CHO buňky v bioprodukci: aplikace a inovace
Buněčná linie CHO, odvozená z vaječníku čínského křečka, je díky svému širokému spektru aplikací nepostradatelným nástrojem v lékařském a biologickém výzkumu. Tato savčí buněčná linie nabízí nekonečné možnosti, od produkce rekombinantních proteinů po genovou expresi, screening toxicity, výživu a genetické studie.
- Růstové médium
- Viz stránka produktu
- Doba zdvojnásobení
- Viz stránka produktu
- Typ růstu
- Adherentní
- Úroveň biologické bezpečnosti
- BSL-1
- K dispozici u
- Cytion — Objednat CHO
Náš článek se zabývá fascinujícím světem CHO buněk a zkoumá, jak tyto buňky revolučně změnily biofarmaceutický výzkum a připravily cestu pro terapie zachraňující životy. Připravte se odhalit tajemství mocných CHO buněk a objevte, jak pohánějí průlomové pokroky v medicíně i mimo ni! Dozvíte se vše, co potřebujete vědět předtím, než začnete, včetně:
- Co je to buněčná linie CHO?
- CHO buňky: Nezbytná součást biofarmaceutického průmyslu pro výrobu rekombinantních proteinů
- Budoucí perspektivy výzkumu buněk CHO
- Objevte výhody mocných CHO buněk
- Klíčové vlastnosti buněk CHO
- Srovnání buněčných linií CHO a CHO-K1
- Dosáhněte průlomových objevů s našimi CHO buňkami
- Deset tipů pro kultivaci buněk CHO
- Protokoly, videa a nejnovější publikace o CHO buňkách
- Zajímavé výzkumné publikace využívající buňky CHO
- Často kladené otázky o buňkách CHO
- Reference
- Často kladené otázky
Co je to buněčná linie CHO?
Od svého založení v roce 1957 Theodorem T. Puckem se buňky 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 biovýrobě, genetice, screeningu toxicity, výživě a studiích genové exprese.
CHO buňky mohou produkovat proteiny s posttranslačními modifikacemi (PTM) podobnými těm, které se vyskytují u lidí. Mají také deficit syntézy prolinu a nevyjadřují receptor epidermálního růstového faktoru (EGFR), což je činí ideálními pro zkoumání různých mutací EGFR.
V biovýrobě se buňky CHO hojně používají k produkci monoklonálních protilátek, rekombinantních proteinů a vakcín. Byla schválena výroba více než 60 terapeutických proteinů vyrobených z 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 v biomedicíně i dalších oblastech. Připravte se prozkoumat fascinující svět buněk CHO a objevte jejich bezkonkurenční potenciál v biomedicínském výzkumu!
CHO buňky: Nezastupitelná volba v biotechnologickém průmyslu pro výrobu rekombinantních proteinů
V biotechnologickém průmyslu se buňky vaječníků čínského křečka (CHO) často používají k výrobě biofarmaceutik, jako jsou monoklonální protilátky, rekombinantní proteiny a vakcíny.
Ačkoli si to možná neuvědomujete, pokud jste někdy podstoupili léčbu monoklonálními protilátkami, mohou za to právě buňky vaječníků čínského křečka (CHO). Tyto přizpůsobivé buňky se v biofarmaceutickém průmyslu často používají k výrobě rekombinantních proteinů, které se využívají v biomedicínském výzkumu, diagnostice a celé řadě léčebných postupů. Proteinová léčiva zvaná monoklonální protilátky (mAbs) se používají k léčbě řady onemocnění, jako je rakovina, autoimunitní onemocnění a infekční choroby. Protože dochází k posttranslačním modifikacím podobným těm v lidských buňkách, jsou buňky CHO často používány k výrobě mAbs. Tyto modifikace jsou nezbytné pro správnou funkci těchto léčiv.
