Celice HEK293: Ključni kamen v sodobnih celičnih raziskavah in biotehnologiji
CeliceHEK293 (Human embryonic kidney 293) so celična linija človeških embrionalnih ledvic, ki je zaradi svoje vsestranskosti in uporabnosti v številnih raziskovalnih aplikacijah postala zelo priljubljena v znanstveni skupnosti. Celična linija je bila vzpostavljena v začetku sedemdesetih let prejšnjega stoletja in se od takrat uporablja za razvoj cepiv, raziskave raka, testiranje zdravil in prenos signalov. V tem prispevku na blogu bodo obravnavani vsi vidiki celične linije HEK293, vključno z njenim izvorom, informacijami o gojenju, prednostmi in slabostmi, uporabo in viri.
Celice HEK293: Hek293: splošne informacije in izvor: splošne informacije in izvor
Kaj so celice HEK293?
Celice HEK293 so celična linija človeških embrionalnih ledvic, pridobljena iz ledvičnega tkiva izbirno prekinjenega človeškega zarodka neznanega starševstva. Celice je v zgodnjih sedemdesetih letih prejšnjega stoletja ustanovil nizozemski biolog Alex Van der Eb. Kasneje jih je raziskovalec Frank Graham imortaliziral s transformacijo s skrajšanim adenovirusom 5.
Sprva se je zdelo, da je transformacija celic zahtevna. Vendar je po številnih nenehnih prizadevanjih prišlo do rasti celic iz izoliranega posameznega transformiranega klona [1]. Transfekcija celic z adenovirusom 5 je privedla do vključitve genov E1A in E1B v genom celice, kar preprečuje celično smrt in omogoča obilno proizvodnjo beljakovin. Pred imortalizacijo fetalne ledvične celice niso bile ustrezno okarakterizirane, zato njihova natančna vrsta celic ni znana.
Embrionalne ledvice so sestavljene iz endotelijskih, epitelijskih in fibroblastičnih celic, zato celice HEK 293 verjetno pripadajo tem celicam. Vendar pa mRNA in genski produkti kažejo, da gre za nevronske celice. Možno je, da je dodatek Ad5 spremenil celični fenotip in izražanje genov. Zabavno dejstvo: "293" v HEK293 se nanaša na 293. poskus, ki ga je izvedel Graham.
Zabavno dejstvo: "293" v HEK293 se nanaša na 293. poskus, ki ga je izvedel Graham.
Značilnosti celic HEK293
- Morfologija
- Velikost celic
- Genom in ploidnost (število kromosomov)
Celice HEK293 so po obliki podobne epitelijskim celicam. Embrionalne ledvice so sestavljene predvsem iz fibroblastnih, endotelijskih in epitelijskih celic. Zato so celice 293 po obliki podobne eni od teh vrst celic.
Velikost celic HEK 293 je med 11 in 15 µm, na kar lahko vplivajo pogoji gojenja. V kulturi so lahko celice videti sploščene, če rastejo na površini, ali zaobljene v suspenziji. Celice HEK293 so hipotriploidne in približno 30 % celic HEK293 ima modalno ploidijo 64 kromosomov, vendar imajo nekatere celice še več kromosomov. Celice imajo tudi tri kopije kromosoma X in 4-kilobazni par fragmenta adenovirusa 5, integriranega v kromosom 19.
Primerjava celične linije HEK293 in HEK293T
Iz starševskih celic HEK 293 je bilo izpeljanih veliko derivatov, kot sta običajna derivata celic 293 HEK293T in HEK293F. Celice HEK293T so ena od najpogosteje uporabljenih izpeljank in so nastale z vključitvijo temperaturno občutljivega mutanta T-antigena SV40 v genom prvotnih celic HEK 293. Izražanje T-antigena omogoča replikacijo plazmidov z izvorom replikacije SV40, ko so transficirani v celice 293-T, kar vodi k večji proizvodnji rekombinantnih beljakovin [2]. Več informacij o derivatih celičnih linij HEK, vključno z njihovim razvojem in značilnostmi, najdete v tem preglednem članku.
