خط سلولی HEK-293 یک خط سلولی جاودانه مشتق شده از سلول های کلیه جنین انسان است که به طور گسترده به عنوان یک سیستم مدل در تحقیقات زیست شناسی مولکولی، بیان پروتئین، تولید ویروس و غربالگری دارو استفاده می شود. این سلول ها به دلیل ترانسفکشن پذیری عالی، رشد سریع و قابلیت تولید بالای پروتئین های نوترکیب، به یک «اسب کاری» استاندارد در آزمایشگاه های سراسر جهان تبدیل شده اند.

ویژگی های منشأ و بیولوژیک خط سلولی HEK-293

• منشأ و تاریخچه: این سلول ها در سال ۱۹۷۳ توسط آلکس وان در اب (Alex van der Eb) با ترانسفورم کردن کشت اولیه سلول های کلیه جنین انسان با DNA آدنوویروس تیپ ۵ (Ad5) ایجاد شدند. بخشی از ژنوم آدنوویروس در کروموزوم ۱۹ آن ها ادغام شده است.
• مورفولوژی و فنوتیپ:
  • شکل فیوبلاستیک (دوکی) دارند اما منشأ اپیتلیال دارند.
  • بیان کننده برخی نشانگرهای عصبی هستند (مانند nestin)، که نشان می دهد ممکن است از یک پیش ساز عصبی در کلیه جنین مشتق شده باشند، نه یک سلول کلیوی تمایزیافته.
• ویژگی های کلیدی کاربردی:
  • ترانسفکشن پذیری بالا (High Transfection Efficiency): به راحتی با روش های مختلف (شیمیایی مانند PEI، کلسیم فسفات، الکتروپوریشن یا با استفاده از لنتیروس) ترانسفکت می شوند و سطح بالایی از بیان پروتئین خارجی را ارائه می دهند.
  • رشد سریع و قوی: در محیط کشت استاندارد به خوبی رشد می کنند و دوام بالایی دارند.
  • قابلیت چسبندگی (Adherent): به صورت لایه منسجم رشد می کنند.

انواع زیرشاخه ها و مشتقات مهندسی شدهخط سلولی HEK-293

• HEK-293T/HEK-293FT: بیان کننده آنتی ژن T بزرگ ویروس SV40 (SV40 Large T-antigen). این پروتئین با تکثیر پلاسمیدهای حاوی منشأ همانندسازی SV40 (ori)، بیان موقت پروتئین نوترکیب را تا حد زیادی افزایش می دهد. برای تولید ویروس های لنتی و رترو با کارایی بالا ایده آل هستند.
• HEK-293H: برای رشد در Suspension و ترشح پروتئین بهینه شده است.
• HEK-293F: به طور خاص برای کشت در سوسپانسیون و در بیوراکتورها برای تولید پروتئین نوترکیب در مقیاس بزرگ طراحی شده است.
• HEK-293 MSR: بیان کننده گیرنده آنتروویروس (بهبود ترانسفکشن با لیپید).
• HEK-293 بیان کننده گیرنده (مثلاً NTRK1): برای مطالعات سیگنالینگ اختصاصی مهندسی شده اند.

کاربردهای اصلی خط سلولی HEK-293 در تحقیقات

• بیان موقت و پایدار پروتئین های نوترکیب (Transient & Stable Recombinant Protein Expression):
  • تولید پروتئین های انسانی، آنتی بادی ها یا پروتئین های غشایی برای مطالعات ساختاری و عملکردی.
  • کلیدواژه: "HEK293 protein expression".
• تولید ویروس های وکتور برای ژن درمانی و تحقیقات (Viral Vector Production for Gene Therapy & Research):
  • تولید با کارایی بالا از ویروس های لنتی ویروسی، آدنوویروسی و AAV (با استفاده از سیستم های بسته بندی مناسب). HEK-293T استاندارد طلایی است.
  • کلیدواژه: "lentivirus production HEK293T".
• مطالعات برهمکنش پروتئین-پروتئین (Protein-Protein Interaction Studies):
  • کو-ایمونوپرسیپیتاسیون (Co-IP) و آزمایش های گزارشگر luciferase (مانند سیستم دو-هیبرید Mammalian).
• مطالعات سیگنالینگ گیرنده ها و کانال های یونی (Receptor & Ion Channel Signaling Studies):
  • بیان گیرنده های جفت شده با پروتئین G (GPCR) یا کانال های یونی و بررسی عملکرد و فارماکولوژی آن ها.
  • کلیدواژه: "GPCR assay HEK293".
• تحقیقات ویروسی و چرخه زندگی ویروس (Virology & Viral Life Cycle Research): به دلیل منشأ حاوی قطعات آدنوویروس، میزبان خوبی برای مطالعه آدنوویروس و سایر ویروس ها هستند.
• غربالگری دارو و سنجش های مبتنی بر سلول (Drug Screening & Cell-Based Assays): برای سنجش های با توان عملیاتی بالا (HTS) به دلیل رشد آسان و پاسخ پذیری خوب استفاده می شوند.
• تولید واکسن (Vaccine Production): به عنوان بستری برای تولید واکسن های ویروسی (مثلاً واکسن آدنوویروسی COVID-19).

