خلايا HEK 293

خلايا الكلى الجنينية البشرية 293 ، والتي يشار إليها أيضًا باسم خلايا HEK 293 أو HEK-293 أو خلايا 293 ، هي سلالة خلوية خالدة مشتقة من خلايا HEK المعزولة من جنين أنثى في سبعينيات القرن الماضي. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

يُستخدم خط خلايا HEK 293 على نطاق واسع في الأبحاث منذ عقود نظرًا لنموه السريع والموثوق وقدرته على نقل الجينات . ويُستخدم هذا الخط الخلوي في صناعة التقنية الحيوية لإنتاج البروتينات العلاجية والفيروسات المستخدمة في العلاج الجيني ، بالإضافة إلى إجراء اختبارات السلامة لمجموعة واسعة من المواد الكيميائية.

تم إنتاج خلايا HEK 293 عام 1973 عن طريق نقل الحمض النووي الفيروسي الغدي 5 المجزأ إلى مزارع خلايا الكلى الجنينية البشرية الطبيعية في مختبر أليكس فان دير إب في لايدن، هولندا . وقد تم الحصول على هذه الخلايا من جنين واحد مُجهَض أو مُسقط، ولا يزال أصله الدقيق غير واضح. ^{[ 3 ] [ 2 ]} قام فان دير إب بزراعة الخلايا، بينما تولى فرانك غراهام ، الباحث ما بعد الدكتوراه في مختبر فان دير إب، عملية نقل الحمض النووي الفيروسي الغدي. ونُشرت هذه الخلايا عام 1977 بعد انتقال غراهام من لايدن إلى جامعة ماكماستر . ^{[ 4 ]} وسُميت هذه الخلايا بـ HEK لأنها نشأت في مزارع خلايا الكلى الجنينية البشرية، أما الرقم 293 فهو مستوحى من عادة غراهام في ترقيم تجاربه؛ إذ أن النسخة الأصلية من خلايا HEK 293 كانت من تجربته رقم 293. أجرى غراهام عملية نقل الجينات ثماني مرات، وحصل على مستنسخ واحد فقط من الخلايا التي تمت زراعتها لعدة أشهر. وبعد أن تكيفت هذه الخلايا على الأرجح مع زراعة الأنسجة، تطورت من هذا المستنسخ إلى سلالة خلايا HEK 293 المستقرة نسبيًا.

وقد أظهر التحليل اللاحق أن التحول حدث عن طريق إدخال حوالي 4.5 كيلوبايت من الذراع الأيسر للجينوم الفيروسي الغدي، والذي تم دمجه في الكروموسوم البشري 19. ^{[ 5 ]}

لسنوات عديدة، ساد الاعتقاد بأن خلايا HEK 293 ناتجة عن تحويل إحدى الخلايا الليفية أو البطانية أو الظهارية ، وهي جميعها وفيرة في الكلى. إلا أن عملية التحويل الفيروسي الأصلية كانت غير فعالة، مما يشير إلى أن الخلية التي أنتجت في النهاية سلالة HEK 293 ربما كانت غير عادية بطريقة ما. وقدّم غراهام وزملاؤه أدلة على أن خلايا HEK 293 وسلالات الخلايا البشرية الأخرى الناتجة عن تحويل خلايا الكلى الجنينية البشرية بواسطة الفيروس الغدي تمتلك العديد من خصائص الخلايا العصبية غير الناضجة ، مما يوحي بأن الفيروس الغدي حوّل بشكل تفضيلي خلية من سلالة الخلايا العصبية في مزرعة الكلى الأصلية. ^{[ 6 ]}

أجرت دراسة شاملة لجينومات ومستنسخات خلايا HEK 293 وخمسة خطوط خلوية مشتقة منها مقارنة بين مستنسخات خلايا HEK 293 ومستنسخات أنسجة الكلى والغدة الكظرية والغدة النخامية والجهاز العصبي المركزي البشري. ^{[ 7 ]} وقد تشابه نمط خلايا HEK 293 بشكل كبير مع نمط خلايا الغدة الكظرية، التي تتمتع بالعديد من الخصائص العصبية. وبالنظر إلى موقع الغدة الكظرية ( التي تعني "بجوار الكلية")، فمن المحتمل أن تكون بعض خلايا الغدة الكظرية قد ظهرت في مزرعة مشتقة من كلية جنينية، وأن تكون قد خضعت للتحول بشكل تفضيلي بواسطة الفيروس الغدي. يُحوّل الفيروس الغدي خلايا السلالة العصبية بكفاءة أعلى بكثير من خلايا الظهارة الكلوية البشرية النموذجية. ^{[ 6 ]} لذا، يبدو أن خلية سلفية كظرية جنينية هي الخلية الأصلية الأكثر ترجيحًا لخط خلايا HEK 293. ونتيجة لذلك، لا ينبغي استخدام خلايا HEK 293 كنموذج مخبري لخلايا الكلى النموذجية.

