HEK 293細胞

ヒト胎児腎臓293細胞は、 HEK 293、HEK-293、293細胞とも呼ばれ、1970年代に女性胎児から分離されたHEK細胞から派生した不死化細胞株です。 ^{[1] [2]}

HEK 293 細胞株は、その信頼性と成長の速さ、およびトランスフェクションの傾向により、何十年にもわたって研究で広く使用されてきました。この細胞株は、バイオテクノロジー業界で、遺伝子治療用の治療用タンパク質やウイルスの製造、およびさまざまな化学物質の安全性試験に使用されています。

HEK 293細胞は、1973年にオランダのライデンにあるアレックス・ファン・デル・エブの研究室で、正常なヒト胎児の腎臓細胞の培養物に、切断したアデノウイルス5 DNAを導入することで生成された。細胞は中絶または流産した胎児1体から採取されたもので、正確な起源は不明である。^{[3] [2]}細胞はファン・デル・エブによって培養され、アデノウイルスDNAの導入はファン・デル・エブ研究室のポスドクであったフランク・グラハムによって行われた。この研究結果は、グラハムがライデンを離れてマクマスター大学に移った後の1977年に発表された。^[4]この細胞はヒト胎児の腎臓培養物に由来するためHEKと呼ばれ、293という数字はグラハムが実験に番号を付ける習慣に由来する。オリジナルのHEK 293細胞クローンは、彼の293番目の実験から得られたものである。グラハムは合計 8 回トランスフェクションを行い、数か月間培養された細胞のクローンを 1 つだけ取得しました。おそらく組織培養に適応した後、このクローンの細胞は比較的安定した HEK 293 ラインに成長しました。

その後の解析により、この形質転換はアデノウイルスゲノムの左腕から約4.5キロベースが挿入され、それがヒト19番染色体に組み込まれることで引き起こされたことが判明した。^[5]

長年、HEK 293細胞は、腎臓に豊富に存在する線維芽細胞、内皮細胞、上皮細胞のいずれかの形質転換によって生成されたと考えられてきました。しかし、最初のアデノウイルスの形質転換は非効率的であり、最終的にHEK 293細胞株を生成した細胞は何らかの点で異常であった可能性があることを示唆しています。Grahamと同僚は、ヒト胎児腎細胞のアデノウイルス形質転換によって生成されたHEK 293細胞と他のヒト細胞株は未熟なニューロンの特性を多く備えているという証拠を示しており、アデノウイルスが元の腎臓培養で神経系細胞を優先的に形質転換したことを示唆しています。^[6]

HEK 293 および 5 つの派生細胞株のゲノムとトランスクリプトームの包括的な研究により、HEK 293 トランスクリプトームがヒトの腎臓、副腎、下垂体、中枢神経組織のトランスクリプトームと比較されました。 ^{[7] HEK 293 のパターンは、多くの神経特性を持つ副腎細胞のパターンに最もよく似ています。}副腎の位置(副腎は「腎臓の隣」を意味する) を考えると、少数の副腎細胞が胎児腎臓由来の培養物中に出現し、アデノウイルスによって優先的に形質転換された可能性があります。アデノウイルスは、典型的なヒト腎臓上皮細胞よりもはるかに効率的に神経細胞系列細胞を形質転換します。^{[6]したがって、胎児副腎前駆細胞が HEK 293 株の起源細胞である可能性が最も高いと思われます。結果として、HEK 293 細胞は、典型的な腎臓細胞の}in vitroモデルとして使用すべきではありません。

HEK 293細胞は複雑な核型を持ち、各染色体の2つ以上のコピーを持ち、染色体数は最頻値が64である。これらは低三倍体とされ、半数体ヒト配偶子の染色体数の3倍未満である。染色体異常には、X染色体の合計3つのコピーと、 17番染色体と22番染色体の4つのコピーが含まれる。^{[7] [8]複数のX染色体が存在し、} Y染色体由来 の配列が全く見られないことから、元の胎児は女性であったことが示唆される。

293T細胞株は、スタンフォード大学のミシェル・カロス研究室で、SV40ラージT抗原の温度感受性変異体をコードするプラスミドをHEK 293細胞株に安定的に導入することで作成された。当初は293/ tsA1609neoと呼ばれていた。^{[9]この細胞株が「293T」として初めて言及されたのは、レトロウイルス粒子を生産するための}BOSC23パッケージング細胞株 を作成するために使用されたためと考えられる。^[10]

HEK293には複数の変異体が報告されている。^{[11] [12]}

293Tを作成するために使用されたトランスフェクション（プラスミドpRSV-1609を含む）は、ネオマイシン/ G418耐性とSV40ラージT抗原のtsA1609対立遺伝子の発現を付与しました。この対立遺伝子は33°C（許容温度）で完全に活性化し、37°C​​で実質的な機能を持ち、40°Cでは不活性です。^[14] 293TはDNAで非常に効率的にトランスフェクトされます（親HEK 293と同様）。SV40ラージT抗原の発現により、SV40複製起点を持つトランスフェクトされたプラスミドDNAは293Tで複製でき、一時的に高いコピー数を維持します。これにより、細胞から生成できる組み換えタンパク質またはレトロウイルスの量を大幅に増やすことができます。

293Tの3つの異なる分離株の全ゲノム配列が決定されている。それらは互いに非常に類似しているが、親のHEK 293細胞株とは検出可能な相違が見られる。^[15]

