HEK293细胞及其家族成员详细信息及在基因编辑领域的应用

HEK293细胞及其衍生株

293与293T细胞在基因编辑领域的应用

293基因编辑细胞和293T基因编辑细胞究竟 如何选择？

HEK293系列细胞的前世今生，源井给你293细胞家族最全盘点！

说起HEK293细胞，相信大家都不陌生，它在科研领域的应用仅次于Hela，而在工业应用仅次于CHO，属于全面发展的“好苗子”。然而，HEK293庞大的家族谱系和不同衍生株之间的应用差异你是否了解呢？今天就让小源来盘点HEK293系列细胞及其在基因编辑方面的不同应用。

HEK293细胞及其衍生株

HEK293（human embryonic kidney 293），简称293细胞，来源于人胚胎肾细胞，由于在19号染色体整合了大约4.35 kb的腺病毒基因组片段，使其细胞周期以及细胞表型、核型等发生了改变，获得永生化特性，广泛用于生产蛋白、疫苗、抗癌试剂及重组腺病毒包被等。

到目前为止，根据不同的研究与生产需求，已经人为地建立了许多HEK293细胞的亚型和衍生细胞系（见图1），今天我们主要针对293T、293H、293F和293S四大分支来做个介绍。

图1：HEK293细胞及其衍生细胞系起源

293T 细胞

        293T细胞由HEK293细胞衍生而来，是SV40 largeT抗原稳转得到的细胞株，和HEK293细胞一样容易转染，用磷酸钙、PEI或脂质体转染，效率均可达90%以上^[1]。其表达的SV40 largeT抗原可实现外源表达载体的扩增，最终增加目的基因的表达量。除了用于基因表达及蛋白生产外，293T细胞还常用于慢病毒、逆转录病毒及腺病毒的包装。

293H

        该细胞也是由HEK293细胞衍生而来，能够在无血清培养体系下快速生长、具有高转染效率及高效蛋白表达性能。该细胞系不同于HEK293与293T细胞，它贴附牢固，除了常用于噬菌斑检测实验，也可用于重组蛋白的表达优化与生产。比如一种被批准用于治疗血友病a的长效凝血因子——重组因子VIIIFc融合蛋白(rfviifc)目前存在着定期供应短缺和生产质量违规现象，说明了制造rFVIII仍存在困难。rFVIII是一种具有显著翻译后修饰的大的多结构域糖蛋白，因此McCue, Justin等人^[2]在优化rfviifc生产工艺过程中的一个关键点是使用了人类细胞系，并且不添加任何来自人类或动物的成分。这说明293H细胞系具有利于重组蛋白表达的生化特性，如易转染、高效的人蛋白翻译加工和生产。

293F

        293F细胞是一类可以在无血清培养体系快速生长的野生型293细胞系，同时可以高效表达蛋白，这里的F来自于Fast-growth一词。293FT细胞是由293F细胞导入pCMVSPORT6TAg.Neo质粒获得，常用于慢病毒载体的生产。293FTM细胞是由Flp-InTM T-RExTM 293细胞导入单嗜性（ecotropic）报告质粒和MAPPIT (mammalian protein-protein interaction trap) 报告质粒获得，常用于蛋白互作筛选。

293S

        293S细胞支持悬浮培养，S为Suspension悬浮的首字母，可以耐受低Ca2⁺培养体系。293SG细胞是293S细胞经过甲烷磺酸诱变和蓖麻毒素筛选，同时导入pcDNA6/TR质粒获得，常用于糖基化蛋白的表达。293SGGD细胞是293SG细胞导入pcDNA3.1-zeo-STendoT质粒获得，主要用于糖基化工程研究中。

293与293T细胞在基因编辑领域的应用

        根据前面的介绍不难发现，293和293T细胞在基因编辑方面的基础应用较多，我们随手找一些基因编辑的应用案例和大家分享一下。

（1）Bekier, Michael E.等人^[3]利用CRISPR/Cas9技术分别构建了两种高尔基体重组堆积蛋白GRASP55、GRASP65单敲除和双敲除HeLa和HEK293细胞。这些细胞系的表征表明GRASP55或GRASP65单敲除部分损害了高尔基体池的堆积，而两种GRASP蛋白的双敲除会分解整个高尔基体结构。而高尔基体结构的分解不仅加速了蛋白质运输，而且损害了细胞表面蛋白质和脂质的准确糖基化。这些KO细胞系为研究高尔基体结构形成的机制和生物学意义提供了有用的工具，并可能用于研究高尔基体缺陷疾病的病理学，例如阿尔茨海默病、先天性糖基化障碍、口蹄疫、复氧损伤和多种癌症。

