خلايا CHO-K1: عنصر أساسي في تطبيقات أبحاث التكنولوجيا الحيوية

خلايا CHO-K1 مشتقة من خط خلايا مبيض الهامستر الصيني (CHO). وهي تستخدم على نطاق واسع في التكنولوجيا الحيوية الصناعية لإنتاج المستحضرات الصيدلانية الحيوية والبروتينات المؤتلفة الأخرى. إلى جانب ذلك، يُستخدم خط خلايا CHO-K1 أيضًا في أبحاث علم السموم. يقوم الباحثون بالتلاعب الجيني بهذه الخلايا لتحسين عملية الغليكوزيلاتيون، وتقليل موت الخلايا المبرمج، وزيادة الإنتاجية الإجمالية.

الأصل والخصائص العامة: خلايا CHO-K1

تحدد الخصائص العامة لسلالة الخلايا وأصلها استخدامها في الأبحاث. سيساعدك هذا القسم على التعرف على أصل وخصائص سلالة الخلايا الشهيرة CHO-K1. ستتعرف على: من أين أتت خلايا CHO-K1؟ ما حجم خلايا CHO-K1؟ ما هو الاسم الكامل لسلسلة الخلايا CHO-K1؟ ما هي مورفولوجيا خلايا CHO-K1؟

• CHO-K1 أو خط الخلايا المبيضية للهامستر الصيني K1 هو نسخة فرعية من خلايا CHO الأصلية التي نشأت من خزعة مبيض أنثى هامستر صيني بالغة في عام 1957. تم تطوير خط الخلايا الأصلي بواسطة T.T. Puck وزملاؤه في كلية الطب بجامعة كولورادو، دنفر، الولايات المتحدة الأمريكية [1].
• يظهر خط الخلايا CHO-K1 شكلاً يشبه الخلايا الظهارية.
• يبلغ قطر خلايا CHO-K1 حوالي 0.001 ملم. ومن المثير للاهتمام أن الخلايا تكون كبيرة في البداية، لكنها تصغر بمرور الوقت.
• يتكون جينوم CHO-K1 من عدد من الكروموسومات مشابه لعدد الكروموسومات في الخلايا البشرية. ولها أنماط كروموسومية ثنائية الصيغة الصبغية وتحتوي على عدد أقل من التشوهات الكروموسومية.

سلسلة الخلايا CHO-K1 مقابل CHO-S

كلا السلالتين الخلويتين مشتقتان من CHO. وتختلفان في طريقة نمو هذه الخلايا وتكاثرها. تتكيف خلايا CHO-S للنمو في المزارع، في حين يمكن التلاعب جينياً بخلايا CHO-K1 لإنتاج خلايا ملتصقة وخلايا معلقة.

مزايا وعيوب خلايا CHO-K1

تعد خلايا CHO-K1 أداة بحثية لا تقدر بثمن. إن مزيجها الفريد من المزايا والقيود يجعلها مميزة عن سلالات الخلايا الأخرى. ناقش هذا القسم بعض إيجابيات وسلبيات سلالة خلايا CHO-K1.

المزايا

تشمل المزايا الرئيسية لسلسلة الخلايا CHO-K1 ما يلي:

قابلية التحويل الجيني

تُستخدم خلايا CHO-K1 على نطاق واسع في دراسات التحويل الجيني. ويمكن تحويلها جينياً بشكل مؤقت ومستقر من خلال إجراءات فيزيائية وكيميائية مختلفة. ونظراً لقابليتها العالية للتحويل الجيني، تُستخدم خلايا CHO-K1 على نطاق واسع لإنتاج البروتينات المؤتلفة وغيرها من المستحضرات الصيدلانية الحيوية.

معدل نمو سريع وسهولة الاستزراع

يبلغ وقت تضاعف خلايا CHO-K1 22 ساعة فقط، وبالتالي، فهي تتمتع بمعدل نمو مرتفع وتعد مثالية للاستخدام في مجال التكنولوجيا الحيوية الصناعية. علاوة على ذلك، فإن تكيف معلق CHO-K1 يجعلها مفيدة لإنتاج كميات كبيرة من المستحضرات الصيدلانية الحيوية. إلى جانب ذلك، فهي سهلة الاستزراع والصيانة في المختبرات ولا تتطلب ظروفًا وإجراءات استزراع صعبة.