Proteiny vytvořené pomocí genetického inženýrství se nazývají rekombinantní proteiny. Kromě toho, že slouží jako výzkumná činidla, mohou být také použity jako léčiva a diagnostika. Vzhledem k tomu, že mohou podléhat posttranslačním modifikacím a mají komplexní glykosylace podobné těm, které se vyskytují v lidských buňkách, jsou buňky CHO díky svému rychlému růstu, vysoké expresi proteinů a schopnosti exprimovat velké množství proteinů obzvláště vhodné pro výrobu rekombinantních proteinů. S výtěžky v rozmezí 3 až 10 gramů na litr kultury představuje buněčná linie CHO zásadní zlom v oblasti biofarmaceutik díky své bezkonkurenční schopnosti hromadně produkovat terapeutické proteiny. CHO buňky jsou dnes díky genetické optimalizaci, která zvyšuje jejich schopnost produkovat velké množství rekombinantních proteinů, nepostradatelnou součástí moderní biomedicíny.
Vakcíny jsou biopharmaceutika používaná k prevenci a léčbě infekcí způsobených viry a bakteriemi. Vakcíny proti COVID-19 patří mezi ty, které jsou vyráběny z buněk CHO. Vědci vyvinuli řadu technik, včetně genetického inženýrství, optimalizace médií a vývoje procesů, aby zlepšili výkonnost buněk CHO při výrobě biofarmaceutik. Tyto techniky vedly k vytvoření vysoce výnosných a nízkonákladových kultivačních systémů pro výrobu biofarmaceutik pomocí buněk CHO. Široká škála aplikací buněk CHO zahrnuje:
CHO buňky v biotechnologické výrobě
CHO buňky se používají k výrobě různých bioterapeutik, včetně rekombinantních proteinů a monoklonálních protilátek používaných při léčbě nemocí, jako je rakovina, autoimunitní poruchy a infekční nemoci. Využití buněk CHO v biofarmaceutikách je do značné míry dáno jejich schopností provádět posttranslační modifikace podobné lidským buňkám, což z nich činí ideální savčí hostitele pro výrobu terapeutických proteinů kompatibilních s lidským organismem. Komplexní porozumění profilům proteinů hostitelských buněk CHO a zavedení technik ELISA pro hostitelské buňky jsou nezbytné pro zajištění čistoty a bezpečnosti biofarmaceutik vyráběných v systémech buněk CHO. Díky tomu si buňky CHO upevnily svou pozici jako multifunkční platforma v biotechnologickém průmyslu.
Pokroky ve výrobě protilátek na bázi buněk CHO
CHO buňky se široce používají při výrobě monoklonálních protilátek, které revolucionalizovaly obor biomedicíny tím, že poskytují cílené terapie pro různé nemoci. CHO buňky se staly základním kamenem v expresi rekombinantních protilátek a výrobě proteinových léčiv díky své schopnosti správně skládat, sestavovat a modifikovat lidské proteiny. Výroba protilátek z buněk CHO se vyvinula díky zdokonalení technik buněčných kultur a inženýrství buněk CHO, což vedlo k vytvoření vysoce kvalitních buněk CHO, které jsou klíčové pro vývoj biofarmaceutik. K optimalizaci systémů buněk CHO za účelem zvýšení účinnosti výroby protilátek byly použity komplexní biotechnologické přístupy, včetně technologie DNA a sofistikovaných metod buněčných kultur.
Molekulární biologie a inženýrství buněk CHO
Spojení technik molekulární biologie s kultivací buněk CHO vedlo k vytvoření transgenních buněčných linií CHO a manipulaci s mutacemi buněk čínského křečka za účelem dosažení požadovaných vlastností. Tyto pokroky v inženýrství buněk a technologii DNA usnadnily vývoj buněk CHO schopných produkovat specifické rekombinantní proteiny s vysokou účinností. Výzkum přístupů k kultivaci eukaryotických buněk, včetně buněk CHO a HeLa, přispěl k lepšímu pochopení buněčných mechanismů a optimalizaci kultur savčích buněk pro produkci terapeutických proteinů.
