CHO клетки в биопроизводството: Приложения и иновации

Клетъчната линия CHO, получена от яйчника на китайски хамстер, е мощна в медицинските и биологичните изследвания с широкия си спектър от приложения. Тази клетъчна линия от бозайници предлага безкрайни възможности - от производство на рекомбинантни протеини до генна експресия, скрининг на токсичността, хранене и генетични изследвания.

Нашата статия навлиза в завладяващия свят на CHO клетките, като изследва как тези клетки са направили революция в биофармацевтичните изследвания и са проправили пътя за животоспасяващи терапии. Пригответе се да разкриете тайните на могъщите CHO клетки и да откриете как те са двигател на революционния напредък в медицината и не само! Ще научите всичко, което трябва да знаете, преди да започнете, включително:

Какво представлява клетъчната линия CHO?

От създаването им през 1957 г. от Теодор Т. Пак, клетките от яйчници на китайски хамстер (CHO) са се превърнали в основна част от биологичните и медицинските изследвания поради бързия си растеж и високото производство на протеини. Тези епителни клетки, получени от яйчника на китайския хамстер, се използват широко в биопроизводството, генетиката, скрининга на токсичността, храненето и изследванията на генната експресия.

Клетките CHO могат да произвеждат протеини с посттранслационни модификации (PTMs), подобни на тези, които се срещат при хората. Те също така са недостатъчни в синтеза на пролин и не експресират рецептора на епидермалния растежен фактор (EGFR), което ги прави идеални за изследване на различни мутации на EGFR.

В биопроизводството CHO клетките се използват широко за производство на моноклонални антитела, рекомбинантни протеини и ваксини. Повече от 60 терапевтични протеини, произведени с CHO клетки, са одобрени за производство и използването им продължава да се разширява. Статията ни разглежда забележителните свойства и разнообразните приложения на CHO клетките, като подчертава решаващата им роля за напредъка в биомедицината и извън нея. Пригответе се да изследвате завладяващия свят на CHO клетките и да откриете техния несравним потенциал в биомедицинските изследвания!

Клетки CHO: В биофармацевтичната индустрия се използват за производство на рекомбинантни протеини

В биотехнологичната индустрия клетките от яйчници на китайски хамстер (CHO) често се използват за създаване на биофармацевтични продукти като моноклонални антитела, рекомбинантни протеини и ваксини.

Въпреки че може да не знаете за това, клетките от яйчници на китайски хамстер (CHO) може да са виновни, ако някога сте се подлагали на терапия с моноклонални антитела. Тези адаптивни клетки често се използват от биофармацевтичната индустрия за производство на рекомбинантни протеини, които се използват в биомедицинските изследвания, диагностиката и различни терапии. Терапевтичните продукти на белтъчна основа, наречени моноклонални антитела (mAbs), се използват за лечение на различни заболявания, като рак, автоимунни състояния и инфекциозни болести. Тъй като извършват посттранслационни модификации, наподобяващи тези в човешките клетки, CHO клетките често се използват за производството на mAbs. Тези модификации са необходими, за да функционират правилно тези терапевтични средства.

Протеините, създадени чрез генно инженерство, са известни като рекомбинантни протеини. Освен като изследователски реактиви, те могат да се използват и като терапевтични и диагностични средства. Тъй като могат да се подлагат на посттранслационни модификации и имат сложни гликозилации, наподобяващи тези, които се срещат в човешките клетки, CHO клетките са особено подходящи за създаване на рекомбинантни протеини поради бързия им растеж, високата експресия на протеини и способността им да експресират големи количества протеини. С добиви от 3 до 10 грама на литър култура, клетъчната линия CHO променя правилата на играта в биофармацевтиката благодарение на несравнимия си капацитет за масово производство на терапевтични протеини. Клетките CHO вече са жизненоважен компонент на съвременната биомедицина благодарение на генетичната оптимизация, която увеличава капацитета им за генериране на големи количества рекомбинантни протеини.

