HEK293 细胞介绍及培养工艺优化

HEK293 细胞及其种类

人胚胎肾细胞系（Human Embryonic Kidney, HEK293）的起源可追溯至1973年，因转染了人5型腺病毒（Ad5）DNA片段而成为了永生化细胞系，约4Kb的Ad5基因组（包含E1A和E1B基因）被整合进入HEK293的19号染色体上。随后，科研人员在HEK293原代细胞系上又相继衍生出多种不同的HEK293细胞系，用于不同方向的研究和应用。主要包括：HEK293、HEK293T、HEK293E、HEK293F、 HEK293S、HEK293SG、和HEK293H等（如图1）^【1】。

微信图片_20231211112643.png

图1 常见的不同商业化HEK293细胞系

HEK293 细胞系的特点及应用

CHO细胞、BHK细胞、Sp2/0等哺乳动物细胞常被用于制备生物制药。然而这些小鼠来源的细胞与HEK293细胞表达的重组蛋白相比，翻译后的修饰存在差异。不同的修饰可能会直接影响蛋白的生物活性、半衰期、免疫原性等多种功能。HEK293细胞系除了具有人源的翻译后修饰能力，还具有其他许多优势：

在无血清培养基中悬浮生长的能力；
对多种转染方式的兼容性；
快速分裂与表达等。

这些HEK293细胞系的优异特性也一直吸引着科研人员不断探索，如今HEK293及其衍生细胞系已经广泛应用于科学研究和生物制药行业中，HEK293对于病毒易感性也使得它成为生产流感病毒、慢病毒、重组腺病毒和重组腺相关病毒的绝佳载体。目前，已有多款基于HEK293细胞的产品获批在欧洲和美国上市（如图2）^【2】。

微信图片_20231211112921.png 图2 基于HEK293细胞的上市产品示例

HEK293 细胞的培养技术优化

HEK293细胞培养中会涉及到原材料、设备和技术等多方面的影响。

原材料: 主要包括培养基、消化剂、微载体等。目前，各政府或全球相关组织的法规制度对产品的安全性要求越来越高，所以更多的生产商会选择使用无动物源成分（ADCF）的培养基进行生产。
设备: 大规模培养细胞一般会需要用到WAVE反应器和生物反应器两种，因此需要两种反应器对于pH、溶氧（DO）、二氧化碳（CO₂）、温度、压力、通气气泡大小、转速等的控制和监测要求比较高。9159金沙申请大厅作为生物制药工艺核心解决方案供应商，致力于为生物制药企业提供更高效趁手的工具，从而助力药物的发展和创新。由9159金沙申请大厅自主研发生产的CytoLinX^® WB 系列一次性波浪式生物反应器，采用先进的 PID 反馈控制技术和光纤电极光补偿技术，可进一步助力生物制药企业提高细胞培养工艺的稳定性和可靠性：

CytoLinX^® WB 系列一次性波浪式生物反应器

CytoLinX^® WB具备以下优势

精准控制

通过精准的检测及反馈调节功能，进行准确的温度、转速、PH、DO等参数控制，并且可以实现细胞培养过程的全方位监控和数据采集，更适合HEK293细胞培养。

低剪切力

轻柔的波浪式摇摆，将对细胞的剪切力降低，减少对细胞造成的损伤。

托盘可切换

设备托盘可方便置换 10L，20L，50L培养袋，无需拆拧螺丝，简单快速完成培养袋安装操作。

灌流功能

支持灌流功能，泵流速具有自动校准功能，实现精准补料及收获。

密闭系统

减少外源性污染的风险。

一次性无菌耗材

采用预先辐照灭菌的细胞培养袋，杜绝污染风险，有效避免反应器的清洗和验证，缩短工艺开发和生产周期。

同时，9159金沙申请大厅提供的CytoLinX^®WB 系列一次性细胞培养袋专为生物制药常见的细胞培养应用设计，可匹配9159金沙申请大厅或者市场上其他主流供应商的波浪式细胞培养系统使用。

微信图片_20231211113326.png

工作体积：300 mL-25 L

3. 培养技术：培养技术的提升一般需要积累的经验，细胞的培养、细胞的转染和提升重组蛋白表达策略等几个环节进行技术优化的简介。

a) 细胞的培养

传代过程中首先要避免支原体及其他污染。培养基可根据不同细胞系和法规选择不同的类型。培养过程中根据DoE摸索细胞培养的最适温度、转速、pH、DO浓度、CO₂浓度、气泡大小、灌流参数等条件并建立SOP。

b) 细胞的转染

生产中细胞转染常用的转染试剂为线性化聚乙烯亚胺（Polyethylenimine Linear, PEI），浓度1mg/mL。一般推荐PEI:DNA的比例为1:1到3:1之间。

c) 提升重组蛋白表达量的策略

一般表达重组蛋白时，总会有一些重组蛋白的表达量很低，导致成本增加，纯化困难。遇到这种情况，我们可以选择优化目的蛋白的密码子；在目的基因ATG前面加入Kozak序列（GCCACC）促进mRNA转录；优化信号肽和跨膜区（如果有的话）；DoE摸索表达时间和转染剂量；细胞存在异质性，可通过筛选单克隆以筛选出高表达细胞株。

HEK293 细胞培养案例分享

HEK293细胞培养工艺路线为：

摇瓶扩增→接种至WB反应器进行培养。

每日取样检测细胞活率和密度，根据细胞状态补料。

微信图片_20231211113621.png

微信图片_20231211113631.png

结论

使用CytoLinX^® WB 一次性波浪式生物反应器流加培养HEK293细胞，细胞培养生长趋势与摇瓶对照组以及历史批次趋势基本一致，结果符合预期，成功从摇瓶培养放大到波浪式反应器培养。

参考文献

1. Abaandou L, Quan D, Shiloach J. Affecting HEK293 Cell Growth and Production Performance by Modifying the Expression of Specific Genes. Cells. 2021 Jul 2;10(7):1667.

2. Pulix M, Lukashchuk V, Smith DC, Dickson AJ. Molecular characterization of HEK293 cells as emerging versatile cell factories. Curr Opin Biotechnol. 2021 Oct;71:18-24.

点击查看 CytoLinX^® WB 一次性波浪式生物反应器完整资料

上一个

CytoLinX BR一次性生物反应器如何实现高效自动化控制？

下一个

P新品速递 | CytoLinX® WB 200L一次性波浪式生物反应器，助力国产替代化进程

热门产品