HEK293T-Zellen: Entfaltung des Potenzials in Transfektionsstudien
HEK293T-Zellen sind menschliche embryonale Nierenzellen, die in der industriellen Biotechnologie, Toxikologie und Krebsforschung weit verbreitet sind. Diese immortalisierten Zellen werden auch für die Herstellung einer Vielzahl von therapeutischen Proteinen und Viren verwendet.
Allgemeine Merkmale und Herkunft von HEK293T-Zellen
In diesem Abschnitt des Artikels werden der Ursprung und allgemeine Informationen über die HEK293T-Zelllinie behandelt.
- Die HEK293T-Zelllinie ist aus primären menschlichen embryonalen Nierenzellen entstanden, die im Labor gezüchtet wurden. Forscher entwickelten diese Zellen in den frühen 1970er Jahren, indem sie embryonale Nierenzellen mit geschorenen DNA-Fragmenten des Adenovirus Typ 5 transfizierten. Die Forscher etablierten die HEK293T-Zelllinie, indem sie das große T-Antigen des Simian-Virus 40 (SV40) in das Genom der HEK293-Zellen einführten. Diese Modifikation ermöglichte es den Forschern, 293-Zellen leicht zu transfizieren und machte sie für die Proteinproduktion und Genexpressionsstudien geeignet [1].
- HEK293T-Zellen besitzen eine epithelähnliche Morphologie. Sie haben eine längliche und abgeflachte Form mit einer eindeutigen Zellgrenze.
- Die Größe der HEK293T-Zellen liegt zwischen 11 und 15 µm im Durchmesser.
- Die HEK293T-Zellen mit SV40 large-t-Antigen besitzen einen komplexen Karyotyp. Diese Zellen sind hypotriploid, d. h. sie enthalten dreimal weniger Chromosomen als eine haploide Gamete, und sie besitzen eine modale Chromosomenzahl von 64.
Was ist der Unterschied zwischen HEK293T und HEK293?
Sowohl HEK293 als auch HEK293T Zelllinien sind menschlichen Ursprungs. HEK293T ist ein beliebtes Derivat der HEK293-Zelllinie. Wissenschaftler haben diese Zellen aus den ursprünglichen 293-Zellen der menschlichen Embryonalniere entwickelt, indem sie sie mit SV40 large T-Antigen transfizierten, während sie die immortalisierten HEK293-Zellen durch Transformation und Kultivierung menschlicher Embryonalnierenzellen mit geschorenen menschlichen Adenovirus-5-DNA-Fragmenten herstellten.
Zelltechnologien und biomedizinische Anwendungen von HEK293T-Zellen
Zellkultur und Banking in der HEK293T-Forschung
HEK293T-Zellen, die von menschlichen embryonalen Nierenzellen (293) abgeleitet sind, werden aufgrund ihres robusten Wachstums und ihrer einfachen Transfektion häufig in der Zellkultur verwendet. Um mit diesen Zellen arbeiten zu können, müssen Forscher dem Zellbanking Vorrang einräumen, d. h. der Lagerung von Zellen für eine längere Forschung und therapeutische Verwendung. Um die Zelleigenschaften zu erhalten und die langfristige Lebensfähigkeit der Zellen zu gewährleisten, müssen sie ein abgestuftes Zellbanking-Konzept anwenden. Die Erstellung von Zellbanken erfordert die Einhaltung der Vorschriften zur guten Herstellungspraxis, um die Lebensfähigkeit und Integrität der Zellen für therapeutische Anwendungen zu gewährleisten.
Gute Herstellungspraktiken sind entscheidend für die Herstellung von HEK293T-Zellbanken, die sowohl für die Forschung als auch für therapeutische Anwendungen von grundlegender Bedeutung sind. Die Master-Zellbank dient als Referenzpunkt für alle nachfolgenden zellulären Produkte. Die Herstellung dieser Zellen für therapeutische Anwendungen, wie z. B. die Produktion von Lentiviren für Gentherapien, erfolgt nach strengen behördlichen Standards, um die Sicherheit und Wirksamkeit der Endprodukte zu gewährleisten.
Protokolle und Assays mit HEK293T
In der Zytotechnologie werden spezifische Protokolle und Assays entwickelt, um die Eigenschaften der HEK293T-Zellen zu bewerten. Dazu gehört die Bewertung der Wirksamkeit von Gentherapievektoren und der Interaktion der Zelle mit der extrazellulären Matrix in einer Schalen- oder Suspensionskultur. Um die Integrität der HEK293T-Zellen zu erhalten, wählen die Forscher die Reagenzien für die Transfektion sorgfältig aus und unterziehen die Rohstoffe einer strengen Qualitätskontrolle.