Osnove gojenja celic HEK293: Vodnik korak za korakom: osnove H293: osnove za uporabo H293, korak za korakom
|
Pogoji |
Informacije |
|
Čas podvojitve populacije |
Čas podvojitve celične linije HEK293 je od 24 do 45 ur, v povprečju 30 ur. |
|
Adherentne ali suspenzijske kulture |
Celice HEK293 se lahko gojijo v adherentni in suspenzijski obliki. Adherentne celice rastejo kot enoslojne, suspenzijske pa kot sferoidi. |
|
Gostota naselitve |
Med fazo rasti celice razdelite pri 80-90-odstotni konfluentnosti. Celice ločite z uporabo Accutase in jih posejte z gostoto od 1 do 4 x 104 celic/cm2. Pri gostoti 1 x 104 celic/cm2 se v 4 dneh ustvari konfluentna plast. |
|
Rastno sredstvo |
Gojite v Eaglovem minimalno potrebnem gojišču (EMEM) z 2 mM L-glutamina in 10 % fetalnega govejega seruma (FBS). Gojišče zamenjajte dvakrat na teden. |
|
Pogoji rasti (temperatura, CO2) |
Za optimalno rast hranite v vlažnem inkubatorju pri 37 °C s 5-odstotnim dovajanjem CO2. |
|
Shranjevanje |
Za dolgotrajno shranjevanje hranite v parni ali tekoči fazi tekočega dušika. Izogibajte se shranjevanju pri -80 °C v zamrzovalniku, saj lahko to vpliva na vitalnost celic. |
|
Postopek zamrzovanja in medij |
Za najboljšo ohranitev uporabite počasno metodo zamrzovanja. Zamrzujte v zamrzovalnem gojišču CM-1 ali CM-ACF, ki je na voljo pri CLS. |
|
Postopek odmrzovanja |
Zamrznjene celice odmrzujte v vodni kopeli pri 37 °C 1 do 2 minuti, dokler ne ostane majhen ledeni skupek. Celično suspenzijo prenesite v centrifugirno epruveto in dodajte predhodno ogreto rastno gojišče ter centrifugirajte, da odstranite sestavine zamrzovalnega gojišča. Ponovno suspendirajte celično peleto v svežem gojišču in gojite v optimalnih pogojih. |
|
Raven biološke varnosti |
S celicami HEK293 je treba ravnati na 1. stopnji biološke varnosti. |
Nakup celic HEK293 za vaša odkritja
Za svoje prelomne raziskave upoštevajte naše celice HEK293, ki so znane po svoji vsestranskosti pri študijah izražanja genov in razvoju cepiv, ter njihove derivate, kot so HEK293T, HEK293 suspenzijsko prilagojene, HEK293T/17, AAV-293 in 2V6.11. Odkrijte več in izboljšajte svoje poskuse z raziskovanjem naše ponudbe izdelkov tukaj.
Celična linija HEK293 v raziskavah in industriji
Uporaba celic HEK293 je raznolika in pomembna. Pogosto se uporabljajo kot sistem za izražanje in proizvodnjo rekombinantnih beljakovin. Zaradi človeškega izvora je bolj verjetno, da bodo proteini, proizvedeni v teh celicah, po strukturi in delovanju podobni svojim naravnim človeškim kolegom, kar je ključnega pomena za terapevtske aplikacije.
Poleg tega se celice HEK293 pogosto uporabljajo pri preučevanju delovanja in regulacije genov, saj zlahka sprejmejo tujo DNK, zaradi česar so odličen model za gensko manipulacijo. Te celice imajo tudi ključno vlogo pri proizvodnji adenovirusnih vektorjev, ki se uporabljajo pri genskem zdravljenju in razvoju cepiv, vključno s hitro proizvodnjo cepiv za COVID-19.
Proizvodnja cepiv in proteinov: Celice HEK 293 so primerne za obsežno proizvodnjo beljakovin in terapevtskih cepiv. Celična linija se nadalje uporablja za izdelavo virusnih vektorjev, kot so adeno povezani in adenovirusni vektorji. V zadnjem času se celice HEK 293 uporabljajo za proizvodnjo ključnega rekombinantnega proteina, eritropoetina (EPO).
Testiranje zdravil: Celice HEK293 se pogosto uporabljajo za testiranje toksičnosti zdravil in naravnih proizvodov.
Raziskave raka: celice 293 so tumorogene, ključne spremembe v izražanju genov pa lahko v tej celični liniji poslabšajo tumorigenezo. Zato se celična linija 293 pogosto uporablja v raziskavah raka za razumevanje osnovnih molekularnih mehanizmov in razvoj zdravil.
Študije transfekcije: Transfekcija je postopek vnosa nukleinskih kislin v celice, celice HEK293 pa so še posebej primerne za ta postopek. Več o tej temi je pojasnjeno v nadaljevanju.
Vloga HEK293 pri proizvodnji cepiv in proteinov
Pri proizvodnji cepiv so celice HEK293 igrale ključno vlogo pri razvoju cepiv na osnovi adenovirusov. Njihova sposobnost rasti v suspenzijskih kulturah omogoča razširljive postopke, ki so ključnega pomena pri izpolnjevanju svetovnih potreb po cepivih. Poleg tega je njihov človeški izvor prednost pred drugimi celičnimi linijami, saj lahko izvajajo človeku podobne posttranslacijske spremembe, kar zagotavlja biološko učinkovitost proizvedenih cepiv.
