เซลล์ไตตัวอ่อนมนุษย์ 293หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าHEK 293 , HEK-293 , เซลล์ 293เป็นเซลล์สายพันธุ์อมตะที่ได้มาจากเซลล์ HEK ที่แยกได้จากทารกในครรภ์เพศหญิงในช่วงทศวรรษ 1970 ^{[ 1 ] [ 2 ]}

เซลล์สายพันธุ์ HEK 293 ถูกนำมาใช้ในการวิจัยอย่างแพร่หลายมานานหลายทศวรรษ เนื่องจากมีอัตราการเจริญเติบโตที่รวดเร็วและเชื่อถือได้ รวมถึงมีความสามารถในการถ่ายทอดยีนได้ ดี อุตสาหกรรม เทคโนโลยีชีวภาพใช้เซลล์สายพันธุ์นี้ในการผลิตโปรตีนและไวรัสเพื่อการรักษาโรคด้วยยีน บำบัด ตลอดจนใช้ในการทดสอบความปลอดภัยของสารเคมีหลากหลายชนิด

เซลล์ HEK 293 ถูกสร้างขึ้นในปี 1973 โดยการถ่ายทอดดีเอ็นเอ ของ อะเดโนไวรัส 5 ที่ถูกตัดไปยังเซลล์ไตตัวอ่อนมนุษย์ปกติในห้องปฏิบัติการของAlex van der Eb ใน เมืองไลเดน ประเทศเนเธอร์แลนด์เซลล์เหล่านี้ได้มาจากทารกในครรภ์ที่ถูกทำแท้งหรือแท้งเพียงรายเดียว ซึ่งไม่ทราบที่มาที่แน่ชัด^{[ 3 ] [ 2 ]} van der Eb เป็นผู้เพาะเลี้ยงเซลล์ และการถ่ายทอดดีเอ็นเอของอะเดโนไวรัสทำโดยFrank Grahamซึ่งเป็นนักวิจัยหลัง ปริญญาเอก ในห้องปฏิบัติการของ van der Eb เซลล์เหล่านี้ได้รับการตีพิมพ์ในปี 1977 หลังจากที่ Graham ย้ายจากไลเดนไปยังมหาวิทยาลัยMcMaster ^{[ 4 ]}เซลล์เหล่านี้ถูกเรียกว่า HEK เนื่องจากมีต้นกำเนิดมาจากเซลล์ไตตัวอ่อนมนุษย์ ในขณะที่หมายเลข 293 มาจากนิสัยของ Graham ในการนับหมายเลขการทดลองของเขา โคลนเซลล์ HEK 293 ดั้งเดิมมาจากการทดลองครั้งที่ 293 ของเขา เกรแฮมทำการถ่ายทอดสารพันธุกรรมทั้งหมดแปดครั้ง ได้เซลล์โคลนเพียงหนึ่งเดียวซึ่งนำไปเพาะเลี้ยงเป็นเวลาหลายเดือน หลังจากที่เซลล์ปรับตัวเข้ากับการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อแล้ว เซลล์โคลนนี้ก็พัฒนาไปเป็นเซลล์สายพันธุ์ HEK 293 ที่ค่อนข้างเสถียร

การวิเคราะห์ในภายหลังแสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นจากการแทรก ~4.5 กิโลเบสจากแขนซ้ายของจีโนมอะดีโนไวรัส ซึ่งถูกรวมเข้ากับโครโมโซม 19 ของมนุษย์^{[ 5 ]}

