CHO-celler i bioproduktion: Anvendelser og innovationer

CHO-cellelinjen, der stammer fra æggestokken på en kinesisk hamster, er et kraftcenter inden for medicinsk og biologisk forskning med sin brede vifte af anvendelsesmuligheder. Denne pattedyrcellelinje giver uendelige muligheder, lige fra rekombinant proteinproduktion til genekspression, toksicitetsscreening, ernæring og genetiske undersøgelser.

Vores artikel dykker ned i CHO-cellernes fascinerende verden og udforsker, hvordan disse celler har revolutioneret biofarmaceutisk forskning og banet vejen for livreddende behandlinger. Gør dig klar til at aflure de mægtige CHO-cellers hemmeligheder og opdage, hvordan de er drivkraften bag banebrydende fremskridt inden for medicin og meget andet! Du vil lære alt, hvad du har brug for at vide, før du går i gang, herunder:

Hvad er CHO-cellelinjen?

Siden Theodore T. Puck etablerede dem i 1957, er CHO-celler (Chinese hamster ovary) blevet en vigtig del af den biologiske og medicinske forskning på grund af deres hurtige vækst og høje proteinproduktion. Disse epitelceller, der stammer fra den kinesiske hamsters æggestok, bruges i vid udstrækning til bioproduktion, genetik, toksicitetsscreening, ernæring og genekspressionsstudier.

CHO-celler kan producere proteiner med posttranslationelle modifikationer (PTM'er), der ligner dem, man finder hos mennesker. De mangler også prolinsyntese og udtrykker ikke den epidermale vækstfaktorreceptor (EGFR), hvilket gør dem ideelle til at undersøge forskellige EGFR-mutationer.

I bioproduktion bruges CHO-celler i vid udstrækning til at producere monoklonale antistoffer, rekombinante proteiner og vacciner. Mere end 60 terapeutiske proteiner fremstillet med CHO-celler er blevet godkendt til produktion, og brugen af dem bliver stadig mere udbredt. Vores artikel ser på CHO-cellers bemærkelsesværdige egenskaber og forskelligartede anvendelser og fremhæver deres afgørende rolle som drivkraft for fremskridt inden for biomedicin og andre områder. Gør dig klar til at udforske CHO-cellernes fascinerende verden og opdage deres uovertrufne potentiale inden for biomedicinsk forskning!

CHO-celler: Den biofarmaceutiske industris foretrukne løsning til produktion af rekombinante proteiner

I den bioteknologiske industri bruges CHO-celler (Chinese hamster ovary) ofte til at skabe biofarmaceutiske produkter som monoklonale antistoffer, rekombinante proteiner og vacciner.

Selvom du måske ikke er klar over det, kan CHO-celler (Chinese hamster ovary) have skylden, hvis du nogensinde har gennemgået monoklonal antistofbehandling. Disse tilpasningsdygtige celler bruges ofte af den biofarmaceutiske industri til at producere rekombinante proteiner, der bruges i biomedicinsk forskning, diagnostik og en række forskellige behandlingsformer. Proteinbaserede lægemidler kaldet monoklonale antistoffer (mAbs) bruges til at behandle en række forskellige sygdomme, såsom kræft, autoimmune tilstande og infektionssygdomme. Fordi de udfører posttranslationelle modifikationer, der ligner dem i menneskeceller, bruges CHO-celler ofte til at fremstille mAbs. Disse modifikationer er nødvendige for, at disse lægemidler kan fungere korrekt.

Proteiner, der er skabt ved hjælp af genteknologi, kaldes rekombinante proteiner. Ud over at være forskningsreagenser kan de også bruges som terapi og diagnostik. Fordi de kan gennemgå posttranslationelle modifikationer og har komplekse glykosyleringer, der ligner dem, der findes i menneskeceller, er CHO-celler særligt velegnede til fremstilling af rekombinante proteiner på grund af deres hurtige vækst, høje proteinudtryk og evne til at udtrykke store mængder protein. Med udbytter på mellem 3 og 10 gram pr. liter kultur er CHO-cellelinjen en game-changer inden for biofarmaceutiske produkter takket være dens uovertrufne evne til at masseproducere terapeutiske proteiner. CHO-celler er nu en vigtig komponent i moderne biomedicin takket være genetisk optimering, som øger deres kapacitet til at generere store mængder rekombinante proteiner.