Ale to není vše! Buňky CHO mají i další fascinující aplikace v biomedicínském výzkumu, včetně:
- Screening toxicity: Buňky CHO se používají k hodnocení toxicity léčiv, včetně protinádorových a antivirových terapeutických látek. Například jedna studie zkoumala specifickou aktivitu mastných kyselin pocházejících z antarktických mikrořas proti rakovině prsu s využitím buněk CHO jako kontrolní buněčné linie.
- Genová exprese: Buňky CHO se používají ke stabilní a přechodné expresi genů pro studium genových funkcí nebo cílenou produkci proteinů. Nástroje pro úpravu genů se používají k vývoji modelů s knock-in a knockout geny v buněčných liniích CHO.
Budoucí perspektivy výzkumu buněk CHO
Probíhající výzkum a vývoj v oblasti systémů buněk CHO se zaměřuje na zvýšení účinnosti a univerzálnosti těchto buněk v biopharmaceutické výrobě. Jelikož buňky CHO zůstávají v popředí rekombinantní proteinové terapie, jejich role v budoucnosti medicíny a biotechnologie je významná a slibuje nové pokroky ve vývoji protilátek a výrobě léčiv zachraňujících životy.
Objevte výhody mocných buněk CHO
Zde jsou některé klíčové výhody buněčné linie CHO, které z ní činí atraktivní výzkumný nástroj.
- Snadná kultivace: Postupy a podmínky kultivace buněčné linie CHO nejsou náročné. Tyto buňky jsou odolné a snášejí kolísání teploty i změny pH. Jsou proto 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: Buňky CHO se široce používají k produkci vysokých výtěžků rekombinantních proteinů. Genetická optimalizace buněčné linie CHO vedla k výtěžku přibližně 3–10 gramů proteinu na litr kultury.
- Genová exprese: Buňky CHO se snadno transfekují, proto se často používají pro studie přechodné a stabilní exprese. Kromě toho se používá mnoho genetických nástrojů k vývoji modelů genového knock-in a knockout s využitím buněčné linie CHO.
- Schválení vládními orgány: Buňky CHO byly použity v téměř 50 bioterapeutikách schválených v USA a EU.
- Nízká náchylnost k virům: Díky původu z křečků je sníženo riziko šíření lidských virů, což omezuje ztráty ve výrobě a zvyšuje biologickou bezpečnost.
Klíčové vlastnosti buněk CHO
Morfologie: Buňky CHO mají vzhled podobný epitelovým buňkám s protáhlým tvarem připomínajícím fibroblasty. Jsou adhezivní a obvykle rostou v monovrstvách.
Velikost buněk: Průměrný průměr buněk CHO se pohybuje mezi 12–14 μm.
Genom a ploidie: Buňky CHO jsou aneuploidní a mají 21 chromozomů, což se liší od euploidního počtu chromozomů u čínského křečka. Karyotyp buněk CHO se vyznačuje četnými strukturálními přestavbami, včetně částečné ztráty materiálu chromozomu 2 a X.
Srovnání buněčných linií CHO a CHO-K1
Od roku 1956, kdy byla poprvé popsána původní buněčná linie CHO, bylo pro různé účely vytvořeno mnoho jejích variant. CHO-K1 byla vygenerována z jediného klonu buněk CHO v roce 1957 a CHO-DXB11 (známá také jako CHO-DUKX) byla následně vytvořena mutagenezí pomocí ethylmetansulfonátu. Jejich užitečnost byla však omezená kvůli jejich schopnosti vrátit se k aktivitě DHFR po mutagenezi. Později byly buňky CHO mutagenizovány gama zářením za účelem vytvoření CHO-DG44, ve kterém byly obě alely DHFR zcela eliminovány. Tyto kmeny s deficitem DHFR vyžadují pro růst glycin, hypoxanthin a thymidin a jsou široce využívány pro průmyslovou produkci proteinů. Od té doby se staly populárními i jiné selekční systémy a ukázalo se, že hostitelské buňky, jako jsou CHO-K1, CHO-S a CHO-Pro minus, produkují vysoké hladiny proteinů. Vzhledem k genetické nestabilitě se tyto buněčné linie často kultivují v médiích bez živočišných složek nebo v chemicky definovaných médiích v bioreaktorech pro suspenzní kultivaci. Byla také diskutována složitost genetiky buněk CHO a klonální derivace.