Vsestranskost celic HEK293 zajema tudi proizvodnjo kompleksnih beljakovin, vključno z monoklonskimi protitelesi in podobnimi biološkimi zdravili, ki se uporabljajo pri zdravljenju raka, avtoimunskih bolezni in drugih bolezni. Zaradi njihove sposobnosti natančnega zlaganja in spreminjanja beljakovin so najprimernejša izbira v industriji proizvodnje rekombinantnih beljakovin.
Zakaj se celice HEK293 uporabljajo za transfekcijo?
Transfekcija je postopek vnosa nukleinskih kislin v celice, celice HEK293 pa so še posebej primerne za ta postopek. Obstaja več razlogov, zakaj so celice HEK293 primerne za transfekcijo:
- Visoka učinkovitost transfekcije: Celice HEK293 imajo visoko stopnjo sprejemanja tuje DNK, kar lahko pripišemo njihovi sposobnosti izražanja nekaterih virusnih genov, ki olajšajo vnos DNK v celico.
- Robustna rast: Te celice hitro rastejo in jih je razmeroma enostavno vzdrževati, kar je koristno za poskuse, ki zahtevajo hitre in zanesljive rezultate.
- Prilagodljivost: Celice HEK293 je mogoče gojiti v različnih pogojih, vključno z adherentnimi ali suspenzijskimi kulturami, zaradi česar so primerne za obsežno proizvodnjo beljakovin.
- Človeška celična linija: Kot človeška celična linija zagotavljajo ustreznejši biološki kontekst za človeško biologijo, kar je še posebej pomembno pri terapevtskih raziskavah, kjer je odziv v človeških celicah napovedovalec rezultatov in vivo.
- Vsestranskost: V njih je mogoče proizvajati beljakovine s kompleksnimi posttranslacijskimi modifikacijami, kar je bistvenega pomena za delovanje številnih beljakovin, zlasti terapevtskih protiteles.
Protokol subkulture HEK293
Potrebna sredstva
- 1X fiziološka raztopina s fosfatnim puferjem (PBS)
- 10 % tripsin-PBS
- Dulbeccovo modificirano orlovo gojišče (DMEM)
Postopek
Priprava celic
- Celice HEK preverite pod mikroskopom, da se prepričate, da so približno 90-odstotno koncentrirane.
- Delovno mesto očistite z aseptičnimi tehnikami in sterilizirajte digestor z UV-svetlobo.
- Delovni prostor obrišite s 70-odstotnim etanolom.
- Vse reagente segrejte v vodni kopeli pri 37 °C.
Izračun razdeljene frakcije in količine semen
- Določite deljeno frakcijo, običajno med 1:5 in 1:20.
- Izračunajte prostornino za pipetiranje po formuli: Vp = (S)(Vd).
Volumni medijev in protokoli delitve
Pri gojenju celic različne posode zahtevajo posebne količine medija in imajo posebna območja rasti. Na primer, šestdelna plošča ima rastno površino 4,67 cm^2 na vdolbino in potrebuje približno 2,5 ml medija, medtem ko ima 100 mm plošča rastno površino 55 cm^2 in potrebuje 10 ml medija. Postopek delitve celic vključuje odstranitev starega medija, izpiranje s PBS, inkubacijo z akutazo, nevtralizacijo z DMEM, centrifugiranje, ponovno suspendiranje v novem mediju in nato sejanje na novo ploščo. Podrobne korake in razmerja za druge posode, kot so 100 cm^2 bučke in 150 mm plošče, najdete v izvirnem viru.
Prednosti in omejitve celične linije HEK293
Celice HEK293 imajo značilne lastnosti, zaradi katerih so privlačne za raziskave in proizvodnjo beljakovin.
Prednosti
- Visoka proizvodnja rekombinantnih beljakovin: Celice HEK293 lahko proizvajajo velike količine rekombinantnih proteinov s kompleksnimi posttranslacijskimi modifikacijami.
- Prilagodljiva transfekcija: Te celice so zelo učinkovite za študije transfekcije in jih je mogoče učinkovito transficirati z različnimi fizikalnimi in kemičnimi metodami.
- Analiza izražanja genov: Zaradi možnosti učinkovitega transfekiranja se lahko celice HEK293 uporabljajo za prehodno in stabilno analizo izražanja genov.
- Ponovljivost rezultatov: Celice HEK293 zagotavljajo dosledne, zanesljive in ponovljive rezultate, zato so priljubljena izbira za raziskovalne laboratorije.