Vacciner er biofarmaceutiske produkter, der bruges til at forebygge og behandle infektioner forårsaget af virus og bakterier. Vacciner mod COVID-19 er blandt dem, der fremstilles med CHO-celler. Forskere har skabt en række teknikker, herunder genteknologi, medieoptimering og procesudvikling, for at forbedre CHO-cellers ydeevne i produktionen af biofarmaceutiske produkter. Disse teknikker har resulteret i skabelsen af dyrkningssystemer med højt udbytte og lave omkostninger til produktion af biofarmaceutiske produkter ved hjælp af CHO-celler. Den brede vifte af anvendelsesmuligheder for CHO-celler omfatter:

Farmaceutisk produktionsanlæg.

CHO-celler i biofarmaceutisk produktion

CHO-celler bruges til at producere forskellige bioterapeutika, herunder rekombinante proteiner og monoklonale antistoffer, der bruges til behandling af sygdomme som kræft, autoimmune lidelser og infektionssygdomme. Anvendelsen af CHO-celler i biofarmaceutiske produkter skyldes i høj grad deres evne til at udføre posttranslationelle modifikationer svarende til menneskeceller, hvilket gør dem til ideelle pattedyrsværter til produktion af menneskekompatible terapeutiske proteiner. Den omfattende forståelse af CHO-værtscelleproteinprofiler og implementeringen af ELISA-teknikker for værtscelleproteiner er afgørende for at sikre renheden og sikkerheden af biofarmaceutiske produkter, der produceres i CHO-cellesystemer. Som følge heraf har CHO-celler befæstet deres position som en multifunktionel platform i den bioteknologiske industri.

Fremskridt inden for CHO-cellebaseret antistofproduktion

CHO-celler bruges i vid udstrækning til produktion af monoklonale antistoffer, som har revolutioneret biomedicinen ved at give målrettede behandlinger af forskellige sygdomme. CHO-celler er blevet hjørnestenen i rekombinant antistofekspression og produktion af proteinterapi på grund af deres evne til at folde, samle og modificere humane proteiner korrekt. CHO-celle-antistofproduktion har udviklet sig med forbedringer i celledyrkningsteknikker og CHO-celleteknik, hvilket har ført til CHO-celler af høj kvalitet, der er afgørende for udviklingen af biofarmaceutiske produkter. Omfattende bioteknologiske tilgange, herunder DNA-teknologi og sofistikerede celledyrkningsmetoder, er blevet anvendt til at optimere CHO-cellesystemer til øget effektivitet i antistofproduktionen.

Molekylærbiologi og CHO-celleteknologi

Fusionen af molekylærbiologiske teknikker med CHO-celledyrkning har ført til skabelsen af transgene CHO-cellelinjer og manipulation af kinesiske hamstercellemutanter for at opnå de ønskede egenskaber. Disse fremskridt inden for celleteknik og DNA-teknologi har gjort det lettere at udvikle CHO-celler, der kan producere specifikke rekombinante proteiner med høj effektivitet. Udforskningen af eukaryote cellekulturer, herunder CHO- og HeLa-celler, har bidraget til en bedre forståelse af de cellulære mekanismer og optimering af pattedyrscellekulturer til produktion af terapeutiske proteiner.

Men det er ikke alt! CHO-celler har andre fascinerende anvendelser inden for biomedicinsk forskning, bl.a:

Toksicitetsscreening: CHO-celler bruges til at vurdere toksiciteten af lægemidler, herunder anti-cancer og antivirale terapeutiske midler. For eksempel undersøgte en undersøgelse den brystkræftspecifikke aktivitet af fedtsyrer fra antarktiske mikroalger ved at bruge CHO som kontrolcellelinje.
Genekspression: CHO-celler bruges til stabilt og forbigående at udtrykke gener til genfunktionsundersøgelser eller målrettet proteinproduktion. Genredigeringsværktøjer bruges til at udvikle gen-knock-in- og knock-out-modeller i CHO-cellelinjer.