Odhalte průlomové objevy s našimi buňkami CHO
Deset tipů pro kultivaci buněk CHO
- Buněčná linie CHO je nenáročná buněčná linie, kterou lze snadno kultivovat.
- CHO buňky mají rychlý čas zdvojnásobení populace, který činí 14–17 hodin.
- CHO buňky jsou adhezivní a rostou jako monovrstvy, případně je lze přizpůsobit pro růst v suspenzi.
- Subkultivujte buňky CHO při 80–90% konfluenci pomocí Accutase.
- CHO buňky naočkujte v hustotě 1 x 104 buněk/cm2, aby se vytvořila konfluentní monovrstva 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 vyměňujte 2–3krát týdně.
- CHO buňky kultivujte ve zvlhčeném inkubátoru doplněném 5 % CO2 při teplotě 37 °C.
- CHO buňky skladujte v plynné nebo kapalné fázi tekutého dusíku (-196 °C).
- Při manipulaci a kultivaci buněčné linie CHO dodržujte pokyny pro úroveň biologické bezpečnosti 1.
Protokoly, videa a nejnovější publikace o buňkách CHO
Zde je několik vynikajících zdrojů, které vám pomohou seznámit se s kultivací a údržbou buněčné linie CHO.
- Podrobný protokol pro kultivaci buněk CHO: Tento odkaz vám pomůže dozvědět se vše o subkultivaci a transfekci buněk CHO.
- CHO buňky: Tato stránka poskytuje 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
CHO buňky jsou velmi vhodné pro přechodnou i stabilní transfekci genů. Zde je několik zdrojů poskytujících užitečné informace o protokolech transfekce buněčné linie CHO.
- Transfekce buněk CHO: Tento publikovaný článek poskytuje protokol pro přechodnou transfekci buněčné linie CHO s použitím lineárního polyethyleniminu (PEI).
- Metody transfekce pro CHO buňky: Tento článek vysvětluje různé strategie pro účinnou transfekci buněčných linií CHO s použitím různých transfekčních reagencií.
- Přechodná transfekce buněk CHO: Toto video pomocí ilustrací vysvětluje základní pojmy týkající se studií přechodné exprese v buňkách CHO.
Zajímavé výzkumné publikace využívající CHO buňky
Následuje shrnutí různých studií, které využily CHO buňky:
Studie: „Rychlá a vysoce výnosná produkce ektodomény spike proteinu SARS-CoV-2 v plné délce pomocí přechodné genové exprese v CHO buňkách“ (2021)
- Cíl: Exprimovat ektodoménu spike proteinu SARS-CoV-2 v buňkách CHO pomocí tří metod přechodné transfekce pro dosažení vysoké produktivity.
- Metodika: Buňky CHO byly transfekovány plazmidy kódujícími ektodoménu spike proteinu SARS-CoV-2 v plné délce pomocí tří metod přechodné transfekce. Exprese proteinu byla hodnocena pomocí ELISA a Western blotu.
- Hlavní zjištění: Všechny tři metody přechodné transfekce vykazovaly vysokou úroveň exprese proteinu, přičemž nejvyšší výtěžek byl dosažen metodou s polyethyleniminem.
Studie: „Vytvoření stabilní buněčné linie CHO pro expresi antigenu vakcíny proti koronaviru MERS“ (2018)
- Cíl: Produkovat antigen koronaviru MERS v buňkách CHO pro použití jako budoucí kandidát na vakcínu.