Ваксините са биофармацевтични продукти, използвани за предотвратяване и лечение на инфекции, причинени от вируси и бактерии. Ваксините срещу COVID-19 са сред ваксините, създадени с помощта на CHO клетки. Учените са създали редица техники, включително генно инженерство, оптимизиране на средите и разработване на процеси, за да подобрят ефективността на CHO клетките при производството на биофармацевтични продукти. Тези техники са довели до създаването на високопроизводителни и евтини системи за култивиране за производство на биофармацевтични продукти с помощта на CHO клетки. Широкият спектър от приложения на CHO клетките включва:

Фармацевтична производствена база.

CHO клетки в биофармацевтичното производство

Клетките CHO се използват за производство на различни биотерапевтични продукти, включително рекомбинантни протеини и моноклонални антитела, използвани за лечение на заболявания като рак, автоимунни разстройства и инфекциозни заболявания. Използването на CHO клетки в биофармацевтичните продукти до голяма степен се дължи на способността им да извършват посттранслационни модификации, подобни на човешките клетки, което ги прави идеални гостоприемници на бозайници за производство на съвместими с човека терапевтични протеини. Цялостното разбиране на протеиновите профили на клетките-гостоприемници на CHO и прилагането на техники за ELISA на протеини от клетки-гостоприемници са неразделна част от гарантирането на чистотата и безопасността на биофармацевтичните продукти, произведени в клетъчни системи на CHO. В резултат на това CHO клетките са затвърдили позицията си на многофункционална платформа в биотехнологичната индустрия.

Напредък в производството на антитела на базата на CHO клетки

Клетките CHO се използват широко в производството на моноклонални антитела, които направиха революция в областта на биомедицината, като предоставиха целеви терапии за различни заболявания. Клетките CHO се превърнаха в крайъгълен камък в експресията на рекомбинантни антитела и производството на протеинови терапии поради способността им правилно да нагъват, сглобяват и модифицират човешки протеини. Производството на антитела от CHO клетки се развива с усъвършенстването на техниките за клетъчно култивиране и CHO клетъчното инженерство, което води до висококачествени CHO клетки, които са от основно значение за разработването на биофармацевтици. Прилагат се цялостни биотехнологични подходи, включително ДНК технология и сложни методи за клетъчно култивиране, за оптимизиране на системите от CHO клетки за повишаване на ефективността на производството на антитела.

Молекулярна биология и CHO клетъчно инженерство

Сливането на техниките на молекулярната биология с култивирането на CHO клетки е довело до създаването на трансгенни CHO клетъчни линии и манипулирането на мутанти от клетки на китайски хамстер за постигане на желани характеристики. Тези постижения в клетъчното инженерство и ДНК технологията улесниха разработването на CHO клетки, способни да произвеждат специфични рекомбинантни протеини с висока ефективност. Изследването на подходи за култивиране на еукариотни клетки, включително CHO и HeLa клетки, допринесе за по-доброто разбиране на клетъчните механизми и оптимизирането на клетъчните култури от бозайници за производство на терапевтични протеини.

Но това не е всичко! Клетките CHO имат и други интересни приложения в биомедицинските изследвания, включително:

Скрининг на токсичността: Клетките CHO се използват за оценка на токсичността на лекарства, включително противоракови и антивирусни терапевтични средства. Например в едно проучване е изследвана специфичната антиракова активност на мастни киселини, получени от антарктически микроводорасли, като е използвана CHO като контролна клетъчна линия.
Експресия на гени: Клетките CHO се използват за стабилна и преходна експресия на гени за изследване на генната функция или за целенасочено производство на протеини. Инструментите за редактиране на гени се използват за разработване на модели за въвеждане и изключване на гени в клетъчни линии CHO.

Бъдещи перспективи в изследванията на CHO клетки

Продължаващите изследвания и разработки на системи от CHO клетки са насочени към повишаване на ефективността и гъвкавостта на тези клетки в биофармацевтичното производство. Тъй като CHO клетките остават в челните редици на рекомбинантните протеинови терапии, тяхната роля в бъдещето на медицината и биотехнологиите е значителна, обещавайки нови постижения в разработването на антитела и производството на животоспасяващи лечения.

