VIPS + InstiGRO HEK | 一种提高 HEK293 系列细胞系单克隆铺板效率、成活及生长的解决方案!

2026-01-29 15:28:34, 安达望 Advanced Instruments安达望(上海)科技有限公司



提到 HEK293 细胞,大家都不陌生,它源于人胚肾细胞,后来 Frank L. Graham 为了研究人类腺病毒 5 型(Ad5),将其部分基因导入(1),从此 HEK293 诞生,并成为在生物技术中应用频率仅低于 HeLa 细胞的细胞系,广泛应用于病毒包装、蛋白表达、疫苗及外泌体研发与生产等方面,成为了强有力的工具细胞。为了不断变化的科研需求,科学家又开发出了很多类型,形成了庞大的 HEK293 家族。例如 293T,稳定表达 SV40 大 T 抗原,显著提高瞬转效率与外源蛋白表达量,广泛用于蛋白生产和病毒包装;293N3S,可悬浮生长,便于大规模悬浮培养和病毒生产;293F,可悬浮培养,适合无血清培养,便于大规模培养,常用于重组蛋白药物、疫苗开发。


随着基因与细胞治疗驶入快车道,HEK293 已成为制备逆转录病毒、AAV、腺病毒及溶瘤病毒等载体的“黄金宿主”。同时,FDA 发布的关于细胞与基因治疗 CMC 和 IND 指导文件指出,监管机构和制药公司都希望标准化病毒载体生产流程(2)。并随着监管趋严,HEK293 细胞单克隆性(clonality)的确认被纳入质量控制。HEK293 单克隆培养建库工艺是非常具有挑战性的,大家经常面临单细胞分离效率低,成活差,尤其是在无血清培养体系中。本次我们评估了一套解决方案,即 VIPS 单细胞分离技术搭配促单克隆生长添加剂 InstiGRO HEK。评估结果显示该方案能够显著提高单克隆铺板率及存活和生长效率


使用 VIPS 铺板的 HEK293 单细胞效率


材料和方法

采用 VIPS 将 4 种不同 HEK 细胞系——293T(ECACC)、HEK293(ECACC)、Expi293F™(Thermo Fisher)以及HEK293 6E(GSK 惠赠)—以单细胞形式铺于 Corning #3596 96 孔板。按照 VIPS 标准流程,向干孔内铺入细胞后,立即通过 Z-stack 液滴成像记录孔内所含细胞数量信息,铺板完成并沉降后,再次进行整孔成像。随后定期拍摄,追踪克隆形成情况,评估不同培养条件下单细胞克隆率(即单细胞长成克隆的百分比)。


Expi293、293T 和 HEK293 三株细胞分别使用:

  • 基础培养基+30%条件培养基

  • 基础培养基+InstiGRO HEK


HEK293 6E 则测试以下三种体系:

  1. Balan CD HEK 293 Irvine(Irvine Scientific)基础培养基+InstiGRO HEK

  2. 基础培养基+25%条件培养基

  3. 基础培养基+25%条件培养基+ITS添加物(Stem Cell Technologies)


结果

第一个关键指标是“铺板效率”。在所有测试细胞中,VIPS 铺板效率平均 80%,与手动极限稀释(LD,0.5 细胞/孔)约 30%的理论铺板率相提高近 3 倍,这意味着获得同样克隆数量可大幅减少所需板数、培养基及工作量


第二个亮点是 InstiGRO HEK 促单细胞生长添加剂对单细胞存活与克隆扩增的显著促进。通过整孔成像持续追踪克隆形成。图 1 显示,VIPS 铺板的 293T 细胞在添加 InstiGRO HEK 后克隆生长明显增强;图 2 则汇总了各细胞系在补充 InstiGRO HEK 后克隆恢复率提升的百分比。我们发现,InstiGRO HEK 相对于其它添加物,具有显著的提升克隆存活及生长的能力。


图1:添加与未添加 InstiGRO HEK 克隆生长情况对比,左图为未添加 InstiGRO HEK 的克隆团生长情况,右图为添加 InstiGRO HEK 的克隆团生长情况


不同添加物对克隆生长的影响


图2:不同添加物对单细胞恢复率的影响


结论

我们使用了 4 株不同的 HEK293 细胞分别为 Expi293、293T、HEK293 和 HEK293 6E,进行铺板效率及单克隆成活及恢复的评估。实验证明,使用 VIPS 铺板可以显著提高单克隆的铺板率。VIPS 使用压力小于 1psi 压力对细胞进行分离,大口径的细胞喷嘴不易堵塞,对细胞几乎没有伤害,且铺板可持续性高。其干孔内液滴细胞的成像验证提供铺板后的铺板效率信息,对 Day0 确定单细胞孔有直接的指导意义。结合 Day0 整孔成像,多一层单克隆确证证据,提交监管更具信心。


VIPS 的整板成像功能不但在 Day0 提供高质量的单细胞图像,还能记录克隆生长过程,并能够提供完整的单克隆证据报告。经实验证明,使用 InstiGRO HEK的HEK293 单克隆,相较于其它添加物,成活率更高,生长更快。


因此,使用 VIPS 配合 InstiGRO 对 HEK293 细胞单克隆工艺开发具有显著的优化作用,无论从加速实验流程,缩短试验周期还是从监管符合性方面都是您理想的选择。


此外,在客户的实际应用案例中,该方法对于各种各样的 HEK293 系衍生细胞系均有良好的适用性,能够解决用户的普遍痛点,达到满意的效果。如果您正遇到 HEK293 单克隆分离培养工作上的困难,或者想优化现有的工艺流程,请联系我们,我们会根据您的情况,定制实际解决方案


参考文献:

[1]Graham,F.L.,Smiley,J.,Russell,W.C.,&Nairn,R.(1977).CharacteristicsofahumancelllinetransformedbyDNAfromhumanadenovirustype5.JournalofGeneralVirology,36(1),5974.

[2]Chemistry, Manufacturing, and Control (CMC) Information for Human Gene Therapy Investigational New Drug Applications (INDs)Guidance for Industry,

January 2020 https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/chemistry-manufacturing-and-control-cmc-information-

human-gene-therapyinvestigational-new-drug


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