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CHO-Zellen in der Bioproduktion: Anwendungen und Innovationen

Die aus dem Eierstock eines chinesischen Hamsters gewonnene CHO-Zelllinie ist mit ihrem breiten Anwendungsspektrum ein Kraftpaket in der medizinischen und biologischen Forschung. Diese Säugetierzelllinie bietet unendliche Möglichkeiten, von der Produktion rekombinanter Proteine über Genexpression und Toxizitätsscreening bis hin zu Ernährungs- und Genstudien.

📋 CHO-Zelllinie – Wissenswertes
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Unser Artikel taucht in die faszinierende Welt der CHO-Zellen ein und untersucht, wie diese Zellen die biopharmazeutische Forschung revolutioniert und den Weg für lebensrettende Therapien geebnet haben. Machen Sie sich bereit, die Geheimnisse der mächtigen CHO-Zellen zu lüften und zu entdecken, wie sie bahnbrechende Fortschritte in der Medizin und darüber hinaus vorantreiben! Sie erfahren alles, was Sie wissen müssen, bevor Sie loslegen, darunter:

Was ist die CHO-Zelllinie?

Seit ihrer Etablierung im Jahr 1957 durch Theodore T. Puck haben sich Ovarialzellen des chinesischen Hamsters (CHO-Zellen) aufgrund ihres schnellen Wachstums und ihrer hohen Proteinproduktion zu einem festen Bestandteil der biologischen und medizinischen Forschung entwickelt. Diese aus dem Eierstock des chinesischen Hamsters stammenden Epithelzellen finden breite Anwendung in der biotechnologischen Produktion, der Genetik, im Toxizitätsscreening, in der Ernährungsforschung und in Studien zur Genexpression.

CHO-Zellen können Proteine mit posttranslationalen Modifikationen (PTMs) produzieren, die denen des Menschen ähneln. Sie weisen zudem einen Mangel an Prolin-Synthese auf und exprimieren den epidermalen Wachstumsfaktorrezeptor (EGFR) nicht, was sie ideal für die Untersuchung verschiedener EGFR-Mutationen macht.

In der biotechnologischen Produktion werden CHO-Zellen in großem Umfang zur Herstellung von monoklonalen Antikörpern, rekombinanten Proteinen und Impfstoffen eingesetzt. Mehr als 60 mit CHO-Zellen hergestellte therapeutische Proteine sind für die Produktion zugelassen, und ihr Einsatz nimmt weiter zu. Unser Artikel befasst sich mit den bemerkenswerten Eigenschaften und vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten von CHO-Zellen und hebt ihre entscheidende Rolle bei der Förderung von Fortschritten in der Biomedizin und darüber hinaus hervor. Machen Sie sich bereit, die faszinierende Welt der CHO-Zellen zu erkunden und ihr beispielloses Potenzial in der biomedizinischen Forschung zu entdecken!

Chinese hamster

CHO-Zellen: Die erste Wahl der biopharmazeutischen Industrie für die Herstellung rekombinanter Proteine

In der Biotechnologiebranche werden CHO-Zellen (Chinese Hamster Ovary) häufig zur Herstellung von Biopharmazeutika wie monoklonalen Antikörpern, rekombinanten Proteinen und Impfstoffen verwendet.

Auch wenn es Ihnen vielleicht nicht bewusst ist: Wenn Sie jemals eine Therapie mit monoklonalen Antikörpern erhalten haben, sind möglicherweise CHO-Zellen (Chinese Hamster Ovary) dafür verantwortlich. Diese anpassungsfähigen Zellen werden in der biopharmazeutischen Industrie häufig zur Herstellung rekombinanter Proteine eingesetzt, die in der biomedizinischen Forschung, Diagnostik und einer Vielzahl von Therapeutika verwendet werden. Proteinbasierte Therapeutika, sogenannte monoklonale Antikörper (mAbs), werden zur Behandlung einer Vielzahl von Erkrankungen eingesetzt, darunter Krebs, Autoimmunerkrankungen und Infektionskrankheiten. Da sie posttranslationale Modifikationen durchlaufen, die denen in menschlichen Zellen ähneln, werden CHO-Zellen häufig zur Herstellung von mAbs verwendet. Diese Modifikationen sind notwendig, damit diese Therapeutika ordnungsgemäß funktionieren.