Pomanjkljivosti celične linije HEK293
- Bakterijska kontaminacija: Pri gojenju celičnih linij, vključno s celicami HEK293, je tveganje bakterijske kontaminacije pogost izziv. Bakterijske okužbe lahko spremenijo pH gojišča, povzročijo motnost ter vplivajo na obliko celic, čas gojenja in izražanje genov. Da bi preprečili kontaminacijo, je treba strogo vzdrževati aseptične pogoje gojenja celic.
- Virusne okužbe: Celice HEK293 so tako kot druge človeške celične linije dovzetne za človeške virusne bolezni. Te okužbe je mogoče odkriti le s testiranjem PCR in niso zlahka vidne.
- Obdobje gojenja: Čeprav je celična linija HEK293 imortalizirana, lahko daljša obdobja gojenja postopoma poslabšajo zdravje celic in vplivajo na izražanje genov, ponovljivost in rast celic. Za vzdrževanje zdrave kulture je priporočljivo, da število prehodov ne presega 20.
Pregled virov HEK293: Pregled protokolov, videoposnetkov in drugega
Celice HEK293 so široko uporabljena in dobro raziskana celična linija, zato so na voljo različni viri za njihovo vzdrževanje in gojenje. V nadaljevanju izpostavljamo nekaj virov za spoznavanje protokolov za gojenje celic HEK293:
- HEK Delitev in vzdrževanje celic HEK: Na izobraževalni spletni strani je veliko informacij o celicah HEK293. Opisan je protokol subkultiviranja in sejanja za to celično linijo.
- Celice HEK293: Na tej spletni povezavi boste našli vse objavljene informacije o pogojih gojenja celic, rastnih medijih in protokolih za delitev.
Videoposnetki, povezani s celično linijo HEK293
Na voljo so številni izobraževalni videoposnetki o podkultiviranju, celičnem razmnoževanju in protokolih transfekcije celic HEK293.
- Prehodno izražanje z uporabo celic 293: V tem izobraževalnem videoposnetku je opisan osnovni koncept analize prehodnega izražanja v celicah HEK293 z ilustracijami.
- Delitev celic HEK293: Ta videoposnetek prikazuje celoten protokol subkultiviranja celične linije HEK293.
Sprostite potencial svojih raziskav s celicami HEK293! Zagotovili smo vam vse informacije, ki jih potrebujete za začetek, tako da zakaj bi čakali? Odločite se pametno in naročite pri nas še danes ter izkusite prednosti uporabe te neverjetne celične linije v svoji študiji!
Pogosto zastavljena vprašanja o celicah HEK293
Celice HEK293 so predmet široke uporabe v znanstvenih raziskavah, kar seveda sproža številna vprašanja o njihovi naravi, izvoru in značilnostih. V nadaljevanju obravnavamo nekatera od teh pogostih vprašanj.
Referenčni seznam
- Lin, Y.-C., et al., Genomska dinamika linije človeške embrionalne ledvice 293 kot odziv na manipulacije celične biologije. Nature communications, 2014. 5(1): p. 4767.
- Tan, E., et al., HEK293 cell line as a platform to produce recombinant proteins and viral vectors (Celična linija HEK293 kot platforma za proizvodnjo rekombinantnih beljakovin in virusnih vektorjev). Frontiers in bioengineering and biotechnology, 2021: str. 1288.
- Pulix, M., et al., Molecular characterization of HEK293 cells as emerging versatile cell factories (Molekularna karakterizacija celic HEK293 kot nastajajoče vsestranske celične tovarne). Current Opinion in Biotechnology, 2021. 71: p. 18-24.
- Alvim, R.G., I. Itabaiana Jr in L.R. Castilho, Zika virusom podobni delci (VLP): (1): Stabilne celične linije in postopki neprekinjene perfuzije kot nova potencialna platforma za proizvodnjo cepiva. Vaccine, 2019. 37(47): p. 6970-6977.
- Schwarz, H., et al., Small-scale bioreactor supports high density HEK293 cell perfusion culture for the production of recombinant Erythropoietin (Bioreaktor majhnega obsega podpira perfuzijsko gojenje celic HEK293 visoke gostote za proizvodnjo rekombinantnega eritropoetina). Journal of biotechnology, 2020. 309: p. 44-52.
- Liu, X., et al., Nanotoksični učinki srebrovih nanodelcev na normalne celice HEK-293 v primerjavi z rakavimi celicami linije HeLa. International journal of nanomedicine, 2021. 16: p. 753.
- Patra, B., et al., Piper betle: povečana sinteza zlatih nanodelcev in njihova ocena citotoksičnosti in vitro na celicah HeLa in HEK293. Journal of Cluster Science, 2020. 31: p. 133-145.
- Stepanenko, A. in V. Dmitrenko, HEK293 v celični biologiji in raziskavah raka: fenotip, kariotip, tumorigenost in s stresom povzročena evolucija genoma in fenotipa. Gen, 2015. 569(2): p. 182-190.