この変異株は平衡ヌクレオシドトランスポーターENT1を発現しない。この遺伝子はCRISPR-CAS9を使用してノックアウトされ、細胞株はENT2の発現を保持している。^[16]

HEK 293 細胞は培養とトランスフェクションが簡単です。遺伝子発現のホストとして使用されています。通常、これらの実験では、対象の遺伝子(または遺伝子の組み合わせ) をトランスフェクションし、発現したタンパク質を分析します。この細胞株が広く使用されているのは、リン酸カルシウム法などのさまざまな技術によるトランスフェクションが可能で、100% に近い効率を達成できる ためです。

このような実験の例としては次のようなものがあります。

• 薬物のナトリウムチャネルに対する影響^[17]
• 誘導性RNA干渉システム^[18]
• アイソフォーム選択的プロテインキナーゼCアゴニスト^[19]
• 2つのタンパク質間の相互作用^[20]
• タンパク質の核外輸送シグナル^[21]

HEK 293細胞は、1985年にプラスチックプレート上での増殖ではなく、懸濁培養で増殖するように適応されました。 ^[22]これにより、大量の組み換えアデノウイルスベクターの増殖が可能になりました。

HEK 293 細胞のより具体的な用途は、アデノウイルスベクターの増殖である。^[23]ウイルスは、細胞に遺伝子を送達する効率的な手段を提供する。これは、ウイルスが進化してできたものであり、実験ツールとして非常に有用である。しかし、病原体として、ウイルスは実験者にとってリスクももたらす。この危険は、重要な遺伝子を欠き、細胞に侵入した後に複製できないウイルスを使用することで回避できる。このようなウイルスベクターを増殖させるには、欠落した遺伝子を発現する細胞株が必要である。HEK 293 細胞は多数のアデノウイルス遺伝子を発現するため、これらの遺伝子 (通常は E1 および E3) が削除されたアデノウイルスベクター (AdEasy など) の増殖に使用できる。^[24]ただし、挿入された細胞 Ad5 配列とベクター配列の間の相同組換えは、まれではあるが、ベクターの複製能力を回復させる可能性がある。^[25]

この細胞株の重要な変異体は293T細胞株です。この細胞株にはSV40ラージT抗原が含まれており、 SV40複製起点を含むトランスフェクトプラスミドのエピソーム複製を可能にします。これにより、トランスフェクトプラスミドの増幅と目的の遺伝子産物の長時間発現が可能になります。HEK 293、特にHEK 293T細胞は、さまざまなレトロウイルスベクターの製造によく使用されます。 ^[26]さまざまなレトロウイルスパッケージング細胞株もこれらの細胞に基づいています。

さまざまな条件に応じて、 HEK 293 細胞の遺伝子発現は変化する可能性があります。未処理の HEK 293 細胞では、次のような興味深いタンパク質がよく見られます (他にも多数あります)。

• 副腎皮質刺激ホルモン放出因子1型受容体^[27]
• スフィンゴシン1リン酸受容体 EDG1、EDG3、EDG5 ^[28]
• ムスカリン性アセチルコリン受容体M3 ^[29]
• 一過性受容体電位 TRPC1、TRPC3、TRPC4、TRPC6 ^[30]

カトリックの生命倫理学者アルヴィン・ウォンは、細胞株を得るために使用された胚細胞の起源が不明であるにもかかわらず、自発的な中絶から来たものであると推測できると主張している。一部の人々にとって、これはHEK 293やその派生製品、例えばワクチンや多くの医薬品の使用に関して倫理的なジレンマを生じさせるかもしれない。^{[31] [32] [33] [34]}

2020年12月21日、ローマカトリック教理省は、胎児由来の細胞株から作られたワクチンを避ける道徳的義務は、「深刻な病理学的事象の封じ込めが不可能な拡大など、重大な危険がある場合、義務ではない。この場合、COVID-19を引き起こすSARS-CoV-2ウイルスのパンデミック拡大である」と述べた。この声明は、他のワクチンの使用を正当化し、「臨床的に安全で効果的であると認められているすべてのワクチンは、良心に従って使用することができる」と述べている^[35]。

COVID-19パンデミックの間、ワクチン反対派は、オックスフォード・アストラゼネカCOVID-19ワクチン（別名AZD1222）の製造にHEK293細胞が使用されていることを指摘した。この細胞は最終製品から除去されている。^[36]

COVID-19患者の症状を緩和するために使用される治療用抗体カクテルREGN-COV2の製造元であるリジェネロン・ファーマシューティカルズは、抗体カクテルの製造にHEK 293T細胞を使用しなかったが、その細胞を薬剤の効力評価に使用した。 ^{[37] [32]}

ワクチン製造の倫理的懸念に対応して、臨床医が患者と話し合うためのいくつかの戦略が提案されている。^[38]

• 不死化細胞株

ウィキメディア・コモンズには、 HEK293 細胞に関連するメディアがあります。

• HEK 293 トランスフェクションおよび選択データ @ 細胞培養データベース
• HEK293 細胞データベースは 2017-05-11 にWayback Machineにアーカイブされています
• 293 細胞 (CRL-1573) 2012-06-22 にWayback MachineのATCCデータベースにアーカイブされました
• FDA会議の記録。77ページから、ファン・デル・エブがHEK293細胞の起源について詳しく説明しています。
• イングランド公衆衛生局の文化コレクションの293T
• HEK 293 および HEK 293T の Cellosaurus エントリ
• 293TのATCCエントリー