- Metodika: Buňky CHO byly transfekovány plazmidem kódujícím antigen koronaviru MERS a selektovány pro stabilní expresi pomocí geneticinu. Exprese proteinu byla hodnocena pomocí ELISA a Western blotu.
- Hlavní zjištění: Stabilní buněčná linie CHO vykazovala vysokou úroveň exprese proteinu a stabilitu během několika pasáží.
Studie: „Cytotoxická aktivita mastných kyselin z antarktických makrořas na růst buněk lidského karcinomu prsu“ (2018)
- Účel: Použití buněk CHO jako kontroly k posouzení toxicity protinádorových látek vůči normálním buňkám.
- Metodika: Buňky CHO byly kultivovány a ošetřeny mastnými kyselinami z antarktických makrořas a životaschopnost buněk byla hodnocena pomocí MTT testu.
- Hlavní zjištění: Mastné kyseliny z antarktických makrořas nevykazovaly žádné cytotoxické účinky na buňky CHO, což naznačuje jejich potenciální využití jako protinádorového činidla se selektivitou vůči rakovinným buňkám.
Studie: „Knockout genu kaspázy-7 zlepšuje expresi rekombinantního proteinu v buněčné linii CHO prostřednictvím zastavení buněčného cyklu ve fázi G2/M“ (2022)
- Cíl: Geneticky manipulovat s buňkami CHO za účelem zlepšení exprese rekombinantních proteinů.
- Metodika: Gen kaspázy-7 byl v buňkách CHO vyřazen pomocí technologie CRISPR/Cas9 a exprese proteinu byla hodnocena pomocí Western blotu a fluorescenční mikroskopie.
- Hlavní zjištění: Knockout genu kaspázy-7 v buňkách CHO vedl ke zlepšení exprese proteinu, pravděpodobně v důsledku zastavení buněčného cyklu ve fázi G2/M způsobeného ztrátou kaspázy-7.
Studie: „Vývoj buněčné linie CHO pro stabilní produkci rekombinantních protilátek proti lidskému MMP9“ (2015)
- Cíl: Produkovat monoklonální protilátky 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 pomocí ELISA a Western blotu.
- Hlavní zjištění: Stabilní buněčná linie CHO vykazovala vysoké úrovně exprese protilátek a stabilitu během několika pasáží, což naznačuje potenciální využití v terapeutických aplikacích zaměřených na lidský MMP9.
Často kladené otázky o buňkách CHO
Literatura
- Reinhart, D., et al., Bioprocesy rekombinantních CHO-K1, CHO-DG44 a CHO-S: Hostitelé pro expresi CHO upřednostňují buď produkci monoklonálních protilátek, nebo syntézu biomasy. Biotechnology journal, 2019. 14(3): s. 1700686.
- Pan, X., et al., Metabolická charakteristika fáze zvětšování velikosti buněk CHO v fed-batch kulturách. Aplikovaná mikrobiologie a biotechnologie, 2017. 101: s. 8101–8313.
- Turilova, V.I., T.S. Goryachaya a T.K. Yakovleva, Buněčná linie vaječníků čínského křečka DXB-11: chromozomální nestabilita a heterogenita karyotypu. Molekulární cytogenetika, 2021, 14(1): s. 1–12.
- Hunter, M. a kol., optimalizace exprese proteinů v savčích buňkách. Current protocols in protein science, 2019. 95(1): s. e77.
- Nyon, M.P., et al., Vytvoření stabilní buněčné linie CHO pro expresi antigenu vakcíny proti koronaviru MERS. Vaccine, 2018. 36(14): s. 1853–1862.
- Pacheco, B.S., et al., Cytotoxická aktivita mastných kyselin z antarktických makrořas na růst buněk lidského karcinomu prsu. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2018. 6: s. 185.
- Ryu, J., et al., vývoj buněčné linie CHO pro stabilní produkci rekombinantních protilátek proti lidskému MMP9. BMC biotechnology, 2022. 22(1): s. 8.