انخفاض معدل حدوث التشوهات الكروموسومية

CHO-K1 هو نظام نموذجي محدد جيدًا وراسخ. جينوم CHO-K1 مستقر ويحتوي على عدد قليل من التشوهات الكروموسومية. لذلك، فهي مضيفات مثالية لإنتاج البروتينات المؤتلفة.

القيود

فيما يلي بعض قيود خط الخلايا CHO-K1:

أصل غير بشري

على الرغم من أن خلايا CHO-K1 لديها القدرة على تنفيذ أنماط غليكوزيلاتيون شبيهة بالبشر، إلا أنها من أصل غير بشري. قد يكون هذا مصدر قلق عند دراسة العمليات الخلوية الخاصة بالبشر بشكل كبير ومناعة العوامل العلاجية.

التغاير

قد تظهر خلايا CHO-K1 خصائص وراثية مختلفة قليلاً داخل نفس المجموعة، مما يؤدي إلى عدم تجانس وراثي. قد يؤثر هذا على الوظائف الخلوية ويسبب تبايناً في مستويات التعبير البروتيني، مما قد يؤثر على قابلية تكرار نتائج التجارب.

تطبيقات خط الخلايا CHO-K1 في الأبحاث

لسلسلة الخلايا CHO-K1 تطبيقات عديدة في مجال التكنولوجيا الحيوية الصناعية وأبحاث علم السموم. وقد ناقشنا هنا بعض التطبيقات المحددة.

• إنتاج البروتينات المؤتلفة: تعد خلايا CHO-K1 أدوات بحثية لا تقدر بثمن لإنتاج البروتينات المؤتلفة، بما في ذلك الأجسام المضادة والبروتينات العلاجية والإنزيمات. يساعد معدل نموها المرتفع وظروف زراعتها السهلة على إنتاج كميات كبيرة من البروتينات المؤتلفة ذات الطي والغليكوزيلاتيون المناسبين. على سبيل المثال، استخدمت دراسة أجرتها Kritika Gupta خلايا CHO-K1 وقامت بتحويلها بشكل مستقر لإنتاج جسم مضاد أحادي النسيلة مُعاد التركيب ضد عامل نخر الورم ألفا (TNF-α) [2]. يعتبر إنتاج الأجسام المضادة باستخدام CHO K1 موثوقًا ومريحًا للغاية. يقوم الباحثون أيضًا بتعديل هذه الخلايا لتحسين إنتاج الأجسام المضادة CHO K1. على سبيل المثال، أجريت دراسة تم فيها التلاعب جينيًا بخلايا CHO-K1 لإنتاج أجسام مضادة ذات نسب عالية من N-glycans المرتبطة بـ Fc المُفوكوزيلية، وهو أمر مهم لوظيفتها المؤثرة [3].
• أبحاث علم السموم: غالبًا ما تُستخدم خلية CHO-K1 في اكتشاف الأدوية واختبارات الفرز. ويمكن استخدامها لتقييم سمية وفعالية الأدوية المحتملة. علاوة على ذلك، يستخدم الباحثون خلايا CHO-K1 لدراسة تفاعلات الأدوية مع أهدافها ودراسة استقلاب الأدوية. أُجريت عدة دراسات لتقييم الآثار العلاجية المحتملة لمستخلصات النباتات والمركبات والجسيمات النانوية والبروتينات العلاجية وعوامل أخرى باستخدام خط الخلايا CHO-K1. أُجريت دراسة مماثلة في عام 2022 قام فيها الباحثون بقياس الإمكانات السمية الخلوية لمستخلصات نباتية غنية بالفلافونويد في خلايا CHO-K1 [4]. وبالمثل، قيمت دراسة بحثية أجراها رايان ديويس وزملاؤه السمية الخلوية لمستخلصات Baptisia australis وTrifolium pratense وRubus idaeus على خلايا CHO-K1 المأخوذة من مبيض الهامستر الصيني [5].

5. خلايا CHO-K1: المنشورات البحثية

فيما يلي بعض المنشورات البحثية المثيرة للاهتمام حول خلايا CHO-K1.

الإفراط في التعبير عن SIRT6 يخفف من موت الخلايا المبرمج ويعزز حيوية الخلايا وتعبير الأجسام المضادة أحادية النسيلة في خلايا CHO-K1

اقترحت هذه الدراسة المنشورة في مجلة Molecular Biology Reports (2023) الآثار الإيجابية لفرط التعبير الجيني لـ SIRT6 على حيوية خلايا CHO-K1 وتعبير الأجسام المضادة.