Durch Gentechnik hergestellte Proteine werden als rekombinante Proteine bezeichnet. Sie dienen nicht nur als Forschungsreagenzien, sondern können auch als Therapeutika und Diagnostika eingesetzt werden. Da sie posttranslationale Modifikationen durchlaufen können und komplexe Glykosylierungen aufweisen, die denen in menschlichen Zellen ähneln, eignen sich CHO-Zellen aufgrund ihres schnellen Wachstums, ihrer hohen Proteinexpression und ihrer Fähigkeit, große Mengen an Protein zu exprimieren, besonders gut für die Herstellung rekombinanter Proteine. Mit Ausbeuten von 3 bis 10 Gramm pro Liter Kultur stellt die CHO-Zelllinie dank ihrer unübertroffenen Fähigkeit zur Massenproduktion therapeutischer Proteine einen Meilenstein in der Biopharmazie dar. CHO-Zellen sind heute dank genetischer Optimierung, die ihre Fähigkeit zur Erzeugung großer Mengen rekombinanter Proteine erhöht, ein unverzichtbarer Bestandteil der modernen Biomedizin.

Impfstoffe sind Biopharmazeutika, die zur Vorbeugung und Behandlung von Infektionen durch Viren und Bakterien eingesetzt werden. Impfstoffe gegen COVID-19 gehören zu denjenigen, die mit CHO-Zellen hergestellt werden. Wissenschaftler haben eine Reihe von Techniken entwickelt, darunter Gentechnik, Medienoptimierung und Prozessentwicklung, um die Leistungsfähigkeit von CHO-Zellen bei der Herstellung von Biopharmazeutika zu verbessern. Diese Techniken haben zur Entwicklung ertragreicher, kostengünstiger Kultursysteme für die Herstellung von Biopharmazeutika unter Verwendung von CHO-Zellen geführt. Das breite Anwendungsspektrum von CHO-Zellen umfasst:

Pharmazeutische Produktionsstätte.

CHO-Zellen in der biopharmazeutischen Produktion

CHO-Zellen werden zur Herstellung verschiedener Biotherapeutika verwendet, darunter rekombinante Proteine und monoklonale Antikörper, die zur Behandlung von Krankheiten wie Krebs, Autoimmunerkrankungen und Infektionskrankheiten eingesetzt werden. Der Einsatz von CHO-Zellen in der Biopharmazie ist vor allem auf ihre Fähigkeit zurückzuführen, posttranslationale Modifikationen ähnlich wie menschliche Zellen durchzuführen, was sie zu idealen Säugetierwirten für die Herstellung von humanverträglichen therapeutischen Proteinen macht. Das umfassende Verständnis der Proteinprofile von CHO-Wirtszellen und die Anwendung von ELISA-Techniken zur Analyse dieser Proteine sind unerlässlich, um die Reinheit und Sicherheit von in CHO-Zellsystemen hergestellten Biopharmazeutika zu gewährleisten. Infolgedessen haben CHO-Zellen ihre Position als multifunktionale Plattform in der Biotechnologieindustrie gefestigt.

Fortschritte bei der Antikörperproduktion auf Basis von CHO-Zellen

CHO-Zellen werden in großem Umfang bei der Herstellung monoklonaler Antikörper eingesetzt, die das Gebiet der Biomedizin durch gezielte Therapien für verschiedene Krankheiten revolutioniert haben. CHO-Zellen sind aufgrund ihrer Fähigkeit, menschliche Proteine korrekt zu falten, zusammenzusetzen und zu modifizieren, zum Eckpfeiler der Expression rekombinanter Antikörper und der Herstellung von Proteintherapeutika geworden. Die Antikörperproduktion mit CHO-Zellen hat sich mit Verbesserungen in den Zellkulturtechniken und der CHO-Zell-Engineering weiterentwickelt, was zu hochwertigen CHO-Zellen geführt hat, die für die Entwicklung von Biopharmazeutika von entscheidender Bedeutung sind. Umfassende biotechnologische Ansätze, einschließlich DNA-Technologie und ausgefeilter Zellkulturmethoden, wurden angewendet, um CHO-Zellsysteme für eine gesteigerte Effizienz der Antikörperproduktion zu optimieren.