เป็นเวลาหลายปีที่เชื่อกันว่าเซลล์ HEK 293 ถูกสร้างขึ้นโดยการเปลี่ยนแปลงของ เซลล์ ไฟโบรบลาสต์ เซลล์บุผนังหลอดเลือดหรือเซลล์เยื่อบุผิวซึ่งทั้งหมดนี้มีอยู่มากมายในไต อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงด้วยอะดีโนไวรัสในตอนแรกนั้นไม่มีประสิทธิภาพ ซึ่งบ่งชี้ว่าเซลล์ที่สร้างสายเซลล์ HEK 293 ในที่สุดอาจมีความผิดปกติบางอย่าง เกรแฮมและเพื่อนร่วมงานได้ให้หลักฐานว่าเซลล์ HEK 293 และสายเซลล์มนุษย์อื่นๆ ที่สร้างขึ้นโดยการเปลี่ยนแปลงด้วยอะดีโนไวรัสของเซลล์ไตตัวอ่อนของมนุษย์มีคุณสมบัติหลายอย่างของเซลล์ประสาท ที่ยังไม่เจริญ เต็มที่ ซึ่งบ่งชี้ว่าอะดีโนไวรัสได้เปลี่ยนแปลงเซลล์สายพันธุ์ประสาทในวัฒนธรรมไตดั้งเดิมเป็นพิเศษ^{[ 6 ]}

การศึกษาอย่างครอบคลุมเกี่ยวกับจีโนมและทรานสคริปโตมของเซลล์ HEK 293 และเซลล์สายพันธุ์อนุพันธ์อีก 5 สายพันธุ์ ได้เปรียบเทียบทรานสคริปโตมของ HEK 293 กับเนื้อเยื่อไต ต่อมหมวกไต ต่อมใต้สมอง และระบบประสาทส่วนกลางของมนุษย์^{[ 7 ]}รูปแบบของ HEK 293 คล้ายคลึงกับเซลล์ต่อมหมวกไตมากที่สุด ซึ่งมีคุณสมบัติทางประสาทหลายอย่าง เมื่อพิจารณาจากตำแหน่งของต่อมหมวกไต ( adrenalหมายถึง "ถัดจากไต") เซลล์ต่อมหมวกไตบางส่วนอาจปรากฏขึ้นในวัฒนธรรมที่ได้จากไตของตัวอ่อน และอาจถูกเปลี่ยนสภาพโดยอะดีโนไวรัสได้ดีกว่า อะดีโนไวรัสเปลี่ยนสภาพเซลล์สายพันธุ์ประสาทได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าเซลล์เยื่อบุผิวไตของมนุษย์ทั่วไป^{[ 6 ]}ดังนั้น เซลล์ต้นกำเนิดต่อมหมวกไตของตัวอ่อนจึงดูเหมือนจะเป็นเซลล์ต้นกำเนิดที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุดของสายพันธุ์ HEK 293 ด้วยเหตุนี้ เซลล์ HEK 293 จึงไม่ควรนำมาใช้เป็น แบบจำลอง ในหลอดทดลองของเซลล์ไตทั่วไป

เซลล์ HEK 293 มีคาริโอไทป์ ที่ซับซ้อน โดยมีโครโมโซมแต่ละคู่มากกว่าสองชุด และมี จำนวนโครโมโซม เฉลี่ย อยู่ที่ 64 ^{เซลล์} เซลล์เหล่านี้ถูกอธิบายว่าเป็นไฮโปไตรพลอยด์ ซึ่งมีจำนวนโครโมโซมน้อยกว่าสามเท่าของเซลล์สืบพันธุ์แฮพลอยด์ของมนุษย์ ความผิดปกติของโครโมโซม ได้แก่ โครโมโซม Xรวมสามชุด และ โครโมโซม 17และโครโมโซม 22สี่ชุด[ ^{7 ] [ 8 ]} การมีโครโมโซม X หลายชุด และการไม่มีร่องรอยของ ลำดับที่ได้มาจาก โครโมโซม Yบ่งชี้ว่าทารกในครรภ์ต้นกำเนิดเป็นเพศหญิง

เซลล์ไลน์ 293T ถูกสร้างขึ้นในห้องปฏิบัติการของ Michele Calos ที่ Stanford โดยการถ่ายทอดพลาสมิดที่เข้ารหัสแอนติเจน T ขนาดใหญ่ของ SV40 ที่กลายพันธุ์ซึ่งไวต่ออุณหภูมิไปยังเซลล์ไลน์ HEK 293 เดิมทีเรียกว่า 293/ tsA1609neo ^[ 9 ^] การอ้างอิงถึงเซลล์ไลน์นี้ครั้งแรกในชื่อ "293T" อาจเป็นการใช้เพื่อสร้าง^{เซลล์} ไลน์บรรจุภัณฑ์ BOSC23สำหรับการผลิตอนุภาคเรโทรไวรัส^{[ 10 ]}

