Células HEK293: Uma pedra angular na investigação celular moderna e na biotecnologia

As células 293 de rim embrionário humano(HEK293) são uma linha celular de rim embrionário humano que ganhou grande popularidade na comunidade científica devido à sua versatilidade e utilidade numa vasta gama de aplicações de investigação. A linha celular foi criada no início da década de 1970 e, desde então, tem sido utilizada no desenvolvimento de vacinas, na investigação do cancro, no ensaio de medicamentos e na transdução de sinais. Esta publicação do blogue irá explorar todos os aspectos da linha celular HEK293, incluindo a sua origem, informações sobre a cultura, vantagens e desvantagens, aplicações e recursos.

Células HEK293: Informações gerais e origem

O que são células HEK293?

As células HEK293 são uma linha de células renais embrionárias humanas derivadas do tecido renal de um embrião humano de paternidade desconhecida, terminado de forma electiva. As células foram criadas por um biólogo holandês chamado Alex Van der Eb no início da década de 1970. Mais tarde, foram imortalizadas através de uma transformação com um adenovírus 5 truncado pelo investigador Frank Graham.

Inicialmente, as células pareciam difíceis de transformar. No entanto, após muitos esforços contínuos, o crescimento celular ocorreu a partir de um único clone transformado isolado [1]. A transfecção da célula com adenovírus 5 levou à inclusão dos genes E1A e E1B no genoma da célula, o que evita a morte celular e permite a produção abundante de proteínas. Antes da imortalização, as células renais fetais não foram adequadamente caracterizadas, pelo que se desconhece o seu tipo exato de células.

Os rins embrionários são compostos por células endoteliais, epiteliais e fibroblastos, pelo que as células HEK 293 pertencem provavelmente a estas células. No entanto, o mRNA e os produtos genéticos sugerem que se trata de células neuronais. É possível que a adição de Ad5 tenha alterado o fenótipo celular e a expressão genética. Curiosidade: O "293" em HEK293 refere-se à 293ª experiência realizada por Graham.

Facto engraçado: O "293" em HEK293 refere-se à 293ª experiência realizada por Graham.

Caraterísticas das células HEK293

• Morfologia
• Tamanho da célula
• Genoma e ploidia (número de cromossomas)

As células HEK293 têm uma forma que se assemelha às células epiteliais. Os rins embrionários são compostos principalmente por fibroblastos, células endoteliais e células epiteliais. Assim, as células 293 assemelham-se a um destes tipos de células na sua forma.

O tamanho das células HEK 293 situa-se entre 11 e 15 µm, o que pode ser afetado pelas condições de cultura. Em cultura, as células podem parecer achatadas quando crescem numa superfície ou arredondadas em suspensão. As células HEK293 são hipotriplóides, e cerca de 30% das células HEK293 têm uma ploidia modal de 64 cromossomas, mas algumas células têm ainda mais cromossomas. As células também têm três cópias do cromossoma X e um fragmento de 4 quilobases do adenovírus 5 integrado no cromossoma 19.

Comparação da linha celular HEK293 com a HEK293T

Muitos derivados foram obtidos a partir das células HEK 293 parentais, tais como os derivados comuns das células 293, as células HEK293T e HEK293F. As células HEK293T são um dos derivados mais utilizados e foram criadas através da incorporação de um mutante de antigénio T SV40 sensível à temperatura no genoma original das células HEK 293. A expressão do antigénio T permite a replicação de plasmídeos com uma origem de replicação SV40 quando transfectados para células 293-T, levando a uma maior produção de proteínas recombinantes [2]. Para mais informações sobre os derivados da linha celular HEK, incluindo o seu desenvolvimento e caraterísticas, consulte este artigo de revisão.

Noções básicas sobre a cultura de células HEK293: Um Guia Passo-a-Passo

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A linha celular HEK293 na investigação e na indústria

As aplicações das células HEK293 são diversas e significativas. São frequentemente utilizadas como um sistema para a expressão e produção de proteínas recombinantes. Devido à sua origem humana, é mais provável que as proteínas produzidas nestas células sejam semelhantes às suas contrapartes humanas naturais em termos de estrutura e função, o que é crucial para aplicações terapêuticas.

Além disso, as células HEK293 são frequentemente utilizadas no estudo da função e regulação dos genes, uma vez que aceitam facilmente ADN estranho, o que as torna um excelente modelo para a manipulação genética. Estas células desempenham também um papel fundamental na produção de vectores adenovirais, que são utilizados na terapia genética e no desenvolvimento de vacinas, incluindo a rápida geração de vacinas contra a COVID-19.

Produção de vacinas e proteínas: As células HEK 293 são adequadas para o fabrico em grande escala de proteínas e vacinas terapêuticas. A linha celular é ainda utilizada para gerar vectores virais, como os vectores adeno associados e adenovirais. Recentemente, as células HEK293 foram utilizadas para produzir uma proteína recombinante crucial, a eritropoietina (EPO).