تعزيز إنتاج ونشاط الأجسام المضادة المزالة الفوكوزيل التي تنتجها خلايا CHO-K1 باستخدام استهداف الجينات المتعدد بوساطة Cas13d

نُشرت هذه الدراسة في مجلة معهد تايوان للمهندسين الكيميائيين (2021). تشير نتائج البحث إلى إمكانية استخدام CRISPR-Cas13d لتعديل خلايا CHO-K1 وراثيًا من أجل تحسين إنتاج الأجسام المضادة من حيث الجودة والكمية.

استخدام المالتوز كمصدر للطاقة في مزرعة CHO-K1 الخالية من البروتين لتحسين إنتاج الأجسام المضادة أحادية النسيلة المؤتلفة

اقترحت هذه المقالة البحثية المنشورة في Nature Scientific Reports (2018) المالتوز كمصدر طاقة واعد لزراعة خلايا CHO-K1 في وسط خالٍ من البروتين وتعزيز إنتاج الأجسام المضادة أحادية النسيلة المُعاد تجميعها.

الكشف عن السمية الخلوية والسمية المضادة للأجسام المضادة لمستخلص الإيثانول من Piper nigrum l. وتركيبته مع دوكسوروبيسين على خلايا CHO-K1

استخدمت هذه الدراسة المنشورة في مجلة Indonesian Journal of Cancer Chemoprevention (2018) خلايا CHO-K1 لتقييم الآثار السمية الخلوية والمضادة للسمية المحتملة لمستخلص الإيثانول من الفلفل الأسود بمفرده وبالاشتراك مع دوكسوروبيسين.

السمية الخلوية والسمية الجينية لجزيئات الفضة النانوية في خلايا خط خلايا المبيض للهامستر الصيني (CHO-K1)

نُشرت هذه الدراسة في مجلة The Nucleus في عام 2019. وفيها، قام الباحثون بتقييم التأثيرات السمية للخلايا والسمية الجينية المحتملة لجسيمات الفضة النانوية في خط الخلايا CHO-K1.

موارد لسلسلة خلايا CHO-K1: بروتوكولات ومقاطع فيديو والمزيد

CHO-K1 هو خط خلايا شهير. يتم هنا ذكر الموارد المتاحة التي تتضمن بروتوكولات زراعة وتوصيل CHO-K1.

• تحويل جيني لـ CHO-K1: يصف هذا الرابط بروتوكول التحويل الجيني لـ CHO-K1. وهو دليل تفصيلي خطوة بخطوة لتحويل الحمض النووي البلازميدي إلى خلايا CHO-K1 باستخدام مادة Lipofectamine LTX Reagent.
• دليل نقل الجينات في CHO-K1: يشرح هذا الفيديو إجراء نقل الجينات المؤقت في CHO-K1 بالتفصيل.

فيما يلي بعض الموارد التي تصف بروتوكول زراعة الخلايا لخلايا CHO-K1.

• خلايا CHO-K1: يحتوي رابط الموقع الإلكتروني هذا على معلومات مفيدة حول خلايا CHO-K1، بما في ذلك وصفة وسط CHO-K1، وإعادة الاستنبات، وبروتوكول التذويب.

المراجع

1. Gamper, N., J.D. Stockand, and M.S. Shapiro, The use of Chinese hamster ovary (CHO) cells in the study of ion channels. J Pharmacol Toxicol Methods, 2005. 51(3): p. 177-85.
2. Gupta, K., et al., خط خلايا CHO K1 مستقر لإنتاج الأجسام المضادة أحادية النسيلة المُعاد تجميعها ضد TNF-α. Molecular Biotechnology, 2021. 63(9): p. 828-839.
3. بوب، أو.، وآخرون. تطوير خط خلايا مضيفة CHO-K1 معدلة مسبقًا بالهندسة الجليكولوجية للتعبير عن الأجسام المضادة ذات الوظيفة المؤثرة المعززة بوساطة Fc. في MAbs. 2018. تايلور وفرانسيس.
4. Kurchatova, M., et al., السمية الخلوية لمستخلصات نباتية تحتوي على الفلافونويد تجاه خط الخلايا CHO: دراسة مقارنة. بيولوجيا الخلايا والأنسجة، 2022. 16(1): ص. 80-85.
5. Deweese, R., et al., الآثار السمية لمستخلصات Trifolium pratense و Baptisia australis و Rubus idaeus على خلايا CHO-K1. GSC Advanced Research and Reviews, 2021. 8(1): ص. 128-139.