Opublikowano: 2023 r. | Ostatnia aktualizacja: maj 2026 r.

Komórki HEK293: fundament współczesnych badań komórkowych i biotechnologii

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

Komórki HEK293: informacje ogólne i pochodzenie

Czym są komórki HEK293?

Komórki HEK293 to ludzka embrionalna linia komórek nerkowych pochodząca z tkanki nerkowej embrionu ludzkiego, którego rodzice są nieznani, a którego życie zostało dobrowolnie przerwane. Komórki te zostały wyizolowane przez holenderskiego biologa Alexa Van der Eba na początku lat 70. XX wieku. Później zostały one uwiecznione poprzez transformację skróconym adenowirusem typu 5 przez badacza Franka Grahama.

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

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

Ciekawostka: „293” w nazwie HEK293 odnosi się do 293. eksperymentu przeprowadzonego przez Grahama.

Charakterystyka komórek HEK293

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

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

Wielkość komórek HEK 293 wynosi od 11 do 15 µm, na co mogą wpływać warunki hodowli. W hodowli komórki mogą przybierać spłaszczony kształt, gdy rosną na powierzchni, lub zaokrąglony w zawiesinie. Komórki HEK293 są hipotriploidalne, a około 30% komórek HEK293 ma modalną ploidię wynoszącą 64 chromosomy, ale niektóre komórki mają nawet więcej chromosomów. Komórki te posiadają również trzy kopie chromosomu X oraz fragment adenowirusa 5 o długości 4 par bazowych zintegrowany z chromosomem 19.

Porównanie linii komórkowej HEK293 z linią HEK293T

Z macierzystych komórek HEK 293 wywodzą się liczne pochodne, takie jak powszechnie stosowane komórki HEK293T i HEK293F. Komórki HEK293T są jednym z najczęściej stosowanych pochodnych i zostały stworzone poprzez włączenie wrażliwego na temperaturę mutanta antygenu T wirusa SV40 do oryginalnego genomu komórek HEK 293. Ekspresja antygenu T umożliwia replikację plazmidów o pochodzeniu replikacyjnym SV40 po transfekcji do komórek 293-T, co prowadzi do zwiększonej produkcji białek rekombinowanych [2]. Więcej informacji na temat pochodnych linii komórkowej HEK, w tym ich rozwoju i charakterystyki, można znaleźć w tym artykule przeglądowym.

Podstawy hodowli komórek HEK293: przewodnik krok po kroku

Warunki

Informacje

Czas podwojenia populacji

Czas podwojenia populacji linii komórkowej HEK293 wynosi od 24 do 45 godzin, a średnio 30 godzin.

Hodowle przylegające lub w zawiesinie

Komórki HEK293 można hodować zarówno w postaci przylegającej, jak i w zawiesinie. Komórki przylegające rosną w postaci monowarstw, natomiast hodowle w zawiesinie rosną w postaci sferoidów.

Gęstość wysiewu

W fazie wzrostu należy podzielić komórki przy 80–90% konfluencji. Komórki należy oddzielić za pomocą Accutase i wysiać w gęstości od 1 do 4 x 104 komórek/cm2. Przy gęstości wysiewu wynoszącej 1 x 104 komórek/cm2 warstwa konfluentna utworzy się w ciągu 4 dni.

Pożywka wzrostowa

Hodować w minimalnej pożywce podstawowej Eagle'a (EMEM) z 2 mM L-glutaminy i 10% surowicy płodowej bydlęcej (FBS). Wymieniać pożywkę dwa razy w tygodniu.

Warunki wzrostu (temperatura, CO2)

W celu uzyskania optymalnego wzrostu należy przechowywać komórki w nawilżanym inkubatorze w temperaturze 37 °C z dopływem 5% CO2.

Przechowywanie

W celu długotrwałego przechowywania należy przechowywać w fazie gazowej lub ciekłej azotu ciekłego. Należy unikać przechowywania w zamrażarce w temperaturze -80 °C, ponieważ może to wpłynąć na żywotność komórek.

Proces zamrażania i pożywka

W celu zapewnienia najlepszej konserwacji należy stosować metodę powolnego zamrażania. Zamrażać w pożywce do zamrażania CM-1 lub CM-ACF dostępnej w CLS.

Proces rozmrażania

Zamrożone komórki rozmrażać w łaźni wodnej o temperaturze 37 °C przez 1–2 minuty, aż pozostanie niewielka grudka lodu. Przenieść zawiesinę komórek do probówki wirówkowej, dodać wstępnie ogrzane podłoże hodowlane i odwirować w celu usunięcia składników podłoża do zamrażania. Zawiesinę komórek ponownie zawiesić w świeżym podłożu i hodować w optymalnych warunkach.

Poziom bezpieczeństwa biologicznego

Komórki HEK293 wymagają postępowania zgodnie z poziomem bezpieczeństwa biologicznego 1.

