CHO buňky v bioprodukci: Aplikace a inovace

Buněčná linie CHO, odvozená z vaječníků křečka čínského, je díky svému širokému spektru použití významnou součástí lékařského a biologického výzkumu. Tato savčí buněčná linie nabízí nekonečné možnosti, od výroby rekombinantních proteinů po expresi genů, screening toxicity, výživu a genetické studie.

Náš článek se zabývá fascinujícím světem buněk CHO a zkoumá, jak tyto buňky způsobily revoluci v biofarmaceutickém výzkumu a vydláždily cestu život zachraňujícím terapiím. Připravte se na odhalení tajemství mocných buněk CHO a zjistěte, jak jsou hnací silou převratných pokroků v medicíně i mimo ni! Dozvíte se vše, co potřebujete vědět, než začnete, včetně:

Co je buněčná linie CHO?

Od svého založení v roce 1957 Theodorem T. Puckem se buňky z vaječníků čínského křečka (CHO) staly základem biologického a lékařského výzkumu díky svému rychlému růstu a vysoké produkci bílkovin. Tyto epitelové buňky odvozené z vaječníků čínského křečka se široce používají v biomanufacturingu, genetice, screeningu toxicity, výživě a studiích genové exprese.

Buňky CHO mohou produkovat proteiny s posttranslačními modifikacemi (PTM) podobnými těm, které se vyskytují u lidí. Mají také nedostatek syntézy prolinu a neexprimují receptor pro epidermální růstový faktor (EGFR), takže jsou ideální pro zkoumání různých mutací EGFR.

V biomanufacturingu se buňky CHO hojně používají k výrobě monoklonálních protilátek, rekombinantních proteinů a vakcín. Pro výrobu bylo schváleno více než 60 terapeutických proteinů vyrobených pomocí buněk CHO a jejich použití se stále rozšiřuje. Náš článek se zabývá pozoruhodnými vlastnostmi a rozmanitými aplikacemi buněk CHO a zdůrazňuje jejich klíčovou roli v pokroku nejen v biomedicíně. Připravte se prozkoumat fascinující svět buněk CHO a objevit jejich jedinečný potenciál v biomedicínském výzkumu!

Buňky CHO: Biofarmaceutický průmysl pro výrobu rekombinantních proteinů

V biotechnologickém průmyslu se k výrobě biofarmak, jako jsou monoklonální protilátky, rekombinantní proteiny a vakcíny, často používají buňky vaječníků čínského křečka (CHO).

Ačkoli si to možná neuvědomujete, buňky vaječníků čínského křečka (CHO) mohou být na vině, pokud jste někdy podstoupili léčbu monoklonálními protilátkami. Tyto přizpůsobivé buňky jsou často využívány biofarmaceutickým průmyslem k výrobě rekombinantních proteinů, které se používají v biomedicínském výzkumu, diagnostice a různých terapiích. Terapeutika na bázi bílkovin nazývaná monoklonální protilátky (mAbs) se používají k léčbě různých onemocnění, například rakoviny, autoimunitních stavů a infekčních chorob. Vzhledem k tomu, že v nich probíhají posttranslační modifikace podobné těm, které probíhají v lidských buňkách, jsou k výrobě mAb často používány buňky CHO. Tyto modifikace jsou nezbytné pro správnou funkci těchto léčiv.

Proteiny vytvořené pomocí genového inženýrství jsou známé jako rekombinantní proteiny. Kromě toho, že slouží jako výzkumná činidla, mohou být použity také jako terapeutika a diagnostika. Protože mohou procházet posttranslačními modifikacemi a mají komplexní glykosylace podobné těm, které se vyskytují v lidských buňkách, jsou buňky CHO obzvláště vhodné pro výrobu rekombinantních proteinů, protože rychle rostou, mají vysokou expresi proteinů a jsou schopny exprimovat velké množství proteinů. Buněčná linie CHO, jejíž výtěžnost se pohybuje od 3 do 10 gramů na litr kultury, mění pravidla hry v oblasti biofarmaceutik díky své bezkonkurenční schopnosti masové produkce terapeutických proteinů. Buňky CHO jsou nyní důležitou součástí současné biomedicíny díky genetické optimalizaci, která zvyšuje jejich schopnost generovat velké množství rekombinantních proteinů.