Fremtidige perspektiver i CHO-celleforskning

Den igangværende forskning og udvikling i CHO-cellesystemer er fokuseret på at forbedre effektiviteten og alsidigheden af disse celler i biofarmaceutisk produktion. Da CHO-celler fortsat er på forkant med rekombinante proteinterapier, er deres rolle i fremtidens medicin og bioteknologi betydelig og lover nye fremskridt inden for antistofudvikling og produktion af livreddende behandlinger.

Opdag fordelene ved de mægtige CHO-celler

Her er nogle af de vigtigste fordele ved CHO-cellelinjen, som gør den til et attraktivt forskningsværktøj.

Nem dyrkning: Dyrkningsprocedurerne og -betingelserne for CHO-cellelinjen er ikke krævende. Disse celler er hårdføre og kan tåle varierende temperaturer og pH-ændringer. Derfor er de ideelle til dyrkning i stor skala.
Posttranslationelle modifikationer: Disse celler ligner menneskeceller og er i stand til at producere lignende posttranslationelle modifikationer. Derfor kan CHO-celler bruges til at producere biokompatible biologiske produkter med fremragende farmaceutisk aktivitet.
Høj produktivitet: CHO-celler bruges i vid udstrækning til at producere høje udbytter af rekombinante proteiner. Genetisk optimering af CHO-cellelinjen har resulteret i ca. 3-10 gram protein pr. liter kultur.
Genekspression: CHO-celler er nemme at transfektere, og derfor bruges de ofte til transiente og stabile ekspressionsstudier. Derudover bruges mange genetiske værktøjer til at udvikle gen-knock-in- og knockout-modeller ved hjælp af CHO-cellelinjen.
Statslige godkendelser: CHO-celler er blevet brugt i næsten 50 bioterapeutiske lægemidler, der er godkendt i USA og EU.
Lav virusmodtagelighed: På grund af hamsteroprindelsen er risikoen for spredning af humane vira mindre, hvilket reducerer produktionstabet og øger biosikkerheden.

Nøglefunktioner ved CHO-celler

Morfologi: CHO-celler har et epitelcellelignende udseende med en langstrakt og fibroblastlignende form. De er klæbende og vokser typisk i monolag.
Cellestørrelse: Den gennemsnitlige diameter på CHO-celler er mellem 12-14 μm.
Genom og ploidi: CHO-celler er aneuploide og har 21 kromosomer, hvilket adskiller sig fra det euploide kromosomantal, der findes i den kinesiske hamster. CHO-cellernes karyotype er kendetegnet ved flere strukturelle omlejringer, herunder delvist tab af kromosom 2 og X-materiale.

Mikroskopiske billeder af CHO-celler: ved høj konfluency (venstre) og ved ca. 50 % konfluency (højre).

Sammenligning af CHO og CHO-K1 cellelinjen

Siden den oprindelige CHO-cellelinje blev rapporteret i 1956, er der blevet skabt mange variationer af cellelinjen til forskellige formål. CHO-K1 blev genereret fra en enkelt klon af CHO-celler i 1957, og CHO-DXB11 (også kendt som CHO-DUKX) blev efterfølgende fremstillet gennem mutagenese med ethylmethansulfonat. Deres anvendelighed var dog begrænset på grund af deres evne til at vende tilbage til DHFR-aktivitet, når de blev mutageniseret. Senere blev CHO-celler mutageniseret med gammastråling for at producere CHO-DG44, hvor begge DHFR-alleler var helt elimineret. Disse DHFR-deficiente stammer kræver glycin, hypoxanthin og thymidin for at vokse og bruges i vid udstrækning til industriel proteinproduktion. Andre selektionssystemer er siden blevet populære, og værtsceller som CHO-K1, CHO-S og CHO-Pro minus har vist sig at producere høje niveauer af proteiner. På grund af den genetiske ustabilitet dyrkes disse cellelinjer ofte i medier uden animalske komponenter eller kemisk definerede medier i bioreaktorer med suspensionskultur. Kompleksiteten i CHO-cellegenetik og klonal afledning blev også diskuteret.