Zamów komórki HEK293 do swoich badań

Do swoich przełomowych badań warto rozważyć nasze komórki HEK293, znane ze swojej wszechstronności w badaniach ekspresji genów i opracowywaniu szczepionek, a także ich pochodne, takie jak HEK293T, HEK293 przystosowane do hodowli w zawiesinie, HEK293T/17, AAV-293 i 2V6.11. Dowiedz się więcej i usprawnij swoje eksperymenty, zapoznając się z naszą ofertą produktów tutaj.

Linia komórkowa HEK293 w badaniach naukowych i przemyśle

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

Ponadto komórki HEK293 są często wykorzystywane w badaniach nad funkcją i regulacją genów, ponieważ łatwo pobierają obce DNA, co czyni je doskonałym modelem do manipulacji genetycznej. Komórki te odgrywają również kluczową rolę w produkcji wektorów adenowirusowych, które są wykorzystywane w terapii genowej i opracowywaniu szczepionek, w tym w szybkim tworzeniu szczepionek przeciwko COVID-19.

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

Badania leków: Komórki HEK293 są często wykorzystywane do badania toksyczności leków i produktów naturalnych.

Badania nad rakiem: Komórki 293 mają właściwości nowotworowe, a istotne zmiany w ekspresji genów mogą nasilać proces powstawania nowotworów w tej linii komórkowej. Dlatego linia komórkowa 293 jest często wykorzystywana w badaniach nad rakiem w celu zrozumienia podstawowych mechanizmów molekularnych oraz opracowywania leków.

Badania transfekcji: 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 opracowywaniu szczepionek opartych na adenowirusach. Ich zdolność do wzrostu w hodowlach zawiesinowych pozwala na skalowalne procesy, co ma kluczowe znaczenie dla zaspokojenia globalnego zapotrzebowania na szczepionki. Ponadto ich ludzkie pochodzenie stanowi przewagę nad innymi liniami komórkowymi, ponieważ mogą one przeprowadzać modyfikacje potranslacyjne podobne do ludzkich, 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 nowotworów, chorób autoimmunologicznych i innych schorzeń. Ich zdolność do dokładnego fałdowania i modyfikacji białek sprawia, że są one preferowanym wyborem w przemyśle produkcji białek rekombinowanych.

Dlaczego komórki HEK293 są wykorzystywane 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 charakteryzują się wysokim wskaźnikiem wychwytu obcego DNA, co można przypisać ich zdolności do ekspresji określonych genów wirusowych, które ułatwiają wejście DNA do komórki.
2. Silny wzrost: Komórki te rosną szybko i są stosunkowo łatwe w utrzymaniu, co jest korzystne w przypadku eksperymentów wymagających szybkich i wiarygodnych wyników.
3. Adaptacyjność: Komórki HEK293 można hodować w różnych warunkach, w tym w hodowlach przylegających lub zawiesinowych, co sprawia, że nadają się one do produkcji białek na dużą skalę.
4. Ludzką linię komórkową: Jako ludzka linia komórkowa zapewniają one bardziej adekwatny kontekst biologiczny dla biologii człowieka, co jest szczególnie ważne w badaniach terapeutycznych, gdzie reakcja w komórkach ludzkich pozwala przewidzieć wyniki in vivo.
5. Wszechstronność: Są one w stanie wytwarzać białka o złożonych modyfikacjach potranslacyjnych, co jest cechą niezbędną dla funkcjonalności wielu białek, zwłaszcza przeciwciał terapeutycznych. 

Protokół subkultury HEK293

Wymagane odczynniki

1. 1X bufor fosforanowy (PBS)
2. 10% roztwór trypsyny w PBS
3. Modyfikowana pożywka Dulbecco-Eagle'a (DMEM)

Procedura

Przygotowanie komórek

1. Sprawdź komórki HEK pod mikroskopem, aby upewnić się, że są one w około 90% konfluentne.
2. Oczyść stanowisko pracy przy użyciu technik aseptycznych i wysterylizuj dygestorium światłem UV.
3. Przetrzyj miejsce pracy 70% etanolem.
4. Wstępnie ogrzej wszystkie odczynniki w łaźni wodnej o temperaturze 37°C.

Obliczanie frakcji podziału i ilości wysiewu

1. Określ frakcję podziału, zazwyczaj w zakresie od 1:5 do 1:20.
2. Obliczyć objętość do pipetowania, korzystając z wzoru: Vp = (S)(Vd).

Objętości pożywek i protokoły podziału

W przypadku hodowli komórkowej różne naczynia wymagają określonych objętości pożywki i mają unikalne powierzchnie wzrostu. Na przykład płytka 6-dołkowa ma powierzchnię wzrostu wynoszącą 4,67 cm^2 na dołek i wymaga około 2,5 ml pożywki, podczas gdy płytka 100 mm ma powierzchnię wzrostu wynoszącą 55 cm^2 i wymaga 10 ml pożywki. Proces podziału komórek obejmuje usunięcie starej pożywki, przemycie PBS, inkubację z Accutase, neutralizację DMEM, wirowanie, ponowne zawieszenie w nowej pożywce, a następnie wysianie na nową płytkę. Szczegółowe etapy i proporcje dla innych naczyń, takich jak kolby o powierzchni 100 cm² i płytki o średnicy 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.