Vakcíny jsou biofarmaceutika používaná k prevenci a léčbě infekcí vyvolaných viry a bakteriemi. Vakcíny proti COVID-19 patří mezi vakcíny vyráběné pomocí buněk CHO. Vědci vytvořili řadu technik, včetně genetického inženýrství, optimalizace médií a vývoje procesů, aby zvýšili výkonnost buněk CHO při výrobě biofarmaceutik. Tyto techniky vedly k vytvoření kultivačních systémů s vysokou výtěžností a nízkými náklady pro výrobu biofarmak pomocí buněk CHO. Široká škála aplikací buněk CHO zahrnuje:

Farmaceutické výrobní zařízení.

CHO buňky v biofarmaceutické výrobě

Buňky CHO se používají k výrobě různých bioterapeutik, včetně rekombinantních proteinů a monoklonálních protilátek, které se používají při léčbě onemocnění, jako je rakovina, autoimunitní poruchy a infekční choroby. Využití buněk CHO v biofarmaceutických přípravcích je do značné míry způsobeno jejich schopností provádět posttranslační modifikace podobné lidským buňkám, což z nich činí ideální savčí hostitele pro výrobu terapeutických proteinů kompatibilních s lidskými. Komplexní pochopení proteinových profilů hostitelských buněk CHO a zavedení technik ELISA pro stanovení proteinů hostitelských buněk jsou nedílnou součástí zajištění čistoty a bezpečnosti biofarmak vyráběných v buněčných systémech CHO. Díky tomu si buňky CHO upevnily svou pozici multifunkční platformy v biotechnologickém průmyslu.

Pokroky ve výrobě protilátek na bázi buněk CHO

Buňky CHO se široce používají při výrobě monoklonálních protilátek, které způsobily revoluci v biomedicíně tím, že poskytují cílenou léčbu různých onemocnění. Buňky CHO se staly základem pro expresi rekombinantních protilátek a výrobu proteinových terapeutik díky své schopnosti správně skládat, sestavovat a modifikovat lidské proteiny. Výroba protilátek z buněk CHO se vyvíjela díky zdokonalení technik kultivace buněk a inženýrství buněk CHO, což vedlo ke vzniku vysoce kvalitních buněk CHO, které jsou klíčové pro vývoj biofarmaceutik. K optimalizaci buněčných systémů CHO pro zvýšení účinnosti výroby protilátek byly použity komplexní biotechnologické přístupy, včetně technologie DNA a sofistikovaných metod kultivace buněk.

Molekulární biologie a buněčné inženýrství CHO

Spojení technik molekulární biologie s kultivací buněk CHO vedlo k vytvoření transgenních linií buněk CHO a k manipulaci s mutanty buněk čínského křečka za účelem dosažení požadovaných vlastností. Tyto pokroky v buněčném inženýrství a technologii DNA usnadnily vývoj buněk CHO schopných produkovat specifické rekombinantní proteiny s vysokou účinností. Zkoumání přístupů ke kultivaci eukaryotických buněk, včetně buněk CHO a HeLa, přispělo k lepšímu pochopení buněčných mechanismů a optimalizaci savčích buněčných kultur pro produkci terapeutických proteinů.

Ale to není všechno! Buňky CHO mají další fascinující využití v biomedicínském výzkumu, mj:

Screening toxicity: Buňky CHO se používají k hodnocení toxicity léčiv, včetně protinádorových a antivirových terapeutických látek. Například studie zkoumala protirakovinnou specifickou aktivitu mastných kyselin získaných z antarktických mikrořas s použitím CHO jako kontrolní buněčné linie.
Exprese genů: Buňky CHO se používají ke stabilní a přechodné expresi genů pro studium funkce genů nebo cílenou produkci proteinů. Nástroje pro editaci genů se používají k vývoji genových knock-in a knockout modelů v buněčných liniích CHO.

