13種不同的HEK293細胞你知道嗎？你用的是哪種HEK293細胞？
在生命科學研究領域，人胚胎腎細胞系（HEK293）憑借其獨特的優勢，成為了眾多科研人員的得力助手。自 1977 年由 Alex van der Eb 和 Frank L. Graham 從正常的人胚胎腎組織中成功分離建立以來，HEK293 細胞及其衍生細胞系在細胞生物學、分子生物學、藥物研發等多個方面都發揮著至關重要的作用。
01HEK293 細胞的 “家族成員” 及其特性
HEK293 細胞是用 5 型腺病毒（Ad5）的 E1A 基因轉化人胚胎腎細胞后實現永生化的。它具有易于轉染的特點，為外源基因的表達研究提供了便利，常被科研人員用于探究基因的功能和調控機制 。但它也存在貼壁性較低的缺點，在實驗操作過程中，陽性細胞容易丟失，可能會對實驗結果的準確性產生影響。
HEK293S 細胞的后綴 “S” 代表 “Suspension”，意味著它適合在懸浮液中生長，能夠在改良的最小 Eagle 培養基中懸浮培養。這種特性使其在大規模細胞培養和生產重組蛋白等方面具有獨特的優勢。
HEK293T 細胞是通過用編碼 SV40 大 T 抗原的溫度敏感突變體質粒穩定轉染 HEK293 細胞系改造而來。它不僅轉染效率比 HEK293 細胞更高，還能顯著提升瞬時轉染過程中的蛋白表達水平，并且可用于擴增含有 SV40 ori 的載體，因此在當前的科研實驗中應用更為廣泛。
作為 HEK293T 的快速生長突變體，HEK293FT 表達來自 pCMVSPOR T6TAg.neo 質粒的 SV40 大 T 抗原，是專門為慢病毒生產而設計的細胞系，在病毒載體的生產領域發揮著重要作用。
HEK293F 細胞克隆自 HEK293 細胞系，能夠適應商業化培養基，具備生長快速、轉染率高的特點，并且可以在化學成分確定的培養基中生長，為實驗提供了更穩定的條件，在蛋白表達和生產方面表現出色。
從 HEK293 細胞克隆而來的 HEK293H 細胞，經過篩選具有在噬斑測定過程中粘附性良好的特性，之后又適應了在無血清培養基（SFM）中生長。在 SFM 中，它生長迅速，噬菌斑檢測時粘附性好，轉染效率高，蛋白表達水平也較高，適用于多種實驗需求。
該細胞表達 EBNA - 1 蛋白，可用于攜帶 oriP 質粒的游離型復制，能夠擴增含有 oriP 的載體，在瞬時轉染過程中顯著提高蛋白表達水平，為相關的基因研究和蛋白生產提供了有力支持。
HEK293 - 6E 轉染了 EBNA1t，這是 EBV EBNA1 的截短版本，與 HEK293 - EBNA 相比，它具有更強的重組蛋白生產能力，在工業生產重組蛋白方面具有較大的潛力。
通過在 293 細胞中穩定轉染含有質粒的 FRT 位點和 TetR 表達質粒得到的 HEK293FTM 細胞，可通過共轉染含有目標基因的 Flp - InTM 表達載體和 Flp 重組酶表達載體，快速、輕松地生成穩定轉染的細胞庫，為細胞的穩定轉染和長期研究提供了便利。
由 HEK293S 衍生而來的 HEK293SG 細胞，是經過甲磺酸乙酯（EMS）篩選獲得的具有蓖麻毒素抗毒素的克隆。它缺乏 N - 乙酰葡糖胺基轉移酶 I 活性（由 MGAT1 基因編碼），主要用 Man5GlcNAc2 N - 聚糖修飾糖蛋白，常用于生產均相 N - 糖基化蛋白，滿足特定的糖蛋白研究需求。
源于 293SG 的 HEK293SGGD（Glycodelete）細胞，表達高爾基體靶向形式的 endoT（一種來自真菌里氏木霉的內切糖苷酶），主要用于生產用于糖基化研究和結構分析的蛋白質，為深入探究蛋白質的糖基化修飾提供了重要工具。
HEK293A 是 HEK293 細胞的亞克隆，具有相對平坦的形態。與 HEK293 細胞相比，它的貼壁性更強，更容易形成單層細胞，不存在細胞重疊和細胞間隙的情況，因此常用于病毒的空斑試驗，在病毒研究方面具有重要價值。
由 HEK293 基因工程改造而來的 HEK293MSR 細胞，能夠表達人巨噬細胞清道夫受體，并且可以牢固粘附于標準組織培養板，能夠獲得更可靠的實驗結果，在相關受體研究和細胞粘附實驗等方面發揮作用。
02HEK293 細胞的廣泛應用