มีการรายงาน HEK 293 หลายรูปแบบ^{[ 11 ] [ 12 ]}

การถ่ายทอดพันธุกรรมที่ใช้ในการสร้าง 293T (ซึ่งเกี่ยวข้องกับพลาสมิด pRSV-1609) ทำให้เกิดความต้านทานต่อเนโอไมซิน / G418 และการแสดงออกของอัลลีล tsA1609 ของแอนติเจน SV40 large T อัลลีลนี้ทำงานได้อย่างเต็มที่ที่ 33 °C ( อุณหภูมิที่อนุญาต ) มีการทำงานที่สำคัญที่ 37 °C และไม่ทำงานที่ 40 °C ^{[ 15 ]} 293T สามารถถ่ายทอดพันธุกรรมด้วย DNA ได้อย่างมีประสิทธิภาพมาก (เช่นเดียวกับ HEK 293 ที่เป็นเซลล์แม่) เนื่องจากการแสดงออกของแอนติเจน SV40 large T พลาสมิด DNA ที่ถ่ายทอดพันธุกรรมซึ่งมีต้นกำเนิดการจำลองแบบของ SV40 สามารถจำลองแบบใน 293T และจะรักษาระดับจำนวนสำเนาที่สูงไว้ชั่วคราว ซึ่งสามารถเพิ่มปริมาณโปรตีนรีคอมบิแนนท์หรือเรโทรไวรัสที่สามารถผลิตจากเซลล์ได้อย่างมาก

ลำดับจีโนมทั้งหมดของเชื้อ 293T ที่แยกได้ 3 สายพันธุ์ได้รับการกำหนดแล้ว พวกมันค่อนข้างคล้ายคลึงกัน แต่แสดงให้เห็นถึงความแตกต่างที่ตรวจพบได้จากเซลล์ HEK 293 ต้นแบบ^{[ 16 ]}

สายพันธุ์กลายพันธุ์นี้ไม่แสดงตัวขนส่งนิวคลีโอไซด์สมดุล ENT1 ยีนถูกกำจัดออกโดยใช้CRISPR-CAS9และสายเซลล์ยังคงแสดง ENT2 ไว้^{[ 17 ]}

เซลล์ HEK 293 เพาะเลี้ยงได้ง่าย และทำการถ่ายทอด ยีน ได้สะดวก จึงถูกนำมาใช้เป็นเซลล์เจ้าบ้านสำหรับการแสดงออกของยีนโดยทั่วไป การทดลองเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการถ่ายทอดยีน (หรือการรวมกันของยีน) ที่สนใจ แล้ววิเคราะห์โปรตีน ที่แสดงออก การใช้งานเซลล์สายพันธุ์นี้อย่างแพร่หลายเป็นเพราะความสามารถในการถ่ายทอดยีนด้วยเทคนิคต่างๆ รวมถึง วิธี แคลเซียมฟอสเฟตซึ่งมีประสิทธิภาพสูงถึงเกือบ 100%

ตัวอย่างของการทดลองดังกล่าว ได้แก่:

• ผลของยาต่อช่องโซเดียม^{[ 18 ]}
• ระบบการรบกวน RNAที่เหนี่ยวนำได้^{[ 19 ]}
• ตัวกระตุ้นโปรตีนไคเนส Cที่เลือกไอโซฟอร์ม^{[ 20 ]}
• ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโปรตีนสองชนิด^{[ 21 ]}
• สัญญาณส่งออกนิวเคลียร์ในโปรตีน^{[ 22 ]}

