CHO-celler i bioproduktion: Anvendelser og innovationer
CHO-cellelinjen, der stammer fra æggestokkene hos en kinesisk hamster, er en drivkraft inden for medicinsk og biologisk forskning med sit brede anvendelsesområde. Denne pattedyrcellelinje tilbyder uendelige muligheder, fra produktion af rekombinante proteiner til genekspression, toksicitetsscreening, ernæring og genetiske studier.
- Vækstmedium
- Se produktsiden
- Fordoblingstid
- Se produktsiden
- Væksttype
- Adhærent
- Biosikkerhedsniveau
- BSL-1
- Fås hos
- Cytion — Bestil CHO
Vores artikel dykker ned i den fascinerende verden af CHO-celler og undersøger, hvordan disse celler har revolutioneret den biofarmaceutiske forskning og banet vejen for livreddende behandlinger. Gør dig klar til at afsløre hemmelighederne bag de mægtige CHO-celler og opdag, hvordan de driver banebrydende fremskridt inden for medicin og meget mere! Du lærer alt, hvad du har brug for at vide, før du går i gang, herunder:
- Hvad er CHO-cellelinjen?
- CHO-celler: Den biofarmaceutiske industris foretrukne valg til produktion af rekombinante proteiner
- Fremtidsperspektiver inden for CHO-celleforskning
- Opdag fordelene ved de mægtige CHO-celler
- Vigtige egenskaber ved CHO-celler
- Sammenligning af CHO- og CHO-K1-cellelinjer
- Opnå gennembrud med vores CHO-celler
- Ti tips til dyrkning af CHO-celler
- Protokoller, videoer og nylige publikationer om CHO-celler
- Interessante forskningspublikationer om brug af CHO-celler
- Ofte stillede spørgsmål om CHO-celler
- Referencer
- Ofte stillede spørgsmål
Hvad er CHO-cellelinjen?
Siden deres etablering i 1957 af Theodore T. Puck er kinesiske hamster-æggestokceller (CHO-celler) blevet en fast bestanddel af biologisk og medicinsk forskning på grund af deres hurtige vækst og høje proteinproduktion. Disse epitelceller, der stammer fra den kinesiske hamsters æggestok, anvendes i vid udstrækning inden for bioproduktion, genetik, toksicitetsscreening, ernæring og undersøgelser af genekspression.
CHO-celler kan producere proteiner med posttranslationelle modifikationer (PTM'er), der ligner dem, der findes hos mennesker. De har også en mangel på prolin-syntese og udtrykker ikke epidermal vækstfaktorreceptoren (EGFR), hvilket gør dem ideelle til undersøgelse af forskellige EGFR-mutationer.
I bioproduktion anvendes CHO-celler i vid udstrækning til produktion af monoklonale antistoffer, rekombinante proteiner og vacciner. Mere end 60 terapeutiske proteiner fremstillet med CHO-celler er godkendt til produktion, og deres anvendelse fortsætter med at udvides. Vores artikel ser på CHO-cellernes bemærkelsesværdige egenskaber og mangfoldige anvendelsesmuligheder og fremhæver deres afgørende rolle i at fremme 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 biopharmaceutiske industris foretrukne valg til produktion af rekombinante proteiner
I bioteknologiindustrien bruges kinesiske hamster-æggestokceller (CHO-celler) ofte til at fremstille biofarmaceutiske produkter som monoklonale antistoffer, rekombinante proteiner og vacciner.
Selvom du måske ikke er klar over det, kan celler fra kinesiske hamsteræggestokke (CHO) være årsagen, hvis du nogensinde har gennemgået en behandling med monoklonale antistoffer. Disse tilpasningsdygtige celler bruges ofte af den biofarmaceutiske industri til at producere rekombinante proteiner, der anvendes i biomedicinsk forskning, diagnostik og en række forskellige behandlingsformer. Proteinbaserede lægemidler kaldet monoklonale antistoffer (mAbs) bruges til behandling af en række sygdomme, såsom kræft, autoimmune sygdomme og infektionssygdomme. Da CHO-celler gennemgår posttranslationelle modifikationer, der ligner dem i menneskelige celler, bruges de ofte til at fremstille mAbs. Disse modifikationer er nødvendige for, at disse lægemidler kan fungere korrekt.
