właściwości. Poniżej przedstawiamy niektóre z tych często zadawanych pytań.