Uverejnené: 2023 | Posledná aktualizácia: máj 2026

Bunky HEK293: Základný kameň moderného bunkového výskumu a biotechnológie

Ľudské embryonálne obličkové bunky 293 (HEK293) sú bunkovou líniou ľudských embryonálnych obličkových buniek, ktorá si v vedeckej komunite získala širokú popularitu vďaka svojej univerzálnosti a užitočnosti v širokej škále výskumných aplikácií. Táto bunková línia bola založená na začiatku 70. rokov 20. storočia a odvtedy sa používa na vývoj vakcín, výskum rakoviny, testovanie liekov a signálnu transdukciu. Tento blogový príspevok sa bude venovať všetkým aspektom bunkovej línie HEK293, vrátane jej pôvodu, informácií o kultivácii, výhod a nevýhod, aplikácií a zdrojov.

Bunky HEK293: Všeobecné informácie a pôvod

Čo sú bunky HEK293?

Bunky HEK293 sú ľudská embryonálna obličková bunková línia odvodená z obličkového tkaniva dobrovoľne ukončeného ľudského embrya neznámeho pôvodu. Bunky založil holandský biológ Alex Van der Eb na začiatku 70. rokov 20. storočia. Neskôr ich výskumník Frank Graham imortalizoval transformáciou skráteným adenovírusom 5.

Spočiatku sa transformácia týchto buniek javila ako náročná. Po mnohých nepretržitých snahách však došlo k rastu buniek z izolovaného jediného transformovaného klonu [1]. Transfekcia buniek adenovírusom 5 viedla k začleneniu génov E1A a E1B do genómu buniek, čo zabraňuje smrti buniek a umožňuje bohatú produkciu proteínov. Pred imortalizáciou neboli fetálne obličkové bunky dostatočne charakterizované, takže ich presný typ buniek nie je známy.

Embryonálne obličky sa skladajú z endoteliálnych, epiteliálnych a fibroblastových buniek, takže bunky HEK 293 pravdepodobne patria k týmto bunkám. Produkty mRNA a génov však naznačujú, že ide o neurónové bunky. Je možné, že pridaním Ad5 došlo k zmene bunkového fenotypu a génovej expresie. Zaujímavosť: Číslo „293“ v názve HEK293 odkazuje na 293. experiment, ktorý vykonal Graham.

Zaujímavosť: Číslo „293“ v názve HEK293 odkazuje na 293. experiment, ktorý vykonal Graham.

Charakteristiky buniek HEK293

• Morfológia
• Veľkosť buniek
• Genóm a ploidia (počet chromozómov)

Bunky HEK293 majú tvar, ktorý pripomína epitelové bunky. Embryonálne obličky sa skladajú hlavne z fibroblastov, endoteliálnych a epitelových buniek. Bunky 293 sa teda tvarom podobajú na jeden z týchto typov buniek.

Veľkosť buniek HEK 293 sa pohybuje v rozmedzí 11 až 15 µm, čo môže byť ovplyvnené kultivačnými podmienkami. V kultúre môžu bunky vyzerať sploštené, ak rastú na povrchu, alebo zaoblené v suspenzii. Bunky HEK293 sú hypotriploidné a približne 30 % buniek HEK293 má modálnu ploidiu 64 chromozómov, niektoré bunky však majú ešte viac chromozómov. Bunky majú tiež tri kópie chromozómu X a fragment adenovírusu 5 s dĺžkou 4 kilobázy integrovaný do chromozómu 19.

Porovnanie buniek HEK293 a HEK293T

Z pôvodných buniek HEK 293 bolo odvodených mnoho derivátov, ako napríklad bežné deriváty buniek 293, bunky HEK293T a HEK293F. Bunky HEK293T sú jedným z najčastejšie používaných derivátov a boli vytvorené začlenením teplotne citlivého mutanta T-antigénu SV40 do pôvodného genómu buniek HEK 293. Expresia T-antigénu umožňuje replikáciu plazmíd s replikačným pôvodom SV40 pri transfekcii do buniek 293-T, čo vedie k zvýšenej produkcii rekombinantných proteínov [2]. Ďalšie informácie o derivátoch bunkovej línie HEK, vrátane ich vývoja a charakteristík, nájdete v tomto prehľadovom článku.

Základy kultivácie buniek HEK293: podrobný návod

Podmienky

Informácie

Doba zdvojnásobenia populácie

Doba zdvojnásobenia buniek buneckej línie HEK293 sa pohybuje od 24 do 45 hodín, pričom priemerná hodnota je 30 hodín.