Открийте предимствата на мощните CHO клетки

Ето някои основни предимства на клетъчната линия CHO, които я правят привлекателен инструмент за научни изследвания.

Лесно култивиране: Процедурите и условията за култивиране на клетъчната линия CHO не са придирчиви. Тези клетки са издръжливи и могат да понасят различни промени в температурата и рН. По този начин те са идеални за култивиране в голям мащаб.
Посттранслационни модификации: Тези клетки са подобни на човешките и могат да произвеждат подобни посттранслационни модификации. По този начин CHO клетките могат да се използват за производство на биосъвместими биологични продукти с отлична фармацевтична активност.
Висока производителност: Клетките CHO се използват широко за производство на високи добиви на рекомбинантни протеини. Генетичното оптимизиране на клетъчната линия CHO е довело до получаването на приблизително 3-10 грама протеин на литър култура.
Експресия на гени: Клетките CHO са лесни за трансфектиране; поради това те често се използват за изследвания на преходната и стабилната експресия. Освен това се използват много генетични инструменти за разработване на модели за въвеждане и изключване на гени с помощта на клетъчната линия CHO.
Правителствени одобрения: Клетките CHO са използвани в почти 50 биотерапевтични продукта, одобрени в САЩ и ЕС.
Ниска чувствителност към вируси: Благодарение на произхода на хамстера рискът от разпространение на човешки вируси е намален, което намалява производствените загуби и повишава биологичната безопасност.

Основни характеристики на CHO клетките

Морфология: Клетките CHO имат вид на епителни клетки с издължена и фибробластна форма. Те са адхезивни и обикновено растат в монослоеве.
Размер на клетките: Средният диаметър на CHO клетките е между 12 и 14 μm.
Геном и флоидия: Клетките CHO са анеуплоидни и притежават 21 хромозоми, което се различава от евплоидния брой хромозоми при китайския хамстер. Кариотипът на CHO клетките се характеризира с множество структурни пренареждания, включително частична загуба на хромозома 2 и Х материал.

Микроскопски изображения на CHO клетки: при висока степен на срастване (вляво) и при около 50% срастване (вдясно).

Сравнение на клетъчната линия CHO с CHO-K1

Откакто през 1956 г. е съобщено за оригиналната клетъчна линия CHO, са създадени много варианти на тази клетъчна линия за различни цели. CHO-K1 е създадена от един клонинг на CHO клетки през 1957 г., а CHO-DXB11 (известна също като CHO-DUKX) е създадена впоследствие чрез мутагенеза с етилметансулфонат. Тяхната полезност обаче е била ограничена поради способността им да се връщат към DHFR активност, когато са мутагенизирани. По-късно CHO клетките са мутагенизирани с гама радиация, за да се получи CHO-DG44, при който двата DHFR алела са напълно елиминирани. Тези DHFR-дефицитни щамове се нуждаят от глицин, хипоксантин и тимидин за растеж и се използват широко за промишлено производство на протеини. Оттогава са станали популярни и други системи за селекция, като е доказано, че гостоприемни клетки като CHO-K1, CHO-S и CHO-Pro minus произвеждат високи нива на протеини. Поради генетичната нестабилност тези клетъчни линии често се култивират в биореактори за суспензионни култури в среда без животински компоненти или в среда с определен химичен състав. Бяха обсъдени също така сложността на генетиката на CHO клетките и клоновото им получаване.