Forschungsanwendungen der HEK293T-Zelllinie
- Entwicklung von Impfstoffen: Die HEK293T-Zelllinie wurde zur Untersuchung von Viren und zur Herstellung von Impfstoffen auf der Basis von viralen Vektoren zur Bekämpfung verschiedener Virusinfektionen verwendet. In einer Studie wurde diese embryonale Nierenzelllinie verwendet, um die strukturelle und funktionelle Grundlage des Zelleintritts des COVID-19-Virus durch das menschliche Angiotensin-konvertierende Enzym 2 (ACE2) zu untersuchen [3]. Darüber hinaus wurden in einer kürzlich durchgeführten Studie HEK93T-Zellen zur Erzeugung von SARS-CoV-2-Spike-pseudotypisierten Lentiviruspartikeln verwendet [4].
- Toxikologische Forschung: Diese menschliche embryonale Nierenzelllinie wird häufig zur Prüfung der Toxizität und Wirksamkeit von Arzneimitteln verwendet. In einer im Jahr 2022 durchgeführten Studie wurde HEK293T als normale menschliche Zelllinie verwendet, um das zytotoxische Potenzial von Caladium lindenii-Extrakten gegen die Leberkrebszelllinie HepG2 zu validieren [5].
- Studien zur Genexpression: Die HEK293T-Zelllinie mit dem SV40 large T-Antigen lässt sich gut transfizieren und eignet sich daher für Genexpressionsstudien. In einer Studie wurden HEK293T-Zellen verwendet, um die Rolle der langen nichtkodierenden RNA SNHG16 bei der Regulierung der Trophoblastenfunktionen zu untersuchen. Die Studie ergab, dass die LncRNA SNHG16 mit der miR-218-5p/LASP1-Achse interagiert, um diese Effekte zu vermitteln [6].
Innovationen in der Zelltherapie mit HEK293T-Zellen
Fortschritte in der Zelltherapie mit HEK293T
HEK293T-Zellen leisten einen wichtigen Beitrag zur Zelltherapie, insbesondere bei der Herstellung von viralen Vektoren für die Gentherapie. Diese Zellen sind in Herstellungsprozessen, die den Vorschriften der guten Herstellungspraxis entsprechen, unverzichtbar, da sie die Herstellung hochwertiger Gentherapieprodukte gewährleisten. Die Schulung des Herstellungspersonals konzentriert sich auch auf den Umgang mit den einzigartigen Eigenschaften von HEK293T-Zellen und die Aufrechterhaltung eines hohen Standards für die aus diesen Zellen hergestellten Arzneimittel.
HEK293T-Zellen in klinischen Versuchen und Gentherapie
Die HEK293T-Zelllinie spielt eine zentrale Rolle bei der Entwicklung von Gentherapieprodukten und ist ein wesentlicher Bestandteil klinischer Studien, die darauf abzielen, neue Zelltherapien auf den Markt zu bringen. Dabei wird die hohe Transfektiosität der Zelllinie für die Genverabreichung genutzt, wobei Vektoren wie lentivirale Verpackungsvektoren zum Einsatz kommen, bei denen die Integrase D64V-Mutation einen bemerkenswerten Fortschritt zur Erhöhung der Sicherheit darstellt.
Innovative Techniken in der HEK293T-Zellkultur
Die Vielseitigkeit von HEK293T-Zellen ermöglicht innovative Techniken sowohl in zweidimensionalen als auch in komplexer-dimensionalen Zellkulturen. Diese Anpassungsfähigkeit ist der Schlüssel zur Erforschung zellulärer Produkte für verschiedene Arten der biomedizinischen Forschung, einschließlich der Krebsforschung, bei der diese Zellen zur Untersuchung tumorigener Prozesse und zur Arzneimittelprüfung verwendet werden. Darüber hinaus ist die HEK293T-Linie von entscheidender Bedeutung für die Produktion lentiviraler Partikel, die sowohl für die Forschung als auch für die Herstellung therapeutischer Vektoren wichtig sind.
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Informationen zur Kultivierung der HEK293T-Zelllinie
HEK293T-Zellen werden in Forschungslabors in großem Umfang kultiviert. Bevor Sie eine HEK293T-Zellkultur entwickeln, müssen Sie wissen: Was ist die Verdopplungszeit von HEK293T-Zellen? Was ist das HEK293T-Medium? Wie hoch ist die HEK293T-Aussaatdichte?