Adherentné alebo suspenzné kultúry

Bunky HEK293 je možné kultivovať v adhezívnej aj suspenznej forme. Adhezívne bunky rastú ako monovrstvy, zatiaľ čo suspenzné kultúry rastú ako sféroidy.

Hustota výsevu

Počas fázy rastu rozdeľte bunky pri 80–90 % konfluencii. Bunky oddeľte pomocou Accutase a naočkujte v hustote 1 až 4 x 104 buniek/cm2. Pri hustote naočkovania 1 x 104 buniek/cm2 sa za 4 dni vytvorí konfluentná vrstva.

Rastové médium

Pestujte v minimálnom esenciálnom médiu Eagle (EMEM) s 2 mM L-glutamínom a 10 % fetálnym bovinným sérom (FBS). Médium vymieňajte dvakrát týždenne.

Podmienky rastu (teplota, CO2)

Pre optimálny rast uchovávajte v zvlhčenom inkubátore pri teplote 37 °C s prísunom 5 % CO2.

Skladovanie

Na dlhodobé uchovávanie skladujte v parnej alebo kvapalnej fáze kvapalného dusíka. Vyhnite sa skladovaniu v mrazničke pri teplote -80 °C, pretože to môže ovplyvniť životaschopnosť buniek.

Proces zmrazovania a médium

Pre najlepšiu konzerváciu použite metódu pomalého zmrazovania. Zmrazujte v zmrazovacom médiu CM-1 alebo CM-ACF, ktoré je k dispozícii od spoločnosti CLS.

Proces rozmrazovania

Zmrazené bunky rozmrazujte vo vodnom kúpeli pri teplote 37 °C po dobu 1–2 minút, kým nezostane len malá hrudka ľadu. Suspenziu buniek preneste do centrifugačnej skúmavky, pridajte vopred zahriate rastové médium a odstredite, aby sa odstránili zložky mraziaceho média. Peletu buniek resuspendujte v čerstvom médiu a kultivujte za optimálnych podmienok.

Úroveň biologickej bezpečnosti

S bunkami HEK293 sa musí zaobchádzať na úrovni biologickej bezpečnosti 1.

Kúpte si bunky HEK293 pre svoje výskumy

Pre váš prelomový výskum zvážte naše bunky HEK293, známe svojou univerzálnosťou v štúdiách génovej expresie a vývoji vakcín, a ich deriváty, ako sú HEK293T, HEK293 prispôsobené na kultiváciu v suspenzii, HEK293T/17, AAV-293 a 2V6.11. Zistite viac a vylepšite svoje experimenty prehliadnutím nášho sortimentu produktov tu.

Bunka HEK293 vo výskume a priemysle

Využitie buniek HEK293 je rôznorodé a významné. Často sa používajú ako systém na expresiu a produkciu rekombinantných proteínov. Vzhľadom na ich ľudský pôvod sú proteíny produkované v týchto bunkách z hľadiska štruktúry a funkcie pravdepodobnejšie podobné svojim prirodzeným ľudským náprotivkom, čo je kľúčové pre terapeutické využitie.

Okrem toho sa bunky HEK293 často využívajú pri štúdiu funkcie a regulácie génov, pretože ľahko prijímajú cudziu DNA, čo z nich robí vynikajúci model pre genetickú manipuláciu. Tieto bunky tiež zohrávajú kľúčovú úlohu pri výrobe adenovírusových vektorov, ktoré sa používajú v génovej terapii a vývoji vakcín, vrátane rýchlej výroby vakcín proti COVID-19.

Výroba vakcín a proteínov: Bunky HEK 293 sú vhodné na výrobu proteínov a terapeutických vakcín vo veľkom meradle. Táto bunková línia sa ďalej používa na generovanie vírusových vektorov, ako sú adenoasociované a adenovírusové vektory. V poslednej dobe sa bunky HEK293 používajú na výrobu kľúčového rekombinantného proteínu, erytropoetínu (EPO).

Testovanie liekov: Bunky HEK293 sa často používajú na testovanie toxicity liekov a prírodných produktov.

Výskum rakoviny: Bunky 293 sú tumorigenické a zásadné zmeny v expresii génov môžu v tejto bunkovej línii zhoršiť tumorigenézu. Preto sa bunková línia 293 často používa v štúdiách rakoviny na pochopenie základných molekulárnych mechanizmov a vývoj liekov.

Štúdie transfekcie: Transfekcia je proces zavádzania nukleových kyselín do buniek a bunky HEK293 sú na tento proces obzvlášť vhodné. Viac o tejto téme je vysvetlené nižšie.