ในปี พ.ศ. 2528 เซลล์ HEK 293 ได้รับการปรับให้เจริญเติบโตในวัฒนธรรมแบบแขวนลอย แทนที่จะเป็นการแพร่กระจายบนจานพลาสติก^{[ 23 ]}ซึ่งทำให้สามารถเพาะเลี้ยงเวกเตอร์อะดีโนไวรัสลูกผสมได้ในปริมาณมาก

การใช้เซลล์ HEK 293 ที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้นคือการขยายพันธุ์เวกเตอร์ อะดีโน ไวรัส^{[ 24 ]}ไวรัสเป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพในการส่งยีนเข้าไปในเซลล์ ซึ่งเป็นสิ่งที่ไวรัสวิวัฒนาการมาเพื่อทำเช่นนั้น และจึงมีประโยชน์อย่างมากในฐานะเครื่องมือในการทดลอง อย่างไรก็ตาม ในฐานะที่เป็นเชื้อโรค ไวรัส ยังก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อผู้ทำการทดลองด้วย อันตรายนี้สามารถหลีกเลี่ยงได้โดยการใช้ไวรัสที่ขาดจีนสำคัญ ซึ่งจะไม่สามารถจำลองตัวเองได้หลังจากเข้าสู่เซลล์แล้ว ในการขยายพันธุ์เวกเตอร์ไวรัสดังกล่าว จำเป็นต้องมีสายเซลล์ที่แสดงออกถึงจีนที่ขาดหายไป เนื่องจากเซลล์ HEK 293 แสดงออกถึงจีนอะดีโนไวรัสจำนวนหนึ่ง จึงสามารถใช้ในการขยายพันธุ์เวกเตอร์อะดีโนไวรัสที่จีนเหล่านี้ (โดยทั่วไปคือ E1 และ E3) ถูกลบออกไป เช่น AdEasy ^{[ 25 ]}อย่างไรก็ตาม การรวมตัวกันแบบโฮโมโลจัสระหว่างลำดับ Ad5 ของเซลล์ที่แทรกเข้าไปกับลำดับเวกเตอร์ แม้ว่าจะเกิดขึ้นได้ยาก แต่ก็สามารถฟื้นฟูความสามารถในการจำลองตัวเองให้กับเวกเตอร์ได้^{[ 26 ]}

เซลล์สายพันธุ์สำคัญชนิดหนึ่งของสายเซลล์นี้คือ สายเซลล์ 293Tซึ่งประกอบด้วยแอนติเจน T ขนาดใหญ่ของ SV40ที่ช่วยให้เกิดการจำลองแบบอิพิโซมอลของพลาสมิด ที่ถูกถ่ายโอน ซึ่งมีต้นกำเนิดการจำลองแบบของ SV40 ซึ่งช่วยให้สามารถขยายพลาสมิด ที่ถูกถ่ายโอน และแสดงออกของผลิตภัณฑ์ยีนที่ต้องการได้เป็นระยะเวลานาน เซลล์ HEK 293 และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง HEK 293T มักใช้ในการผลิตเวกเตอร์เรโทรไวรัส ต่างๆ ^{[ 27 ]}สายเซลล์ บรรจุภัณฑ์เรโทรไวรัสต่างๆ ก็มีพื้นฐานมาจากเซลล์เหล่านี้เช่นกัน

การแสดงออกของยีน ในเซลล์ HEK 293 อาจแตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับสภาวะต่างๆโปรตีนที่น่าสนใจต่อไปนี้ (และอีกมากมาย) มักพบได้ในเซลล์ HEK 293 ที่ไม่ได้รับการรักษา:

• ตัวรับปัจจัยปล่อยคอร์ติโคโทรฟินชนิดที่ 1 ^{[ 28 ]}
• ตัวรับสฟิงโกซีน-1-ฟอสเฟตEDG1 , EDG3และEDG5 ^{[ 29 ]}
• ตัวรับอะเซทิลโคลีนมัสคารินิก M3 ^{[ 30 ]}
• ศักยภาพตัวรับชั่วคราวTRPC1 , TRPC3 , TRPC4 , TRPC6 ^{[ 31 ]}