تتميز خلايا HEK 293 بنمط نووي معقد ، إذ تحتوي على نسختين أو أكثر من كل كروموسوم، ويبلغ العدد الكروموسومي السائد 64. وتُصنف هذه الخلايا على أنها ناقصة الثلاثية الصبغيات، حيث تحتوي على أقل من ثلاثة أضعاف عدد الكروموسومات الموجودة في الجاميت البشري أحادي الصيغة الصبغية. تشمل التشوهات الكروموسومية وجود ثلاث نسخ من الكروموسوم X، وأربع نسخ من الكروموسوم 17 والكروموسوم 22. ^{[ 7 ] [ 8 ]} يشير وجود كروموسومات X متعددة ، وغياب أي أثر لتسلسل مشتق من الكروموسوم Y، إلى أن الجنين الأصلي كان أنثى.

تم استحداث سلالة الخلايا 293T في مختبر ميشيل كالوس بجامعة ستانفورد عن طريق نقل جين مستقر إلى سلالة خلايا HEK 293 باستخدام بلازميد يحمل جينًا متحورًا حساسًا للحرارة من مستضد T الكبير لفيروس SV40 ؛ وقد أُشير إليها في الأصل باسم 293/ tsA1609neo . ^{[ 9 ]} ولعل أول إشارة إلى سلالة الخلايا باسم "293T" تعود إلى استخدامها في استحداث سلالة خلايا التغليف BOSC23 لإنتاج جسيمات الفيروسات القهقرية. ^{[ 10 ]}

تم الإبلاغ عن العديد من المتغيرات لـ HEK 293. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

تتميز خلايا HEK 293 بسهولة زراعتها ونقل الجينات إليها، وقد استُخدمت كخلايا مضيفة للتعبير الجيني . تتضمن هذه التجارب عادةً نقل جين (أو مجموعة جينات) مُحدد، ثم تحليل البروتين المُعبَّر عنه . ويعود الانتشار الواسع لاستخدام هذا النوع من الخلايا إلى سهولة نقل الجينات إليها باستخدام تقنيات متنوعة، بما في ذلك طريقة فوسفات الكالسيوم ، حيث تصل كفاءة النقل إلى ما يقارب 100%.

ومن أمثلة هذه التجارب ما يلي:

• تأثيرات الدواء على قنوات الصوديوم ^{[ 17 ]}
• نظام التداخل الرناوي القابل للتحفيز ^{[ 18 ]}
• منبه بروتين كيناز C الانتقائي للشكل المتماثل ^{[ 19 ]}
• التفاعل بين بروتينين ^{[ 20 ]}
• إشارة التصدير النووي في البروتين ^{[ 21 ]}

تم تكييف خلايا HEK 293 للنمو في مزارع معلقة، بدلاً من التكاثر على الأطباق البلاستيكية، في عام 1985. ^{[ 22 ]} وقد مكن هذا من نمو كميات كبيرة من ناقلات الفيروسات الغدية المؤتلفة.

يُستخدم خلايا HEK 293 بشكلٍ أكثر تحديدًا في إنتاج النواقل الفيروسية الغدية . ^{[ 23 ]} تُعدّ الفيروسات وسيلة فعّالة لإيصال الجينات إلى الخلايا، وهو ما تطورت لأجله، ولذا فهي ذات فائدة كبيرة كأدوات تجريبية. مع ذلك، وباعتبارها مسببات أمراض ، فإنها تُشكّل خطرًا على الباحث. يُمكن تجنّب هذا الخطر باستخدام فيروسات تفتقر إلى جينات رئيسية، وبالتالي لا تستطيع التكاثر بعد دخولها الخلية. ولإنتاج هذه النواقل الفيروسية، يلزم وجود سلالة خلوية تُعبّر عن الجينات المفقودة. وبما أن خلايا HEK 293 تُعبّر عن عدد من الجينات الفيروسية الغدية، يُمكن استخدامها لإنتاج نواقل فيروسية غدية حُذفت منها هذه الجينات (عادةً E1 وE3)، مثل AdEasy. ^{[ 24 ]} مع ذلك، يُمكن لإعادة التركيب المتماثل بين تسلسل Ad5 الخلوي المُدخل وتسلسل الناقل، على الرغم من ندرته، استعادة قدرة الناقل على التكاثر. ^{[ 25 ]}