Wichtige Punkte für die Kultivierung von HEK293T-Zellen
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Verdopplungszeit: |
Die angegebene Verdopplungszeit für HEK293T-Zellen beträgt 30 Stunden. |
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Adhärent oder in Suspension: |
HEK293T ist eine adhärente Zelllinie. |
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Aussaat-Dichte: |
HEK293T-Zellen werden mit einer Dichte von 1 x104 Zellen/cm2 ausgesät. Bei dieser Aussaatdichte können die Zellen in etwa 4 Tagen einen konfluenten Monolayer bilden. Für die Aussaat werden die adhärenten Zellen mit Hilfe der Accutase-Dissoziationslösung abgelöst. Die abgelösten Zellen werden zentrifugiert und dann vorsichtig mit einem Wachstumsmedium resuspendiert. Danach werden die Zellen zur Kultivierung in neue Flaschen verteilt. |
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Wachstumsmedium: |
HEK293T-Zellen werden in EMEM (Eagle's minimal essential medium) mit 1,0 g/L L-Glucose, 2,2 g/L NaHCO3, 2,0 mM L-Glutamin und 10 % fötalem Rinderserum kultiviert. Das Medium sollte zweimal pro Woche ausgetauscht werden. |
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Wachstumsbedingungen: |
HEK293T-Zellkulturen werden in einem befeuchteten 37°C-Inkubator mit einer 5%igen CO2-Zufuhr gehalten. |
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Lagerung: |
Menschliche embryonale Nierenzellen HEK293T werden in der Dampfphase von flüssigem Stickstoff oder bei einer Temperatur von unter -150°C länger gelagert. |
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Einfrierprozess und Einfriermedium: |
HEK293-Zellen können in CM-1- oder CM-ACF-Einfriermedien eingefroren werden. Für HEK293T-Zellen werden langsame Einfrierverfahren empfohlen, die einen allmählichen Temperaturabfall von 1 °C ermöglichen, um ihre Lebensfähigkeit zu schützen. |
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Auftauprozess: |
Eine gefrorene Zellampulle wird in einem Wasserbad (37 °C) schnell geschüttelt, bis ein kleiner Eisklumpen übrig bleibt. Die Zellen werden in den Medien resuspendiert und zentrifugiert, um die Bestandteile der Einfriermedien zu entfernen. Die zurückgewonnenen Zellen werden dann in neuen Flaschen mit Wachstumsmedium kultiviert. |
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Biologische Schutzstufe: |
Für die Handhabung und Pflege von HEK293T-Zellkulturen ist ein Labor der Biologischen Schutzstufe 1 erforderlich. |
HEK293T-Zelllinie: Vorteile und Beschränkungen
Mit den menschlichen embryonalen Nierenzellen 293T ist eine einzigartige Kombination von Vorteilen und Einschränkungen verbunden. Im Folgenden gehen wir auf einige der wichtigsten Vor- und Nachteile dieser Zelllinie ein.
Vor- und Nachteile von HEK293T-Zellen
Zu den wichtigsten Vorteilen von HEK293T-Zellen gehört ihre hohe Transfektiosität, d. h. die Zelllinie nimmt mit bemerkenswerter Effizienz fremde DNA auf und produziert reichlich Proteine. Aufgrund dieser Eigenschaft werden sie sowohl für transiente als auch für stabile Transfektionsstudien sehr geschätzt. Darüber hinaus sind HEK293T-Zellkulturen für ihre einfache Pflege bekannt, was sie aufgrund ihrer Robustheit und einfachen Handhabung zu einer hervorragenden Wahl für verschiedene Laborexperimente macht.
Allerdings sind HEK293T-Zellkulturen auch mit Einschränkungen verbunden. Eines der Hauptprobleme ist das Risiko einer mikrobiellen Kontamination, die die Zellmorphologie, die Genexpression und andere wichtige Merkmale erheblich beeinträchtigen kann, was möglicherweise zu ungenauen Versuchsergebnissen führt. Darüber hinaus sind HEK293T-Zellen zwar für Langzeitexperimente geeignet, doch können längere Kulturzeiten die Gesundheit der Zellen beeinträchtigen. Dies kann sich auf die Transfektionseffizienz und die Wachstumsraten auswirken. Deshalb wird allgemein empfohlen, die Anzahl der Passagen auf 20 oder weniger zu begrenzen, um die Integrität der Zellen zu erhalten.