Lås op for gennembrud med vores CHO-celler

Ti tips til dyrkning af CHO-celler

CHO-cellelinjen er en cellelinje med lav vedligeholdelse, som er nem at dyrke.
CHO-celler har en hurtig populationsfordoblingstid på 14-17 timer.
CHO-celler er adhærente og vokser som monolag eller kan tilpasses til at vokse i suspension.
Subkultiver CHO-celler ved 80-90 % konfluency ved hjælp af Accutase.
Udplant CHO-celler ved en celletæthed på 1 x¹⁰⁴ celler/cm2 for at opnå et konfluerende monolag på ca. 4 dage.
For optimal dyrkning skal du bruge en 50:50 DMEM- og Ham's F12-blanding suppleret med 5 % FBS og L-glutamin.
Forny vækstmediet 2-3 gange om ugen.
Dyrk CHO-celler i en befugtet inkubator suppleret med 5 % CO2-gas ved 37 °C.
Opbevar CHO-celler i flydende kvælstofs damp- eller væskefase (-196 °C).
Følg retningslinjerne for biosikkerhedsniveau 1 ved håndtering og dyrkning af CHO-cellelinjen.

Protokoller, videoer og nylige publikationer om CHO-celler

Her er nogle fremragende ressourcer, som du kan udforske for at lære om dyrkning og vedligeholdelse af CHO-cellelinjer.

En omfattende celledyrkningsprotokol om CHO-celler: Dette link kan hjælpe dig med at lære alt om subkulturering og transfektion af CHO-celler.
CHO-celler: Dette websted giver grundlæggende oplysninger om CHO-cellelinjen, herunder opdeling, opbevaring, nedfrysning og optøning af celler osv.
Optøning af CHO-celler: Denne video viser en eksemplarisk optøningsprotokol for frosne CHO-celler.

Transfektionsprotokoller til CHO-cellelinjen

CHO-celler er meget velegnede til både forbigående og stabil transfektion af gener. Her er nogle ressourcer, der giver nyttige oplysninger om transfektionsprotokoller for CHO-cellelinjer.

Transfektion afCHO-celler: Denne publicerede artikel indeholder en protokol for forbigående transfektion af CHO-cellelinjen ved hjælp af lineært polyethylenimin (PEI).
Transfektionsmetoder for CHO-celler: Denne artikel forklarer forskellige strategier for effektiv transfektion af CHO-cellelinjer ved hjælp af forskellige transfektionsreagenser.
Transient transfektion af CHO-celler: Denne video bruger illustrationer til at forklare grundlæggende begreber vedrørende transiente ekspressionsstudier i CHO-celler.

430,00 €*

Indhold: 1.5 milliliter

Priser ekskl. afgifter plus forsendelsesomkostninger

cryovial

Produktnummer: 603479

Interessante forskningspublikationer med CHO-celler

Følgende er resuméer af forskellige undersøgelser, der har brugt CHO-celler:

Undersøgelse: "Hurtig produktion med højt udbytte af SARS-CoV-2 spike ectodomain i fuld længde ved transient genekspression i CHO-celler" (2021)
- Formål: At udtrykke SARS-CoV-2 spike ectodomain i CHO-celler ved hjælp af tre transiente transfektionsmetoder for høj produktivitet.
- Metodologi: CHO-celler blev transfekteret med plasmider, der kodede for SARS-CoV-2 spike ectodomain i fuld længde ved hjælp af tre transiente transfektionsmetoder. Proteinudtrykket blev vurderet ved hjælp af ELISA og Western blot.
- Vigtige resultater: Alle tre transiente transfektionsmetoder viste høje niveauer af proteinudtryk, og det højeste udbytte blev opnået med polyethylenimin-metoden.
Undersøgelse: "Udvikling af en stabil CHO-cellelinje til ekspression af et MERS-coronavirus-vaccineantigen" (2018)
- Formål: At producere MERS-coronavirus-antigen i CHO-celler til brug som en fremtidig vaccinekandidat.
- Metodologi: CHO-celler blev transfekteret med et plasmid, der koder for MERS-coronavirus-antigenet, og udvalgt til stabilt udtryk ved hjælp af geneticin. Proteinudtrykket blev vurderet ved hjælp af ELISA og Western blot.
- Vigtige resultater: Den stabile CHO-cellelinje viste høje niveauer af proteinudtryk og stabilitet over flere passager.
Undersøgelse: "Cytotoksisk aktivitet af fedtsyrer fra antarktiske makroalger på væksten af humane brystkræftceller" (2018)
- Formål: At bruge CHO-celler som kontrol for at vurdere toksiciteten af kræftmidler mod normale celler.
- Metodologi: CHO-celler blev dyrket og behandlet med fedtsyrer fra antarktiske makroalger, og cellernes levedygtighed blev vurderet ved hjælp af MTT-assayet.
- Vigtige resultater: Fedtsyrer fra antarktiske makroalger viste ingen cytotoksiske virkninger på CHO-celler, hvilket tyder på potentiel brug som et anti-kræftmiddel med selektivitet over for kræftceller.
Undersøgelse: "Knockout af caspase-7-genet forbedrer udtrykket af rekombinant protein i CHO-cellelinjen gennem cellecyklusarrest i G2/M-fasen" (2022)
- Formål: At genmanipulere CHO-celler for at forbedre udtrykket af rekombinante proteiner.
- Metode: Caspase-7-genet blev slået ud i CHO-celler ved hjælp af CRISPR/Cas9-teknologi, og proteinudtrykket blev vurderet ved hjælp af Western blot og fluorescensmikroskopi.
- Vigtige resultater: Knockout af caspase-7-genet i CHO-celler resulterede i forbedret proteinudtryk, sandsynligvis på grund af G2/M-fasens cellecyklusstop forårsaget af tabet af caspase-7.
Undersøgelse: "Udvikling af en CHO-cellelinje til stabil produktion af rekombinante antistoffer mod humant MMP9" (2015)
- Formål: At producere monoklonale antistoffer mod det humane MMP9-protein i CHO-celler.
- Metodologi: CHO-celler blev transfekteret med plasmider, der koder for antistoffet mod humant MMP9, og udvalgt til stabilt udtryk ved hjælp af geneticin. Proteinudtrykket blev vurderet ved hjælp af ELISA og Western blot.
- Vigtige resultater: Den stabile CHO-cellelinje viste høje niveauer af antistofekspression og stabilitet over flere passager, hvilket tyder på potentiel brug i terapeutiske anvendelser rettet mod humant MMP9.

Ofte stillede spørgsmål om CHO-celler

Referencer

Reinhart, D., et al., Bioprocessing of Recombinant CHO-K1, CHO-DG44, and CHO-S: CHO-ekspressionsværter favoriserer enten mAb-produktion eller biomassesyntese. Biotechnology journal, 2019. 14(3): p. 1700686.
Pan, X., et al., Metabolisk karakterisering af en CHO-cellestørrelsesforøgelsesfase i fed-batch-kulturer. Anvendt mikrobiologi og bioteknologi, 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. Molecular Cytogenetics, 2021, 14(1): s. 1-12.
Hunter, M., et al., optimering af proteinudtryk i pattedyrsceller. 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., Cytotoksisk aktivitet af fedtsyrer fra antarktiske makroalger på væksten af humane brystkræftceller. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2018. 6: p. 185.
Ryu, J., et al., udvikling af en CHO-cellelinje til stabil produktion af rekombinante antistoffer mod humant MMP9. BMC biotechnology, 2022. 22(1): p. 8.