Открийте пробиви с нашите CHO клетки

Десет съвета за култивиране на CHO клетки

Клетъчната линия CHO е клетъчна линия, която не се нуждае от поддръжка и е лесна за култивиране.
Клетките CHO имат бързо време за удвояване на популацията от 14-17 часа.
Клетките CHO са адхезивни и растат като монослоеве или могат да бъдат адаптирани за растеж в суспензия.
Субкултивирайте CHO клетките при 80-90% слятост, като използвате Accutase.
Посявайте CHO клетки с клетъчна плътност 1 x¹⁰⁴ клетки/cm2 , за да получите слял се монослой за около 4 дни.
За оптимално култивиране използвайте смес от DMEM и Ham's F12 в съотношение 50:50, допълнена с 5 % FBS и L-глутамин.
Обновявайте растежната среда 2-3 пъти седмично.
Култивирайте CHO клетките в овлажнен инкубатор, допълнен с 5% CO2 газ, при 37°C.
Съхранявайте CHO клетките в парна или течна фаза на течен азот (-196°C).
Спазвайте ръководството за ниво на биологична безопасност 1 за работа и култивиране на клетъчната линия CHO.

Протоколи, видеоклипове и скорошни публикации за CHO клетките

Ето някои отлични ресурси, които да проучите, за да научите повече за култивирането и поддържането на клетъчна линия CHO.

Обширен протокол за клетъчно култивиране на CHO клетки: Този линк може да ви помогне да научите всичко за субкултивирането и трансфекцията на CHO клетки.
CHO клетки: Този сайт ще ви предостави основна информация за клетъчната култура на клетъчната линия CHO, включително разделяне, съхранение, замразяване и размразяване на клетки и др.
Размразяване на CHO клетки: Този видеоклип показва примерен протокол за размразяване на замразени CHO клетки.

Протоколи за трансфекция за клетъчна линия CHO

Клетките CHO са много подходящи както за преходно, така и за стабилно трансфектиране на гени. Ето някои ресурси, предоставящи полезна информация за протоколите за трансфекция на CHO клетъчни линии.

Трансфекция на CHO клетки: Тази публикувана статия предоставя протокол за преходна трансфекция за клетъчна линия CHO, като се използва линеен полиетиленимин (PEI).
Методи за трансфекция на CHO клетки: Тази статия обяснява различни стратегии за ефективно трансфектиране на клетъчни линии CHO, като се използват различни реактиви за трансфектиране.
Преходно трансфектиране на CHO клетки: Този видеоклип използва илюстрации, за да обясни основните понятия, свързани с изследванията на преходната експресия в CHO клетки.

430,00 €*

Съдържание: 1.5 milliliter

Цени без данъци и разходи за доставка

cryovial

Номер на продукта: 603479

Интересни научни публикации с използване на CHO клетки

По-долу са представени резюмета на различни изследвания, в които са използвани CHO клетки:

Проучване: "Бързо и високопроизводително производство на ектодомена на шипа на SARS-CoV-2 с пълна дължина чрез преходна генна експресия в CHO клетки" (2021 г.)
- Цел: Да се експресира SARS-CoV-2 шиповидният ектодомен в CHO клетки, като се използват три метода за преходна трансфекция за висока продуктивност.
- Методология: CHO клетките са трансфектирани с плазмиди, кодиращи ектодомена на шипа SARS-CoV-2 с пълна дължина, като са използвани три метода за транзиторна трансфекция. Експресията на протеини е оценена чрез ELISA и Western blot.
- Основни резултати: И трите метода за преходна трансфекция показват високи нива на протеинова експресия, като най-високият добив е получен при метода с полиетиленимин.
Проучване: "Създаване на стабилна клетъчна линия CHO за експресия на антиген на ваксина срещу MERS-коронавирус" (2018 г.)
- Цел: Да се произведе антиген на MERS-коронавирус в CHO клетки за използване като бъдеща кандидат ваксина.
- Методология: CHO клетките са трансфектирани с плазмида, кодираща MERS-коронавирусния антиген, и са селектирани за стабилна експресия с помощта на генетицин. Експресията на протеини е оценена чрез ELISA и Western blot.
- Основни резултати: Стабилната клетъчна линия CHO показа високи нива на протеинова експресия и стабилност при многократни пасажи.
Проучване: "Цитотоксична активност на мастни киселини от антарктически макроводорасли върху растежа на човешки клетки от рак на гърдата" (2018 г.)
- Цел: Използване на CHO клетките като контрол за оценка на токсичността на противораковите средства спрямо нормални клетки.
- Методология: CHO клетките са култивирани и третирани с мастни киселини от антарктически макроводорасли, а жизнеспособността на клетките е оценена с помощта на МТТ тест.
- Основни резултати: Мастните киселини от антарктически макроводорасли не проявяват цитотоксичен ефект върху клетките CHO, което предполага потенциална употреба като противораково средство със селективност към раковите клетки.
Проучване: "Нокаут на гена на каспаза-7 подобрява експресията на рекомбинантен протеин в клетъчна линия CHO чрез спиране на клетъчния цикъл в G2/M фаза" (2022)
- Цел: Генетично манипулиране на CHO клетки за подобряване на експресията на рекомбинантни протеини.
- Методология: Генът за каспаза-7 е нокаутиран в CHO клетки с помощта на технологията CRISPR/Cas9 и експресията на протеина е оценена чрез Western blot и флуоресцентна микроскопия.
- Основни резултати: Нокаутирането на гена за каспаза-7 в CHO клетки води до подобряване на протеиновата експресия, вероятно поради спирането на клетъчния цикъл във фаза G2/M, причинено от загубата на каспаза-7.
Проучване: "Разработване на клетъчна линия CHO за стабилно производство на рекомбинантни антитела срещу човешки MMP9" (2015 г.)
- Цел: Да се произведат моноклонални антитела срещу човешкия протеин MMP9 в CHO клетки.
- Методология: Клетките CHO са трансфектирани с плазмиди, кодиращи антитяло срещу човешкия MMP9, и са селектирани за стабилна експресия с помощта на генетицин. Експресията на протеина е оценена чрез ELISA и Western blot.
- Основни резултати: Стабилната клетъчна линия CHO показа високи нива на експресия на антитела и стабилност при многократни пасажи, което предполага потенциална употреба в терапевтични приложения, насочени към човешкия MMP9.

Често задавани въпроси за CHO клетките

Препратки

Reinhart, D., et al., Bioprocessing of Recombinant CHO-K1, CHO-DG44, and CHO-S: CHO Expression hosts favor either mAb production or biomass synthesis. Biotechnology journal, 2019 г. 14(3): p. 1700686.
Pan, X., и др, Метаболитно характеризиране на фазата на увеличаване на размера на клетките CHO в захранвани партидни култури. Приложна микробиология и биотехнология, 2017 г. 101: p. 8101-8313.
Turilova, V.I., T.S. Goryachaya, and T.K. Yakovleva, Chinese hamster ovary cell line DXB-11: chromosomal instability and karyotype heterogeneity (Клетъчна линия от яйчници на китайски хамстер DXB-11: хромозомна нестабилност и хетерогенност на кариотипа). Молекулярна цитогенетика, 2021 г., 14(1): стр. 1-12.
Хънтър, М. и др. оптимизиране на експресията на протеини в клетки на бозайници. Актуални протоколи в науката за протеините, 2019 г. 95(1): p. e77.
Nyon, M.P., et al., Инженеринг на стабилна CHO клетъчна линия за експресия на антиген на MERS-коронавирусната ваксина. Vaccine, 2018 г. 36(14): p. 1853-1862.
Pacheco, B.S., et al., Cytotoxic activity of fatty acids from Antarctic macroalgae on the growth of human breast cancer cells (Цитотоксична активност на мастни киселини от антарктически макроводорасли върху растежа на човешки ракови клетки на гърдата). Frontiers in Bioengineering and Biotechnology (Граници на биоинженерството и биотехнологиите), 2018 г. 6: p. 185.
Ryu, J., et al., development of a CHO cell line for stable production of recombinant antibodies against human MMP9 (Разработване на клетъчна линия CHO за стабилно производство на рекомбинантни антитела срещу човешки MMP9). BMC biotechnology, 2022 г. 22(1): p. 8.