نکات حیاتی برای کشت، ترانسفکشن و کاربردهای تخصصی خط سلولی HEK-293

• محیط کشت استاندارد (Standard Culture Medium):
  • محیط پایه: DMEM با قند بالا (High Glucose) رایج ترین است.
  مکمل ها: ۱۰٪ سرم جنین گاوی (FBS). برخی از زیرشاخه ها (مانند 293F) به محیط های تعریف شده بدون سرم (Serum-Free Media) نیاز دارند.
  • آنتی بیوتیک اختیاری است.
• کشت و ساب کالچر (Subculturing):
  • چسبندگی محکمی ندارند و می توان به راحتی با تریپسین-EDTA (0.05-0.25%) یا فقط با ضربه زدن به ظرف آن ها را جدا کرد.
  • نسبت پاساژ معمول ۱:۵ تا ۱:۱۰، هر ۳-۴ روز یکبار.
  • از پاساژهای پایین (معمولاً زیر ۵۰) برای ترانسفکشن با کارایی بهینه استفاده کنید.
• ترانسفکشن (Transfection):
  • روش های رایج: PEI (پلی اتیلن ایمین) مقرون به صرفه و مؤثر، لیپیدهای کاتیونی (Lipofectamine)، یا کلسیم فسفات.
  • بهینه سازی نسبت DNA/Reagent برای هر دسته کار ضروری است.
  • برای بیان موقت پروتئین، برداشت سلول ها یا supernatant معمولاً ۲۴-۷۲ ساعت پس از ترانسفکشن انجام می شود.
• تولید ویروس (برای 293T):
  • استفاده از پلیت های با سطح بزرگ (مانند ۱۰-cm) برای حجم تولید بالا.
  • تعویض محیط ۲۴-۴۸ ساعت پس از ترانسفکشن و جمع آوری supernatant ویروسی در زمان های متوالی.
  • تیتراسیون ویروس تولیدشده با روش های استاندارد.
• تست سیتوپاتیک اثر (Cytopathic Effect - CPE): هنگام تولید ویروس، ممکن است سلول ها دچار CPE (گرد شدن، جدا شدن) شوند که نشانه تولید موفق ویروس است.
• ملاحظات ایمنی زیستی (Biosafety Considerations):
  • کار با خطوط پایه HEK-293 در سطح BSL-1 یا BSL-2 انجام می شود.
  • کار با سلول های ترانسفکت شده با مواد ژنتیکی پاتوژن یا تولید ویروس، نیازمند رعایت سطوح بالاتر ایمنی زیستی (متناسب با ویروس مورد استفاده) است.
• آلودگی و احراز هویت (Contamination & Authentication):
  • مانند سایر خطوط سلولی، مستعد آلودگی با مایکوپلاسما هستند. تست دوره ای ضروری است.
  • تأیید هویت با STR profiling برای اطمینان از عدم آلودگی با خطوط سلولی دیگر (مانند HeLa).
• انتخاب زیرشاخه صحیح (Choosing the Correct Variant): انتخاب بین 293 معمولی، 293T، 293F و غیره باید بر اساس نیاز آزمایش (بیان موقت، تولید ویروس، کشت سوسپانسیون) باشد.

خط سلولی HEK-293 با تطبیق پذیری فوق العاده، سادگی کشت و عملکرد قابل اعتماد، ستون فقرات بسیاری از فناوری های مدرن زیست شناسی مولکولی و بیوتکنولوژی است. درک تفاوت بین زیرشاخه های آن و بهینه سازی شرایط برای کاربرد خاص، کلید دستیابی به نتایج با کیفیت و تکرارپذیر است.