Proteiner, der er skabt gennem genteknologi, kaldes rekombinante proteiner. Ud over at være forskningsreagenser kan de også anvendes som lægemidler og diagnostiske midler. Da de kan gennemgå posttranslationelle modifikationer og har komplekse glykosyleringer, der ligner dem, der findes i menneskelige celler, er CHO-celler særligt velegnede til fremstilling af rekombinante proteiner på grund af deres hurtige vækst, høje proteinekspression 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 biolægemidler takket være dens uovertrufne evne til masseproduktion af terapeutiske proteiner. CHO-celler er nu en vital komponent i moderne biomedicin takket være genetisk optimering, som øger deres evne til at generere store mængder rekombinante proteiner.
Vacciner er biolægemidler, der bruges til at forebygge og behandle infektioner forårsaget af vira og bakterier. Vacciner mod COVID-19 er blandt dem, der fremstilles med CHO-celler. Forskere har udviklet en række teknikker, herunder genteknologi, medieoptimering og procesudvikling, for at forbedre CHO-cellernes ydeevne i produktionen af biofarmaceutiske produkter. Disse teknikker har resulteret i udviklingen af højtydende, omkostningseffektive dyrkningssystemer til produktion af biofarmaceutiske produkter ved hjælp af CHO-celler. Det brede anvendelsesområde for CHO-celler omfatter:
CHO-celler i biopharmaceutisk produktion
CHO-celler anvendes til fremstilling af forskellige bioterapeutiske midler, herunder rekombinante proteiner og monoklonale antistoffer, der anvendes til behandling af sygdomme såsom 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 menneskelige celler, hvilket gør dem til ideelle pattedyrsværter til produktion af terapeutiske proteiner, der er kompatible med mennesker. En omfattende forståelse af CHO-værtscelleproteinprofiler og implementeringen af ELISA-teknikker til værtscelleproteiner er afgørende for at sikre renheden og sikkerheden af biolægemidler produceret i CHO-cellesystemer. Som følge heraf har CHO-celler befæstet deres position som en multifunktionel platform i bioteknologiindustrien.
Fremskridt inden for CHO-cellebaseret antistofproduktion
CHO-celler anvendes i vid udstrækning til produktion af monoklonale antistoffer, som har revolutioneret det biomedicinske felt ved at tilbyde målrettede behandlinger af forskellige sygdomme. CHO-celler er blevet hjørnestenen i rekombinant antistofekspression og produktion af proteinlægemidler på grund af deres evne til korrekt at folde, samle og modificere humane proteiner. Antistofproduktion baseret på CHO-celler har udviklet sig i takt med forbedringer inden for cellekulturteknikker 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 cellekulturmetoder, er blevet anvendt til at optimere CHO-cellesystemer med henblik på øget effektivitet i antistofproduktionen.
Molekylærbiologi og CHO-cellemanipulation
Fusionen af molekylærbiologiske teknikker med CHO-cellekultivering har ført til skabelsen af transgene CHO-cellelinjer og manipulation af kinesiske hamstercellemutanter for at opnå ønskede egenskaber. Disse fremskridt inden for celleteknik og DNA-teknologi har fremmet udviklingen af CHO-celler, der er i stand til at 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 optimeringen af pattedyrscellekulturer til produktion af terapeutiske proteiner.
Men det er ikke alt! CHO-celler har andre fascinerende anvendelser inden for biomedicinsk forskning, herunder:
- Toksicitetsscreening: CHO-celler bruges til at vurdere toksiciteten af lægemidler, herunder kræft- og antivirale terapeutiske midler. For eksempel undersøgte en undersøgelse den anti-brystkræftspecifikke aktivitet af fedtsyrer afledt af antarktiske mikroalger ved at bruge CHO som en kontrolcellelinje.
- Genekspression: CHO-celler bruges til stabil og midlertidig ekspression af gener til undersøgelser af genfunktioner eller målrettet proteinproduktion. Genredigeringsværktøjer bruges til at udvikle gen-knock-in- og knockout-modeller i CHO-cellelinjer.
Fremtidsperspektiver inden for CHO-celleforskning
Den igangværende forskning og udvikling inden for CHO-cellesystemer er fokuseret på at forbedre disse cellers effektivitet og alsidighed i biopharmaceutisk produktion. Da CHO-celler fortsat er på forkant inden for rekombinant proteinbehandling, er deres rolle i fremtidens medicin og bioteknologi betydelig og lover nye fremskridt inden for antistofudvikling og produktion af livreddende behandlinger.