Häufig gestellte Fragen zur HEK293T-Zellkultur und zu Anwendungen
HEK293T-Zellen: Forschungspublikationen
In diesem Abschnitt haben wir einige vielversprechende Forschungspublikationen mit HEK293T-Zellen aufgeführt.
Diese Publikation wird im Jahr 2022 in BioRxiv veröffentlicht. In dieser Studie wurden HEK293T-Zellen verwendet, um COVID-19-Virus-mRNA-Impfstoffe zu entwickeln, die für N-terminale Spike-Gen- und RBD-Domänen (receptor binding domain) kodieren.
Zirkuläre HER2-RNA-positiver dreifach negativer Brustkrebs ist empfindlich gegenüber Pertuzumab
Diese Forschungsarbeit wurde 2020 in Molecular Cancer veröffentlicht. Die Studie geht davon aus, dass die zirkuläre HER2-RNA-Expression in dreifach negativen Brustkrebszellen diese empfindlich für die medikamentöse Behandlung mit Pertuzumab macht. Die Forscher verwendeten HEK293-Zellen für die Produktion von Lentiviren und die Transfektion des zirkulären HER2-Gens in dieser Studie.
Antivirale Rolle von IFITM3 bei der Infektion mit dem prototypischen Foamy-Virus
Diese Arbeit wurde 2022 im Virology Journal veröffentlicht. In dieser Studie wurden HEK293T-Zellen verwendet, um die antivirale Wirkung von IFITM3 (Interferon-induziertes Transmembranprotein 3) bei einer Infektion mit dem Prototyp Foamy-Virus (PFV) zu untersuchen.
In dieser Forschungsarbeit in Nature Scientific Reports (2017) wurden HEK293T-Zellen verwendet und untersucht, dass miRNA-21 die antiangiogene Wirkung von Metformin vermittelt, indem sie den PI3K/AKT-Signalweg und die SMAD7- und PTEN-Genexpression reguliert.
MicroRNA-608 hemmt die Proliferation von Blasenkrebs über den AKT/FOXO3a-Signalweg
Diese Forschungsarbeit wurde 2017 in der Zeitschrift Molecular Cancer veröffentlicht. In dieser Studie wurden HEK293-Zellen verwendet, um das antiproliferative Potenzial von miRNA-608 gegen Blasenkrebs zu untersuchen.
Ressourcen für die HEK293T-Zelllinie: Protokolle, Videos und mehr
Im Folgenden finden Sie einige Ressourcen zu HEK293T-Zellen::.
- Transfektion von HEK293T-Zellen.
- HEK-Zell-Transfektion: Dieses Video zeigt das allgemeine Transfektionsprotokoll für die humane embryonale Nierenzelllinie HEK293.
- Passage von Zellen: Dieses Video erklärt das Verfahren zur Teilung oder Subkultivierung von adhärenten Zellen.
Zellkultur-Protokolle
Die Zellkulturprotokolle für HEK293T-Zellen sind hier aufgeführt.
- Aufteilung von HEK293T-Zellen: Diese Seite bietet eine detaillierte Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Subkultur von HEK293-Zellen.
- Kultivierung menschlicher embryonaler Nierenzellen: Dieser Link führt Sie zum HEK293T-Zellkulturprotokoll.
Quellenangaben
- Tan, E., et al., HEK293 Cell Line as a Platform to Produce Recombinant Proteins and Viral Vectors. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2021, 9.
- Kim, M.J., et al., AMPKα1 reguliert die Progression von Lungen- und Brustkrebs durch Regulierung der TLR4-vermittelten TRAF6-BECN1-Signalachse. Cancers (Basel), 2020, 12(11).
- Wang, Q., et al., Structural and Functional Basis of SARS-CoV-2 Entry by Using Mensch ACE2. Cell, 2020. 181(4): p. 894-904.
- Gale, E.C., et al., Hydrogel-basierte langsame Freisetzung eines Impfstoffs mit rezeptorbindender Domänen-Untereinheit löst neutralisierende Antikörperreaktionen gegen SARS-CoV-2 aus. bioRxiv, 2021.
- Kalsoom, A., et al., In-vitro-Bewertung des zytotoxischen Potenzials von Caladium lindenii-Extrakten bei menschlichen Hepatokarzinomen HepG2 und normalen HEK293T-Zelllinien. Biomed Res Int, 2022, p. 1279961.
- Yu, Z., et al., LncRNA SNHG16 reguliert Trophoblastenfunktionen durch die miR-218-5p/LASP1-Achse. J Mol Histol, 2021. 52(5): p. 1021-1033.