Molekularbiologie und CHO-Zell-Engineering

Die Verbindung von molekularbiologischen Techniken mit der CHO-Zellkultivierung hat zur Erzeugung transgener CHO-Zelllinien und zur Manipulation von Mutanten chinesischer Hamsterzellen geführt, um gewünschte Eigenschaften zu erzielen. Diese Fortschritte im Zell-Engineering und in der DNA-Technologie haben die Entwicklung von CHO-Zellen erleichtert, die in der Lage sind, spezifische rekombinante Proteine mit hoher Wirksamkeit zu produzieren. Die Erforschung von Kulturansätzen für eukaryotische Zellen, darunter CHO- und HeLa-Zellen, hat zu einem besseren Verständnis der zellulären Mechanismen und zur Optimierung von Säugetierzellkulturen für die Produktion therapeutischer Proteine beigetragen.

Aber das ist noch nicht alles! CHO-Zellen finden weitere faszinierende Anwendungen in der biomedizinischen Forschung, darunter:

  • Toxizitätsscreening: CHO-Zellen werden zur Bewertung der Toxizität von Arzneimitteln eingesetzt, darunter auch von Krebs- und antiviralen Therapeutika. So untersuchte beispielsweise eine Studie die spezifische Wirkung von aus antarktischen Mikroalgen gewonnenen Fettsäuren gegen Brustkrebs unter Verwendung von CHO als Kontrollzelllinie.
  • Genexpression: CHO-Zellen werden zur stabilen und transienten Expression von Genen für Untersuchungen der Genfunktion oder zur gezielten Proteinproduktion eingesetzt. Mit Hilfe von Genom-Editierungswerkzeugen werden Knock-in- und Knockout-Modelle in CHO-Zelllinien entwickelt.

Zukunftsperspektiven in der CHO-Zellforschung

Die laufenden Forschungs- und Entwicklungsarbeiten an CHO-Zellsystemen konzentrieren sich darauf, die Effizienz und Vielseitigkeit dieser Zellen in der biopharmazeutischen Produktion zu verbessern. Da CHO-Zellen weiterhin an der Spitze der rekombinanten Proteintherapeutika stehen, ist ihre Rolle für die Zukunft der Medizin und Biotechnologie von großer Bedeutung und verspricht neue Fortschritte in der Antikörperentwicklung und der Herstellung lebensrettender Therapien.

Entdecken Sie die Vorteile der leistungsstarken CHO-Zellen

Hier sind einige wichtige Vorteile der CHO-Zelllinie, die sie zu einem attraktiven Forschungswerkzeug machen.

  1. Einfache Kultivierung: Die Kultivierungsverfahren und -bedingungen der CHO-Zelllinie sind unkompliziert. Diese Zellen sind robust und vertragen Schwankungen bei Temperatur und pH-Wert. Daher eignen sie sich ideal für die Kultivierung im großen Maßstab.
  2. Posttranslationale Modifikationen: Diese Zellen ähneln menschlichen Zellen und sind in der Lage, ähnliche posttranslationale Modifikationen zu erzeugen. Daher können CHO-Zellen zur Herstellung biokompatibler biologischer Produkte mit ausgezeichneter pharmazeutischer Wirksamkeit verwendet werden.
  3. Hohe Produktivität: CHO-Zellen werden häufig zur Herstellung hoher Ausbeuten an rekombinanten Proteinen eingesetzt. Die genetische Optimierung der CHO-Zelllinie hat zu einer Ausbeute von etwa 3–10 Gramm Protein pro Liter Kultur geführt.
  4. Genexpression: CHO-Zellen lassen sich leicht transfizieren; daher werden sie häufig für Studien zur transienten und stabilen Expression verwendet. Darüber hinaus werden viele genetische Werkzeuge eingesetzt, um mithilfe der CHO-Zelllinie Gen-Knock-in- und Knockout-Modelle zu entwickeln.
  5. Behördliche Zulassungen: CHO-Zellen wurden in fast 50 in den USA und der EU zugelassenen Biotherapeutika verwendet.
  6. Geringe Virusanfälligkeit: Aufgrund der Herkunft aus Hamstern ist das Risiko der Verbreitung humaner Viren verringert, was Produktionsverluste reduziert und die Biosicherheit erhöht.