Úloha HEK293 pri výrobe vakcín a proteínov

Pri výrobe vakcín zohrali bunky HEK293 kľúčovú úlohu pri vývoji vakcín na báze adenovírusov. Ich schopnosť rásť v suspenzných kultúrach umožňuje škálovateľné procesy, ktoré sú kľúčové pre uspokojenie globálneho dopytu po vakcínach. Okrem toho ich ľudský pôvod poskytuje výhodu oproti iným bunkovým líniám, pretože dokážu vykonávať posttranslačné modifikácie podobné ľudským, čím zabezpečujú biologickú účinnosť vyrábaných vakcín.

Všestrannosť buniek HEK293 sa rozširuje aj na výrobu komplexných proteínov, vrátane monoklonálnych protilátok a biosimilárov, ktoré sa používajú pri liečbe rakoviny, autoimunitných ochorení a iných ochorení. Ich schopnosť presne skladovať a modifikovať proteíny z nich robí preferovanú voľbu v priemysle výroby rekombinantných proteínov.

Prečo sa bunky HEK293 používajú na transfekciu?

Transfekcia je proces zavádzania nukleových kyselín do buniek a bunky HEK293 sú na tento proces obzvlášť vhodné. Existuje niekoľko dôvodov, prečo sú bunky HEK293 preferované na transfekciu:

1. Vysoká účinnosť transfekcie: Bunky HEK293 majú vysokú rýchlosť absorpcie cudzej DNA, čo možno pripísať ich schopnosti exprimovať určité vírusové gény, ktoré uľahčujú vstup DNA do bunky.
2. Robustný rast: Tieto bunky rastú rýchlo a ich kultivácia je relatívne jednoduchá, čo je výhodné pre experimenty, ktoré vyžadujú rýchle a spoľahlivé výsledky.
3. Prispôsobivosť: Bunky HEK293 sa dajú kultivovať v rôznych podmienkach, vrátane adhezívnych alebo suspenzných kultúr, čo ich predurčuje na veľkoplošnú produkciu proteínov.
4. Ľudská bunková línia: Ako ľudská bunková línia poskytujú relevantnejší biologický kontext pre ľudskú biológiu, čo je obzvlášť dôležité v terapeutickom výskume, kde reakcia v ľudských bunkách predikuje výsledky in vivo.
5. Všestrannosť: Sú schopné produkovať proteíny so zložitými posttranslačnými modifikáciami, čo je vlastnosť nevyhnutná pre funkčnosť mnohých proteínov, najmä terapeutických protilátok. 

Protokol subkultivácie HEK293

Potrebné reagencie

1. 1X fosfátový pufrovaný roztok (PBS)
2. 10 % trypsín-PBS
3. Dulbeccovo modifikované Eagleovo médium (DMEM)

Postup

Príprava buniek

1. Skontrolujte HEK bunky pod mikroskopom, aby ste sa uistili, že sú asi na 90 % konfluentné.
2. Vyčistite pracovisko pomocou aseptických techník a sterilizujte digestor UV žiarením.
3. Pracovnú plochu utrite 70 % etanolom.
4. Všetky reagencie predhrejte vo vodnom kúpeli pri teplote 37 °C.

Výpočet frakcie rozdelenia a množstva výsevu

1. Určite rozdelenú frakciu, zvyčajne v pomere 1:5 až 1:20.
2. Vypočítajte objem na pipetovanie pomocou vzorca: Vp = (S)(Vd).

Objemy médií a protokoly rozdelenia

Pre bunkovú kultúru vyžadujú rôzne nádoby špecifické objemy médií a majú jedinečné rastové plochy. Napríklad 6-jamková platnička má rastovú plochu 4,67 cm^2 na jamku a vyžaduje približne 2,5 ml média, zatiaľ čo 100 mm platnička má rastovú plochu 55 cm^2 a vyžaduje 10 ml média. Proces rozdelenia buniek zahŕňa odstránenie starého média, prepláchnutie PBS, inkubáciu s Accutase, neutralizáciu DMEM, centrifugáciu, resuspendovanie v novom médiu a následné naočkovanie na novú platňu. Podrobné kroky a pomery pre iné nádoby, ako sú 100 cm² fľaše a 150 mm platničky, nájdete v pôvodnom zdroji.

Často kladené otázky o bunkách HEK293

Bunky HEK293 sú predmetom širokého používania vo vedeckom výskume, čo prirodzene prináša množstvo otázok o ich povahe, pôvode a vlastnostiach. Nižšie uvádzame niektoré z týchto bežných otázok.