Teste de drogas: As células HEK293 são frequentemente utilizadas para testar a toxicidade de medicamentos e produtos naturais.

Investigação do cancro: as células 293 são tumorigénicas e as alterações cruciais da expressão genética podem agravar a tumorigénese nesta linha celular. Por conseguinte, a linha celular 293 é frequentemente utilizada em estudos sobre o cancro para compreender os mecanismos moleculares subjacentes e o desenvolvimento de medicamentos.

Estudos de transfecção: A transfecção é o processo de introdução de ácidos nucleicos nas células, e as células HEK293 são particularmente adequadas para este processo. Mais informações sobre este tópico são explicadas abaixo.

O papel da HEK293 na produção de vacinas e proteínas

Na produção de vacinas, as células HEK293 têm sido fundamentais para o desenvolvimento de vacinas baseadas em adenovírus. A sua capacidade de crescimento em culturas em suspensão permite processos escaláveis, essenciais para satisfazer a procura global de vacinas. Além disso, a sua origem humana proporciona uma vantagem sobre outras linhas celulares, uma vez que podem efetuar modificações pós-traducionais semelhantes às humanas, garantindo a eficácia biológica das vacinas produzidas.

A versatilidade das células HEK293 estende-se à produção de proteínas complexas, incluindo anticorpos monoclonais e biossimilares, que são utilizados no tratamento do cancro, de doenças auto-imunes e de outras doenças. A sua capacidade de dobrar e modificar proteínas com precisão torna-as uma escolha preferida na indústria de produção de proteínas recombinantes.

Porque é que as células HEK293 são utilizadas para a transfecção?

A transfecção é o processo de introdução de ácidos nucleicos nas células, e as células HEK293 são particularmente adequadas para este processo. Existem várias razões pelas quais as células HEK293 são preferidas para a transfecção:

1. Elevada eficiência de transfecção: As células HEK293 têm uma elevada taxa de absorção de ADN estranho, o que pode ser atribuído à sua capacidade de expressar determinados genes virais que facilitam a entrada de ADN na célula.
2. Crescimento robusto: Estas células crescem rapidamente e são relativamente fáceis de manter, o que é benéfico para experiências que requerem resultados rápidos e fiáveis.
3. Adaptabilidade: As células HEK293 podem ser cultivadas numa variedade de condições, incluindo culturas aderentes ou em suspensão, o que as torna adequadas para a produção de proteínas em grande escala.
4. Linha celular humana: Sendo uma linha celular humana, fornecem um contexto biológico mais relevante para a biologia humana, o que é particularmente importante na investigação terapêutica, em que a resposta em células humanas é preditiva de resultados in vivo.
5. Versatilidade: São capazes de produzir proteínas com modificações pós-traducionais complexas, uma caraterística que é essencial para a funcionalidade de muitas proteínas, especialmente anticorpos terapêuticos.

Protocolo de Subcultura HEK293

Reagentes necessários

1. 1X Solução salina tamponada com fosfato (PBS)
2. 10% Tripsina-PBS
3. Meio de Águia Modificado de Dulbecco (DMEM)

Procedimento

Preparação das células

1. Verificar as células HEK ao microscópio para garantir que estão cerca de 90% confluentes.
2. Limpar a estação de trabalho utilizando técnicas assépticas e esterilizar a hotte com luz UV.
3. Limpar o espaço de trabalho com etanol a 70%.
4. Pré-aquecer todos os reagentes num banho de água a 37°C.

Cálculo da fração de divisão e da quantidade de sementes

1. Determinar a fração de divisão, normalmente entre 1:5 e 1:20.
2. Calcular o volume para pipetagem utilizando a fórmula: Vp = (S)(Vd).

Volumes de meios e protocolos de divisão

Para a cultura de células, diferentes recipientes requerem volumes de meios específicos e têm áreas de crescimento únicas. Por exemplo, uma placa de 6 poços tem uma área de crescimento de 4,67 cm^2 por poço e necessita de cerca de 2,5 mL de meio, enquanto uma placa de 100 mm tem uma área de crescimento de 55 cm^2, necessitando de 10 mL de meio. O processo de divisão de células envolve a remoção do meio antigo, a lavagem com PBS, a incubação com Accutase, a neutralização com DMEM, a centrifugação, a ressuspensão em novo meio e a sementeira numa nova placa. Para obter passos e rácios detalhados para outros recipientes, como frascos de 100 cm^2 e placas de 150 mm, consulte a fonte original.

Perguntas frequentes sobre as células HEK293

As células HEK293 são um objeto de utilização generalizada na investigação científica, o que naturalmente suscita inúmeras questões sobre a sua natureza, origem e caraterísticas. De seguida, exploramos algumas destas questões comuns.