Hauptmerkmale von CHO-Zellen

  • Morphologie: CHO-Zellen weisen ein epitheliozellähnliches Erscheinungsbild mit einer länglichen und fibroblastenähnlichen Form auf. Sie sind adhärent und wachsen typischerweise in Monolayern.

  • Zellgröße: Der durchschnittliche Durchmesser von CHO-Zellen liegt zwischen 12 und 14 μm.

  • Genom und Ploidie: CHO-Zellen sind aneuploid und besitzen 21 Chromosomen, was sich von der euploiden Chromosomenzahl des chinesischen Hamsters unterscheidet. Der Karyotyp von CHO-Zellen ist durch mehrere strukturelle Umlagerungen gekennzeichnet, darunter der teilweise Verlust von Chromosom 2 und X-Material. 

CHO cells mid confluent and at a high confluency

Mikroskopische Aufnahmen von CHO-Zellen: bei hoher Konfluenz (links) und bei etwa 50 % Konfluenz (rechts).

Vergleich der Zelllinien CHO und CHO-K1

Seit der ursprünglichen Beschreibung der CHO-Zelllinie im Jahr 1956 wurden zahlreiche Varianten dieser Zelllinie für verschiedene Zwecke entwickelt. CHO-K1 wurde 1957 aus einem einzelnen Klon von CHO-Zellen erzeugt, und CHO-DXB11 (auch bekannt als CHO-DUKX) wurde anschließend durch Mutagenese mit Ethylmethansulfonat hergestellt. Ihre Verwendbarkeit war jedoch aufgrund ihrer Fähigkeit, bei Mutagenese zur DHFR-Aktivität zurückzukehren, eingeschränkt. Später wurden CHO-Zellen mit Gammastrahlung mutagenisiert, um CHO-DG44 zu erzeugen, bei dem beide DHFR-Allele vollständig eliminiert wurden. Diese DHFR-defizienten Stämme benötigen Glycin, Hypoxanthin und Thymidin für ihr Wachstum und werden häufig für die industrielle Proteinproduktion eingesetzt. Seitdem haben sich andere Selektionssysteme durchgesetzt, und es hat sich gezeigt, dass Wirtszellen wie CHO-K1, CHO-S und CHO-Pro minus hohe Proteinmengen produzieren. Aufgrund ihrer genetischen Instabilität werden diese Zelllinien häufig in tierkomponentenfreien oder chemisch definierten Medien in Suspensionskultur-Bioreaktoren kultiviert. Die Komplexität der CHO-Zellgenetik und der klonalen Ableitung wurde ebenfalls erörtert.

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Zehn Tipps zur Kultivierung von CHO-Zellen