Budoucí perspektivy výzkumu buněk CHO

Probíhající výzkum a vývoj v oblasti buněčných systémů CHO se zaměřuje na zvýšení účinnosti a všestrannosti těchto buněk při výrobě biofarmaceutických přípravků. Vzhledem k tomu, že buňky CHO zůstávají v popředí rekombinantních proteinových terapií, je jejich role v budoucnosti medicíny a biotechnologií významná a slibuje nové pokroky ve vývoji protilátek a výrobě život zachraňujících léčebných postupů.

Objevte výhody mocných buněk CHO

Zde je několik klíčových výhod buněčné linie CHO, které z ní činí atraktivní výzkumný nástroj.

Snadná kultivace: Kultivační postupy a podmínky buněčné linie CHO nejsou náročné. Tyto buňky jsou odolné a snášejí různé změny teploty a pH. Jsou tedy ideální pro kultivaci ve velkém měřítku.
Posttranslační modifikace: Tyto buňky jsou podobné lidským buňkám a jsou schopny produkovat podobné posttranslační modifikace. Buňky CHO lze tedy použít k výrobě biokompatibilních biologických produktů s vynikající farmaceutickou aktivitou.
Vysoká produktivita: CHO buňky se široce používají k produkci vysokých výtěžků rekombinantních proteinů. Genetická optimalizace buněčné linie CHO vedla k získání přibližně 3-10 gramů bílkovin na litr kultury.
Exprese genů: Buňky CHO se snadno transfekují, a proto se často používají ke studiu přechodné a stabilní exprese. Kromě toho se používá mnoho genetických nástrojů k vývoji genových knock-in a knockout modelů využívajících buněčnou linii CHO.
Vládní schválení: Buňky CHO byly použity v téměř 50 bioterapeutikách schválených v USA a EU.
Nízká náchylnost k virům: Díky křeččímu původu je sníženo riziko šíření lidských virů, což snižuje ztráty při výrobě a zvyšuje biologickou bezpečnost.

Klíčové vlastnosti buněk CHO

Morfologie: CHO buňky mají vzhled epitelových buněk s protáhlým tvarem podobným fibroblastům. Jsou adherentní a obvykle rostou v monovrstvách.
Velikost buněk: Průměrný průměr buněk CHO je 12-14 μm.
Genom a floidie: Buňky CHO jsou aneuploidní, mají 21 chromozomů, což se liší od euploidního počtu chromozomů u čínského křečka. Karyotyp buněk CHO se vyznačuje četnými strukturálními přestavbami, včetně částečné ztráty chromozomu 2 a materiálu X.

Mikroskopické snímky buněk CHO: při vysoké konfluenci (vlevo) a při přibližně 50% konfluenci (vpravo).

Srovnání buněčné linie CHO a CHO-K1

Od roku 1956, kdy byla popsána původní buněčná linie CHO, bylo vytvořeno mnoho variant této buněčné linie pro různé účely. CHO-K1 byla vytvořena z jediného klonu buněk CHO v roce 1957 a CHO-DXB11 (známá také jako CHO-DUKX) byla následně vytvořena mutagenezí pomocí ethylmetansulfonátu. Jejich použitelnost však byla omezená kvůli jejich schopnosti vrátit se po mutagenaci k aktivitě DHFR. Později byly buňky CHO mutagenizovány gama zářením, aby vznikl CHO-DG44, u kterého byly obě alely DHFR zcela eliminovány. Tyto kmeny s deficitem DHFR vyžadují pro svůj růst glycin, hypoxantin a thymidin a jsou široce používány pro průmyslovou výrobu proteinů. Od té doby se staly populárními i jiné selekční systémy a bylo prokázáno, že hostitelské buňky, jako jsou CHO-K1, CHO-S a CHO-Pro minus, produkují vysoké množství proteinů. Vzhledem ke genetické nestabilitě se tyto buněčné linie často kultivují v bioreaktorech se suspenzními kulturami bez živočišných složek nebo v chemicky definovaných médiích. Diskutovány byly rovněž složitosti genetiky buněk CHO a klonální derivace.