Oplev fordelene ved de mægtige CHO-celler
Her er nogle af de vigtigste fordele ved CHO-cellelinjen, der gør den til et attraktivt forskningsværktøj.
- Nem dyrkning: Dyrkningsprocedurerne og -betingelserne for CHO-cellelinjen er ikke krævende. Disse celler er robuste og kan tåle varierende temperatur- og pH-ændringer. De er derfor ideelle til dyrkning i stor skala.
- Posttranslationelle modifikationer: Disse celler ligner menneskelige celler og er i stand til at producere lignende posttranslationelle modifikationer. CHO-celler kan derfor bruges til at producere biokompatible biologiske produkter med fremragende farmaceutisk aktivitet.
- Høj produktivitet: CHO-celler anvendes i vid udstrækning til produktion af store mængder rekombinante proteiner. Genetisk optimering af CHO-cellelinjen har resulteret i ca. 3-10 gram protein pr. liter kultur.
- Genekspression: CHO-celler er lette at transfektere; derfor bruges de ofte til studier af transient og stabil ekspression. Derudover bruges mange genetiske værktøjer til at udvikle gen-knock-in- og knockout-modeller ved hjælp af CHO-cellelinjen.
- Offentlige godkendelser: CHO-celler er blevet anvendt 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 mindsket, hvilket reducerer produktionstab og øger biosikkerheden.
Nøgleegenskaber ved CHO-celler
Morfologi: CHO-celler har et epitelcellelignende udseende med en aflang og fibroblastlignende form. De er adhærente og vokser typisk i monolag.
Cellestørrelse: Den gennemsnitlige diameter af 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 hos den kinesiske hamster. Karyotypen for CHO-celler er kendetegnet ved flere strukturelle omlejringer, herunder delvist tab af kromosom 2 og X-materiale.
Sammenligning af CHO- og CHO-K1-cellelinjer
Siden den oprindelige CHO-cellelinje blev beskrevet 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 ethylmetansulfonat. 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 blev fuldstændigt elimineret. Disse DHFR-defekte stammer kræver glycin, hypoxanthin og thymidin for at vokse og anvendes 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 genetisk ustabilitet dyrkes disse cellelinjer ofte i medier uden animalske komponenter eller kemisk definerede medier i bioreaktorer til 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 vedligeholdelsesvenlig cellelinje, der er nem at dyrke.
- CHO-celler har en hurtig fordoblingstid 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 % konfluens ved hjælp af Accutase.
- Udså CHO-celler ved en celletæthed på 1 x 104 celler/cm2 for at opnå et konfluent monolag på ca. 4 dage.
- For optimal dyrkning skal der anvendes en 50:50 blanding af DMEM og Ham's F12 tilsat 5 % FBS og L-glutamin.
- Udskift vækstmediet 2-3 gange om ugen.
- Dyrk CHO-celler i en befugtet inkubator tilsat 5 % CO2-gas ved 37 °C.
- Opbevar CHO-celler i flydende nitrogen i 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, du kan udforske for at lære mere om dyrkning og vedligeholdelse af CHO-cellelinjer.
- En omfattende cellekulturprotokol om CHO-celler: Dette link kan hjælpe dig med at lære alt om subkultivering og transfektion af CHO-celler.
- CHO-celler: Dette websted indeholder grundlæggende information om cellekulturer af CHO-cellelinjen, herunder opdeling, opbevaring, nedfrysning og optøning af celler osv.
- Optøning af CHO-celler: Denne video viser en eksempelprotokol for optøning af frosne CHO-celler.
Transfektionsprotokoller for CHO-cellelinjer
CHO-celler er meget velegnede til både transient og stabil transfektion af gener. Her er nogle ressourcer, der giver nyttig information om transfektionsprotokoller for CHO-cellelinjer.
- Transfektion af CHO-celler: Denne offentliggjorte artikel indeholder en protokol for transient transfektion af CHO-cellelinjen ved hjælp af lineært polyethylenimin (PEI).
- Transfektionsmetoder til CHO-celler: Denne artikel forklarer forskellige strategier til 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 studier af transient ekspression i CHO-celler.