  1. Die CHO-Zelllinie ist eine pflegeleichte Zelllinie, die sich leicht kultivieren lässt.
  2. CHO-Zellen haben eine schnelle Verdopplungszeit von 14–17 Stunden.
  3. CHO-Zellen sind adhärent und wachsen als Monolayer oder können für das Wachstum in Suspension angepasst werden.
  4. Subkultivieren Sie CHO-Zellen bei 80–90 % Konfluenz unter Verwendung von Accutase.
  5. Säen Sie CHO-Zellen mit einer Zelldichte von 1 × 10⁴ Zellen/cm² aus, um in etwa 4 Tagen eine konfluente Monoschicht zu erhalten.
  6. Verwenden Sie für eine optimale Kultivierung eine 50:50-Mischung aus DMEM und Ham’s F12, ergänzt mit 5 % FBS und L-Glutamin.
  7. Erneuern Sie das Wachstumsmedium 2–3 Mal pro Woche.
  8. Kultivieren Sie CHO-Zellen in einem befeuchteten Inkubator, der mit 5 % CO₂-Gas bei 37 °C angereichert ist.
  9. Lagern Sie CHO-Zellen in der Dampf- oder Flüssigphase von flüssigem Stickstoff (-196 °C).
  10. Befolgen Sie bei der Handhabung und Kultivierung der CHO-Zelllinie die Richtlinien für die Biosicherheitsstufe 1.

Protokolle, Videos und aktuelle Veröffentlichungen zu CHO-Zellen

Hier finden Sie einige hervorragende Ressourcen, um mehr über die Kultivierung und Pflege von CHO-Zelllinien zu erfahren.

  1. Ein umfassendes Zellkulturprotokoll zu CHO-Zellen: Über diesen Link erfahren Sie alles über die Subkultivierung und Transfektion von CHO-Zellen.
  2. CHO-Zellen: Diese Website bietet grundlegende Informationen zur Zellkultur der CHO-Zelllinie, einschließlich Teilung, Lagerung, Einfrieren und Auftauen von Zellen usw.
  3. Auftauen von CHO-Zellen: Dieses Video zeigt ein beispielhaftes Auftauprotokoll für gefrorene CHO-Zellen.

Transfektionsprotokolle für CHO-Zelllinien

CHO-Zellen eignen sich hervorragend sowohl für die transiente als auch für die stabile Transfektion von Genen. Hier finden Sie einige Ressourcen mit hilfreichen Informationen zu Transfektionsprotokollen für die CHO-Zelllinie.

  • Transfektion von CHO-Zellen: Dieser veröffentlichte Artikel enthält ein Protokoll zur transienten Transfektion der CHO-Zelllinie unter Verwendung von linearem Polyethylenimin (PEI).
  • Transfektionsmethoden für CHO-Zellen: Dieser Artikel erläutert verschiedene Strategien für die effiziente Transfektion von CHO-Zelllinien unter Verwendung verschiedener Transfektionsreagenzien.
  • Transiente Transfektion von CHO-Zellen: Dieses Video erläutert anhand von Illustrationen grundlegende Konzepte zu Studien zur transienten Expression in CHO-Zellen.

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Produktnummer: 603479

Interessante Forschungsarbeiten unter Verwendung von CHO-Zellen

Im Folgenden finden Sie Zusammenfassungen verschiedener Studien, in denen CHO-Zellen verwendet wurden:

  1. Studie: „Schnelle, ertragreiche Produktion der vollständigen SARS-CoV-2-Spike-Ektodomäne durch transiente Genexpression in CHO-Zellen“ (2021)

    • Ziel: Expression der SARS-CoV-2-Spike-Ektodomäne in CHO-Zellen unter Verwendung von drei transienten Transfektionsmethoden zur Erzielung einer hohen Produktivität.
    • Methodik: CHO-Zellen wurden mit Plasmiden, die für die SARS-CoV-2-Spike-Ektodomäne in voller Länge kodieren, unter Verwendung von drei Methoden zur transienten Transfektion transfiziert. Die Proteinexpression wurde mittels ELISA und Western Blot bewertet.
    • Wichtigste Ergebnisse: Alle drei transienten Transfektionsmethoden zeigten ein hohes Maß an Proteinexpression, wobei die höchste Ausbeute mit der Polyethylenimin-Methode erzielt wurde.