อัลวิน หว่อง นักชีวจริยธรรมคาทอลิก โต้แย้งว่า แม้จะมีความไม่แน่นอนเกี่ยวกับที่มาของเซลล์ตัวอ่อนที่ใช้ในการสร้างสายเซลล์ แต่ก็สามารถอนุมานได้ว่ามาจากการทำแท้ง โดยสมัครใจ สำหรับบางคน นี่อาจเป็นปัญหาทางจริยธรรมในการใช้ HEK 293 และผลิตภัณฑ์อนุพันธ์ เช่น วัคซีนและยาหลายชนิด^{[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ]}

เมื่อวันที่ 21 ธันวาคม พ.ศ. 2563 สมัชชาโรมันคาทอลิกเพื่อหลักคำสอนแห่งศรัทธาได้ระบุว่า หน้าที่ทางศีลธรรมในการหลีกเลี่ยงวัคซีนที่ทำจากเซลล์ต้นกำเนิดจากทารกในครรภ์นั้น “ไม่บังคับหากมีอันตรายร้ายแรง เช่น การแพร่กระจายของเหตุการณ์ทางพยาธิวิทยาที่ร้ายแรงซึ่งควบคุมไม่ได้ ในกรณีนี้คือการแพร่ระบาดของไวรัส SARS-CoV-2 ที่ก่อให้เกิดโรคโควิด-19” จากนั้นคำแถลงดังกล่าวก็ให้เหตุผลในการใช้วัคซีนอื่น ๆ ว่า “วัคซีนทั้งหมดที่ได้รับการยอมรับว่าปลอดภัยและมีประสิทธิภาพทางคลินิกสามารถใช้ได้อย่างสบายใจ...” ^{[ 36 ]}

ในระหว่างการระบาดของ COVID-19 นักเคลื่อนไหวต่อต้านวัคซีนตั้งข้อสังเกตว่าเซลล์ HEK 293 ถูกนำมาใช้ในการผลิตวัคซีน COVID-19 ของ Oxford–AstraZeneca (AKA AZD1222) โดยเซลล์เหล่านี้จะถูกกรองออกจากผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย^{[ 37 ]}

Regeneron Pharmaceuticalsผู้ผลิต REGN-COV2 ซึ่งเป็นค็อกเทลแอนติบอดีบำบัดที่ใช้บรรเทาอาการของผู้ป่วย COVID-19 ไม่ได้ใช้เซลล์ HEK 293T ในการผลิตค็อกเทลแอนติบอดี แต่ใช้เซลล์เหล่านั้นในการประเมินประสิทธิภาพของยา^{[ 38 ] [ 33 ]}

เพื่อตอบสนองต่อข้อกังวลด้านจริยธรรมในการผลิตวัคซีน ได้มีการเสนอแนะกลยุทธ์หลายประการให้แพทย์หารือกับผู้ป่วย^{[ 39 ]}

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับเซลล์ HEK293

• ข้อมูลการถ่ายทอดยีนและการคัดเลือกเซลล์ HEK 293 @ ฐานข้อมูลการเพาะเลี้ยงเซลล์
• ฐานข้อมูลเซลล์ HEK293 ที่เก็บถาวรไว้เมื่อวันที่ 11 พฤษภาคม 2017 ที่Wayback Machine
• 293 Cells (CRL-1573) เก็บถาวรเมื่อวันที่ 22 มิถุนายน 2012 ที่Wayback Machineในฐานข้อมูลATCC
• บันทึกการประชุมของ FDA ซึ่งเริ่มตั้งแต่หน้า 77 เป็นต้นไป แวน เดอร์ เอ็บ ได้อธิบายรายละเอียดเกี่ยวกับที่มาของเซลล์ HEK 293
• 293T ในคลังเก็บรวบรวมวัฒนธรรมของหน่วยงานสาธารณสุขแห่งประเทศอังกฤษ
• ข้อมูล Cellosaurus สำหรับ HEK 293และHEK 293T
• ข้อมูลการลงทะเบียน ATCC สำหรับเครื่องบิน 293T