（2）Yin等人^[4]为了获得表达RPA12 shRNA与mCherry-RPA12的HeLa细胞系，分别用表达RPA12 shRNA与mCherry-RPA12的慢病毒载体和包装载体pH1和pH2转染293T细胞，最终收集得到慢病毒颗粒转染HeLa细胞系。除此之外，Debeb, Bisrat G.等人^[5]发现293T 细胞可以很容易地在无血清干细胞促进培养条件下作为球体进行培养和传代。与单层细胞相比，体外培养为三维球体 (3D) 的细胞显示出含有更高的 ALDH1 和 CD44⁺/CD24⁻ 群体。此外，从 293T 细胞产生的 3D 球体增加了间充质基因的表达，以及与自我更新和转移有关的 microRNA 在 3D 球体中显著减少。最终认为3D 球体的293T 细胞表现出癌症干细胞样表型，是研究癌症干细胞的分子和生物学机制以及测试和开发癌症治疗新靶点的重要研究工具。

图2：293T细胞在悬浮培养中形成球形，表现出癌症干细胞表型。

A, B) 293T细胞在促进自我更新的悬浮培养条件下形成三维球体。 C)流式分析分别在贴壁(2D)或肿瘤启动细胞富集(3D)条件下培养的293T细胞中CD24和CD44的表达。D)流式分析表明，3D培养条件下293T细胞的ALDH活性较2D培养条件下的丰富。

293和293T如何选择？

        在HEK293家族中，293与293T是基础研究中最常用的。由于两者在基因与表型层面都有较多相似之处，很多时候也常常也让人陷入纠结中，究竟选哪个更利于后续的实验研究。

        根据文献报道^[6]，对HEK293衍生的后代细胞系基因组测序结果分析，发现与亲本HEK293相比染色体更不稳定，在基因组多个位置出现拷贝数增加或丢失。结合源井生物实际项目案例来看，293T在进行基因编辑时，很容易出现多基因型克隆，在鉴定和分析上比较困难。因此我们认为HEK293细胞或许更适合进行KO、KI或点突变等基因编辑实验。而293T细胞，由于转入了SV40T-antigen基因，使得包含SV40ori的质粒能够在该细胞系中显著扩增，从而促进基因的表达。加上转入SV40大T抗原后，细胞增殖速度较HEK293有明显提升，因此在293T细胞上更适合做质粒转染、病毒包装等方面的实验。

        总之，293系列细胞经过长时间的改造与优化，已在多个领域实现了较多的应用，源井生物对于293与293T细胞也有丰富的基因编辑和细胞模型构建的经验，并拥有上千种293细胞的KO现货，覆盖超20种信号通路，11类药物靶点与癌症基因，低至￥6800元即可1周获得纯合克隆，轻松助力您的实验研究，点此即可入库搜索心仪KO细胞现货>>

        除此之外，源井生物也提供成熟的基因编辑（KO/PM/KI）细胞与稳转（过表达/干扰）细胞的定制服务，以及相关的载体构建与病毒包装服务，欢迎在线咨询了解更多服务详情！

参考文献

[1] Lin, Yao-Cheng, et al. "Genome dynamics of the human embryonic kidney 293 lineage in response to cell biology manipulations." Nature communications 5.1 (2014): 1-12.

[2] McCue, Justin, et al. "Manufacturing process used to produce long-acting recombinant factor VIII Fc fusion protein." Biologicals 43.4 (2015): 213-219.

[3] Bekier, Michael E., et al. "Knockout of the Golgi stacking proteins GRASP55 and GRASP65 impairs Golgi structure and function." Molecular biology of the cell 28.21 (2017): 2833-2842.

[4] Yin, Xiaomei, et al. "RNA polymerase I subunit 12 plays opposite roles in cell proliferation and migration." Biochemical and Biophysical Research Communications 560 (2021): 112-118.

[5] Debeb, Bisrat G., et al. "Characterizing cancer cells with cancer stem cell-like features in 293T human embryonic kidney cells." Molecular cancer 9.1 (2010): 1-12.

[6]  Malm M, Saghaleyni R, Lundqvist M, et al. Evolution from adherent to suspension: systems biology of HEK293 cell line development[J]. Scientific reports, 2020, 10(1): 1-15.