يُعدّ خط الخلايا 293T أحد أهمّ أنواع هذا الخط الخلوي . فهو يحتوي على مستضد T الكبير لفيروس SV40، مما يسمح بتضاعف البلازميدات المُعدّلة وراثيًا التي تحتوي على منشأ تضاعف SV40 خارج الكروموسوم. وهذا يُتيح تضخيم البلازميدات المُعدّلة وراثيًا والتعبير الزمني المُمتدّ لمنتجات الجينات المطلوبة. تُستخدم خلايا HEK 293، وخاصةً HEK 293T، بشكل شائع لإنتاج العديد من النواقل الفيروسية القهقرية . ^{[ 26 ]} كما تعتمد العديد من خطوط خلايا تغليف الفيروسات القهقرية على هذه الخلايا.

قد يختلف التعبير الجيني لخلايا HEK 293 تبعًا لظروف مختلفة . وتوجد البروتينات التالية (من بين العديد من البروتينات الأخرى) عادةً في خلايا HEK 293 غير المعالجة:

• مستقبل عامل إطلاق الكورتيكوتروبين من النوع 1 ^{[ 27 ]}
• مستقبلات سفينجوزين-1-فوسفات EDG1 و EDG3 و EDG5 ^{[ 28 ]}
• مستقبلات الأستيل كولين المسكارينية M3 ^{[ 29 ]}
• مستقبلات الجهد العابر TRPC1 ، TRPC3 ، TRPC4 ، TRPC6 ^{[ 30 ]}

يرى ألفين وونغ، وهو عالم أخلاقيات بيولوجية كاثوليكي، أنه على الرغم من عدم اليقين بشأن أصل الخلايا الجنينية المستخدمة في الحصول على سلالة الخلايا، فإنه يمكن استنتاج أنها ناتجة عن إجهاض طوعي . وقد يمثل هذا الأمر معضلة أخلاقية للبعض فيما يتعلق باستخدام خلايا HEK 293 ومشتقاتها، مثل اللقاحات والعديد من الأدوية. ^{[ 31 ] [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]}

في 21 ديسمبر/كانون الأول 2020، صرّحت مجمع العقيدة والإيمان الكاثوليكي بأن الواجب الأخلاقي بتجنب اللقاحات المصنوعة من خطوط الخلايا المشتقة من الأجنة "ليس واجبًا إذا كان هناك خطر جسيم، مثل الانتشار غير القابل للاحتواء لحدث مرضي خطير - في هذه الحالة، الانتشار الوبائي لفيروس SARS-CoV-2 المسبب لمرض كوفيد-19". ثم يبرر البيان استخدام لقاحات أخرى، "جميع اللقاحات المعترف بها سريريًا بأنها آمنة وفعالة يمكن استخدامها بضمير مرتاح..." ^{[ 35 ]}

خلال جائحة كوفيد-19، أشار ناشطون مناهضون للتطعيم إلى استخدام خلايا HEK 293 في تصنيع لقاح أكسفورد-أسترازينيكا لكوفيد-19 (المعروف أيضًا باسم AZD1222). وتُزال هذه الخلايا من المنتجات النهائية عن طريق الترشيح. ^{[ 36 ]}

لم تستخدم شركة Regeneron Pharmaceuticals ، المصنّعة لدواء REGN-COV2، وهو مزيج من الأجسام المضادة العلاجية المستخدمة لتخفيف أعراض مرضى كوفيد-19، خلايا HEK 293T لإنتاج مزيج الأجسام المضادة، ولكنها استخدمت هذه الخلايا لتقييم فعالية الدواء. ^{[ 37 ] [ 32 ]}

استجابةً للمخاوف الأخلاقية المتعلقة بإنتاج اللقاحات، تم اقتراح العديد من الاستراتيجيات التي يمكن للأطباء مناقشتها مع مرضاهم. ^{[ 38 ]}

• بيانات نقل الجينات والاختيار لخلايا HEK 293 @ قاعدة بيانات زراعة الخلايا
• قاعدة بيانات خلايا HEK293 مؤرشفة بتاريخ 11 مايو 2017 على موقع Wayback Machine
• 293 خلية (CRL-1573) مؤرشفة بتاريخ 22-06-2012 في قاعدة بيانات ATCC على موقع Wayback Machine
• نص اجتماع إدارة الغذاء والدواء الأمريكية، حيث يصف فان دير إب، بدءًا من الصفحة 77، بالتفصيل أصل خلايا HEK 293
• 293T في مجموعات المزارع التابعة لهيئة الصحة العامة في إنجلترا
• مدخل Cellosaurus الخاص بـ HEK 293 و HEK 293T
• مشاركة ATCC رقم 293T