Odhalte průlomové objevy s našimi buňkami CHO

Deset tipů pro kultivaci buněk CHO

Buněčná linie CHO je nenáročná na údržbu a snadno se kultivuje.
Buňky CHO mají rychlou dobu zdvojnásobení populace 14-17 hodin.
Buňky CHO jsou adherentní a rostou jako monovrstvy nebo je lze upravit pro růst v suspenzi.
Buňky CHO subkultivujte při 80-90% konfluenci pomocí přípravku Accutase.
Vysejte buňky CHO v hustotě 1 x¹⁰⁴ buněk/cm2 , abyste získali konfluentní monovrstvu přibližně za 4 dny.
Pro optimální kultivaci použijte směs DMEM a Ham's F12 v poměru 50:50 doplněnou 5 % FBS a L-glutaminem.
Růstové médium obnovujte 2-3krát týdně.
Kultivace buněk CHO probíhá ve zvlhčeném inkubátoru doplněném 5% CO2 při 37 °C.
Buňky CHO skladujte v plynné nebo kapalné fázi tekutého dusíku (-196 °C).
Při manipulaci s buněčnou linií CHO a její kultivaci dodržujte pokyny pro biologickou bezpečnost úrovně 1.

Protokoly, videa a nejnovější publikace o buňkách CHO

Zde je několik vynikajících zdrojů, které můžete prozkoumat a dozvědět se o kultivaci a údržbě buněčné linie CHO.

Rozsáhlý protokol o kultivaci buněk CHO: Tento odkaz vám pomůže dozvědět se vše o subkultivaci a transfekci buněk CHO.
Buňky CHO: Tato stránka poskytne základní informace o kultivaci buněčné linie CHO, včetně dělení, skladování, zmrazování a rozmrazování buněk atd.
Rozmrazování buněk CHO: Toto video ukazuje příkladný protokol rozmrazování zmrazených buněk CHO.

Protokoly transfekce pro buněčnou linii CHO

Buňky CHO jsou velmi vhodné pro přechodnou i stabilní transfekci genů. Zde jsou uvedeny některé zdroje poskytující užitečné informace o transfekčních protokolech buněčných linií CHO.

Transfekce buněk CHO: Tento publikovaný článek poskytuje protokol transientní transfekce pro buněčnou linii CHO s použitím lineárního polyethyleniminu (PEI).
Transfekční metody pro buňky CHO: Tento článek vysvětluje různé strategie účinné transfekce buněčných linií CHO pomocí různých transfekčních činidel.
Transientní transfekce buněk CHO: Toto video vysvětluje pomocí ilustrací základní pojmy týkající se studií tranzientní exprese na buňkách CHO.

430,00 €*

Obsah: 1.5 milliliter

Ceny bez daní a nákladů na dopravu

cryovial

Číslo výrobku: 603479

Zajímavé výzkumné publikace využívající buňky CHO

Níže jsou shrnuty různé studie, které využívaly buňky CHO:

Studie: studie: "Rychlá, vysoce výtěžná produkce ektodomény hrotu SARS-CoV-2 v plné délce pomocí přechodné genové exprese v buňkách CHO" (2021)
- Cíl: Exprese ektodomény hrotu SARS-CoV-2 v buňkách CHO pomocí tří metod tranzientní transfekce pro dosažení vysoké produktivity.
- Metodika: Buňky CHO byly transfekovány plazmidy kódujícími ektodoménu hrotu SARS-CoV-2 v plné délce pomocí tří metod transientní transfekce. Exprese proteinu byla hodnocena metodou ELISA a Western blot.
- Klíčová zjištění: Všechny tři metody transientní transfekce vykazovaly vysokou úroveň exprese proteinu, přičemž nejvyšší výtěžnost byla dosažena metodou polyethyleniminu.
Studie: studie: "Vytvoření stabilní buněčné linie CHO pro expresi antigenu vakcíny proti MERS-koronaviru" (2018)
- Cíl: Produkce antigenu MERS-koronaviru v buňkách CHO pro použití jako budoucí kandidátské vakcíny.
- Metodika: Buňky CHO byly transfekovány plazmidem kódujícím antigen MERS-koronaviru a selektovány pro stabilní expresi pomocí geneticinu. Exprese proteinu byla hodnocena metodou ELISA a Western blot.
- Klíčová zjištění: Stabilní buněčná linie CHO vykazovala vysokou úroveň exprese proteinu a stabilitu během několika pasáží.
Studie: studie: "Cytotoxická aktivita mastných kyselin z antarktických makroskopických řas na růst lidských buněk rakoviny prsu" (2018)
- Cíl: Použití buněk CHO jako kontroly pro posouzení toxicity protinádorových látek vůči normálním buňkám.
- Metodika: Buňky CHO byly kultivovány a ošetřeny mastnými kyselinami z antarktických makroskopických řas a životaschopnost buněk byla hodnocena pomocí MTT testu.
- Klíčová zjištění: Výsledky: Mastné kyseliny z antarktických makroskopických řas nevykazovaly žádné cytotoxické účinky na buňky CHO, což naznačuje potenciální využití jako protinádorové látky se selektivitou pro nádorové buňky.
Studie: studie: "Knockout genu pro kaspázu-7 zlepšuje expresi rekombinantního proteinu v buněčné linii CHO prostřednictvím zástavy buněčného cyklu ve fázi G2/M" (2022)
- Cíl: Genetická manipulace s buňkami CHO za účelem zlepšení exprese rekombinantních proteinů.
- Metodika: Gen pro kaspázu-7 byl v buňkách CHO vyřazen pomocí technologie CRISPR/Cas9 a exprese proteinu byla hodnocena pomocí Western blotu a fluorescenční mikroskopie.
- Klíčová zjištění: Výsledky: Vyřazení genu pro kaspázu-7 v buňkách CHO vedlo ke zlepšení exprese proteinu, pravděpodobně díky zástavě buněčného cyklu ve fázi G2/M způsobené ztrátou kaspázy-7.
Studie: "Vývoj buněčné linie CHO pro stabilní produkci rekombinantních protilátek proti lidskému MMP9" (2015)
- Cíl: Výroba monoklonálních protilátek proti lidskému proteinu MMP9 v buňkách CHO.
- Metodika: Buňky CHO byly transfekovány plazmidy kódujícími protilátku proti lidskému MMP9 a selektovány pro stabilní expresi pomocí geneticinu. Exprese proteinu byla hodnocena metodou ELISA a Western blot.
- Klíčová zjištění: Výsledky: Stabilní buněčná linie CHO vykazovala vysokou úroveň exprese protilátky a stabilitu během několika pasáží, což naznačuje potenciální využití v terapeutických aplikacích zaměřených na lidskou MMP9.

Často kladené otázky o buňkách CHO

Odkazy

Reinhart, D., et al., Bioprocessing of Recombinant CHO-K1, CHO-DG44, and CHO-S: CHO Expression hosts favor either mAb production or biomass synthesis. Biotechnologický časopis, 2019. 14(3): p. 1700686.
Pan, X., a další, Metabolická charakterizace fáze nárůstu velikosti buněk CHO v krmných dávkových kulturách. Applied microbiology and biotechnology, 2017. 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. Molekulární cytogenetika, 2021, 14(1): s. 1-12.
Hunter, M., et al. optimalizace exprese proteinů v savčích buňkách. Current protocols in protein science, 2019. 95(1): s. e77.
Nyon, M.P., et al., Engineering a stable CHO cell line for the expression of a MERS-coronavirus vaccine antigen. Vaccine, 2018. 36(14): p. 1853-1862.
Pacheco, B.S., et al., Cytotoxická aktivita mastných kyselin z antarktických makroskopických řas na růst lidských buněk rakoviny prsu. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2018. 6: p. 185.
Ryu, J., et al. vývoj buněčné linie CHO pro stabilní produkci rekombinantních protilátek proti lidskému MMP9. BMC biotechnology, 2022. 22(1): p. 8.