由于 HEK293 細胞易于轉染，研究人員能夠將目標基因導入細胞內，通過過表達或敲除特定基因，觀察細胞表型的變化，進而揭示基因在細胞生長、分化、信號傳導等過程中的作用機制。在研究細胞增殖相關基因時，可將該基因導入 HEK293 細胞，觀察細胞的增殖速率變化，以此探究基因功能。
HEK293 細胞具備高效表達外源蛋白的能力，并且作為人類細胞系，其生產的蛋白在結構和功能上更接近天然人類蛋白，具有較高的生物活性和穩定性。因此，它被廣泛用于生產重組蛋白，如單克隆抗體、細胞因子和酶等，在生物制藥領域有著重要地位。
在基因治療、疫苗開發和基因功能研究中，病毒載體發揮著關鍵作用，而 HEK293 細胞則是生產這些病毒載體的常用細胞系。在新冠疫苗的研發過程中，HEK293 細胞就被用于生產病毒載體，實現病毒基因的遞送和表達。
科研人員通過將細胞暴露于不同藥物或化合物中，觀察其對 HEK293 細胞生長、代謝和基因表達的影響，從而篩選出具有潛在治療效果的藥物，同時評估藥物的安全性，為新藥研發提供重要依據。
研究人員可以利用 HEK293 細胞研究細胞表面受體與信號分子的相互作用，以及信號在細胞內的傳遞途徑和調控機制。通過轉染特定的受體基因，研究該受體在細胞信號傳導中的功能和相關信號通路的激活情況 。
03HEK293 細胞的培養要點
常用的培養基有 Eagle's Minimum Essential Medium（EMEM）和 DMEM 培養基，通常需要添加 10% 胎牛血清（FBS），為細胞生長提供必要的營養物質和生長因子，同時添加 2 mM L - 谷氨酰胺滿足細胞的氮源需求。在某些特殊情況下，如進行無血清培養時，可選擇不含血清的培養基，并添加胰島素、轉鐵蛋白和亞硒酸鹽等替代成分。培養時，需將細胞置于 37℃、5% CO?的加濕培養箱中，維持培養基的 pH 值在 6.9 - 7.1 之間，同時保持培養箱內 95% 的濕度，防止培養基過度蒸發。
當細胞融合率達到 80% - 90% 時，便需要進行傳代操作。首先使用 0.25% 的胰蛋白酶 - EDTA 溶液對細胞進行消化，將消化液加入培養瓶，輕輕搖晃使其均勻覆蓋細胞表面，然后放入 37℃培養箱消化 2 - 3 分鐘。在顯微鏡下觀察，當細胞大部分變圓并開始脫落時，迅速拿回操作臺，加入適量完全培養基終止消化。接著將細胞懸液轉移至離心管，以 1000rpm 的轉速離心 5 分鐘，棄去上清液，加入新鮮完全培養基重懸細胞，并按照 1:4 - 1:8 的傳代比例接種到新的培養瓶中，放入培養箱繼續培養。傳代后的細胞通常在 12 - 24 小時內，90% 以上能夠重新貼壁生長，傳代周期一般為 24 - 48 小時。
整個培養過程必須在無菌條件下進行。操作前，要對所有器具和試劑進行嚴格消毒滅菌，如培養瓶、移液管等進行高壓蒸汽滅菌，培養基和其他液體試劑通過 0.22μm 濾膜過濾除菌。操作時需在生物安全柜內進行，避免快速移動和交談，減少空氣流動帶來的污染風險。定期清潔和消毒培養箱和操作臺面，培養箱內的水盤也要定期換水，防止細菌滋生。
要嚴格控制溫度在 37℃，CO?濃度保持在 5%，以維持培養基的酸堿平衡，濕度控制在 95% 左右，防止培養基過度蒸發。定期監測培養基的 pH 值，若培養基變黃，說明 pH 值下降，需要及時更換新鮮培養基。同時，定期觀察細胞的生長情況，根據細胞狀態及時換液，一般每 2 - 3 天換液一次，確保細胞有充足的營養供應，及時清除代謝廢物。
04常見問題及應對策略
培養基 pH 值不適宜、培養瓶表面處理不當、消化過度或接種密度不當等都可能導致細胞貼壁問題。解決這一問題，需要定期監測培養基 pH 值，必要時進行調整，可使用預調 pH 值的培養基或添加適量碳酸氫鈉；使用經過包被的培養瓶，并確保培養瓶嚴格消毒滅菌；嚴格控制消化時間和消化液濃度，在顯微鏡下密切觀察細胞消化情況，及時終止消化；根據細胞生長狀態和實驗需求，合理調整接種密度，一般為 1×10? - 5×10?個細胞 /cm2 。
在細胞培養過程中，微生物污染是一個常見且嚴重的問題。為預防污染，必須嚴格遵守無菌操作規程，對所有器具和試劑進行嚴格消毒滅菌；定期更換培養基，換液時操作要輕柔，避免對細胞造成機械損傷；可在培養基中添加適量抗生素（如青霉素和鏈霉素）抑制細菌和真菌生長，但要注意抗生素濃度，避免對細胞產生毒性；定期觀察細胞生長情況和形態變化，若發現異常，及時通過顯微鏡觀察或進行細菌、真菌和支原體檢測；保持培養箱和操作臺面的清潔，定期消毒。