Interessante forskningsartikler, der anvender CHO-celler
Følgende er resuméer af forskellige undersøgelser, der har anvendt CHO-celler:
Undersøgelse: "Hurtig produktion med højt udbytte af SARS-CoV-2-spike-ektodomæne i fuld længde ved hjælp af transient genekspression i CHO-celler" (2021)
- Formål: At eksprimere SARS-CoV-2-spike-ektodomænet i CHO-celler ved hjælp af tre midlertidige transfektionsmetoder for at opnå høj produktivitet.
- Metodologi: CHO-celler blev transfekteret med plasmider, der koder for SARS-CoV-2-spike-ektodomænet i fuld længde ved hjælp af tre metoder til transient transfektion. Proteinekspressionen blev vurderet ved hjælp af ELISA og Western blot.
- Vigtigste resultater: Alle tre metoder til transient transfektion viste høje niveauer af proteinekspression, hvor det højeste udbytte blev opnået ved hjælp af 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 kodede for MERS-coronavirus-antigenet, og udvalgt til stabil ekspression ved hjælp af geneticin. Proteinekspressionen blev vurderet ved hjælp af ELISA og Western blot.
- Vigtigste resultater: Den stabile CHO-cellelinje viste høje niveauer af proteinekspression og stabilitet over flere passager.
Undersøgelse: "Cytotoksisk aktivitet af fedtsyrer fra antarktiske makroalger på væksten af humane brystkræftceller" (2018)
- Formål: At anvende CHO-celler som kontrol til at vurdere kræftmidlers toksicitet over for normale celler.
- Metodologi: CHO-celler blev dyrket og behandlet med fedtsyrer fra antarktiske makroalger, og cellernes levedygtighed blev vurderet ved hjælp af MTT-assayet.
- Vigtigste fund: Fedtsyrer fra antarktiske makroalger viste ingen cytotoksiske effekter på CHO-celler, hvilket tyder på potentiel anvendelse som et kræftmiddel med selektivitet over for kræftceller.
Undersøgelse: "Knockout af caspase-7-genet forbedrer ekspressionen af rekombinant protein i CHO-cellelinjen gennem cellecyklusstop i G2/M-fasen" (2022)
- Formål: At genetisk manipulere CHO-celler for at forbedre ekspressionen af rekombinante proteiner.
- Metodologi: Caspase-7-genet blev slået ud i CHO-celler ved hjælp af CRISPR/Cas9-teknologi, og proteinekspressionen blev vurderet ved Western blot og fluorescensmikroskopi.
- Vigtigste resultater: Knockout af caspase-7-genet i CHO-celler resulterede i forbedret proteinekspression, sandsynligvis på grund af cellecyklusstop i G2/M-fasen 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 kodede for antistoffet mod humant MMP9, og udvalgt til stabil ekspression ved hjælp af geneticin. Proteinekspressionen blev vurderet ved hjælp af ELISA og Western blot.
- Vigtigste resultater: Den stabile CHO-cellelinje viste høje niveauer af antistofekspression og stabilitet over flere passager, hvilket tyder på potentiel anvendelse i terapeutiske applikationer 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): s. 1700686.
- Pan, X., et al., Metabolisk karakterisering af en fase med stigning i CHO-cellestørrelse i fed-batch-kulturer. Applied microbiology and biotechnology, 2017. 101: s. 8101–8313.
- Turilova, V.I., T.S. Goryachaya og T.K. Yakovleva, Kinesisk hamster-æggestokcelle-linje DXB-11: kromosomal ustabilitet og karyotype-heterogenitet. Molecular Cytogenetics, 2021, 14(1): s. 1–12.
- Hunter, M., et al., optimering af proteinekspression i pattedyrceller. Aktuelle protokoller inden for proteinvidenskab, 2019. 95(1): s. e77.
- Nyon, M.P., et al., Udvikling af en stabil CHO-cellelinje til ekspression af et MERS-coronavirus-vaccineantigen. Vaccine, 2018. 36(14): s. 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: s. 185.
- Ryu, J., et al., udvikling af en CHO-cellelinje til stabil produktion af rekombinante antistoffer mod humant MMP9. BMC biotechnology, 2022. 22(1): s. 8.