  2. Studie: „Engineering a stable CHO cell line for the expression of a MERS-coronavirus vaccine antigen“ (2018)

    • Ziel: Herstellung eines MERS-Coronavirus-Antigens in CHO-Zellen zur Verwendung als zukünftiger Impfstoffkandidat.
    • Methodik: CHO-Zellen wurden mit einem Plasmid transfiziert, das für das MERS-Coronavirus-Antigen kodiert, und mittels Geneticin für eine stabile Expression selektiert. Die Proteinexpression wurde mittels ELISA und Western Blot bewertet.
    • Wichtigste Ergebnisse: Die stabile CHO-Zelllinie zeigte über mehrere Passagen hinweg ein hohes Maß an Proteinexpression und Stabilität.

  3. Studie: „Zytotoxische Wirkung von Fettsäuren aus antarktischen Makroalgen auf das Wachstum menschlicher Brustkrebszellen“ (2018)

    • Zweck: Verwendung von CHO-Zellen als Kontrolle zur Bewertung der Toxizität von Krebsmedikamenten gegenüber normalen Zellen.
    • Methodik: CHO-Zellen wurden kultiviert und mit Fettsäuren aus antarktischen Makroalgen behandelt; die Zellviabilität wurde mittels MTT-Assay bewertet.
    • Wichtigste Ergebnisse: Fettsäuren aus antarktischen Makroalgen zeigten keine zytotoxischen Wirkungen auf CHO-Zellen, was auf eine potenzielle Verwendung als Krebsmedikament mit Selektivität für Krebszellen hindeutet.

  4. Studie: „Das Ausschalten des Caspase-7-Gens verbessert die Expression von rekombinantem Protein in der CHO-Zelllinie durch den Zellzyklusstillstand in der G2/M-Phase“ (2022)

    • Ziel: Genetische Manipulation von CHO-Zellen zur Verbesserung der Expression rekombinanter Proteine.
    • Methodik: Das Caspase-7-Gen wurde in CHO-Zellen mittels CRISPR/Cas9-Technologie ausgeschaltet, und die Proteinexpression wurde mittels Western Blot und Fluoreszenzmikroskopie untersucht.
    • Wichtigste Ergebnisse: Der Knockout des Caspase-7-Gens in CHO-Zellen führte zu einer verbesserten Proteinexpression, wahrscheinlich aufgrund des durch den Verlust von Caspase-7 verursachten Zellzyklusstillstands in der G2/M-Phase.

  5. Studie: „Entwicklung einer CHO-Zelllinie zur stabilen Produktion rekombinanter Antikörper gegen humanes MMP9“ (2015)

    • Ziel: Herstellung monoklonaler Antikörper gegen das humane MMP9-Protein in CHO-Zellen.
    • Methodik: CHO-Zellen wurden mit Plasmiden transfiziert, die für den Antikörper gegen humanes MMP9 kodieren, und mittels Geneticin für eine stabile Expression selektiert. Die Proteinexpression wurde mittels ELISA und Western Blot bewertet.
    • Wichtigste Ergebnisse: Die stabile CHO-Zelllinie zeigte über mehrere Passagen hinweg eine hohe Antikörperexpression und Stabilität, was auf eine potenzielle Verwendung in therapeutischen Anwendungen hinweist, die auf humanes MMP9 abzielen.

Häufig gestellte Fragen zu CHO-Zellen

CHO-Zellen (Chinese Hamster Ovary) sind eine Art von Zelllinie, die aus dem Eierstock des chinesischen Hamsters gewonnen wird. Sie werden in der biologischen und medizinischen Forschung in großem Umfang für verschiedene Zwecke verwendet, u. a. für die Herstellung rekombinanter Proteine, die Untersuchung von Genfunktionen und die Entwicklung von Therapeutika.
CHO-Zellen werden für die Proteinproduktion bevorzugt, da sie in der Lage sind, ähnliche posttranslationale Modifikationen wie menschliche Zellen durchzuführen. Dadurch ist es wahrscheinlicher, dass die von CHO-Zellen produzierten Proteine in Struktur und Funktion den menschlichen Proteinen ähneln, was für therapeutische Anwendungen wichtig ist.
CHO-Zellen eignen sich gut für die Transfektion, d. h. das Einbringen fremder DNA in Zellen, da sie fremde Gene leicht aufnehmen und exprimieren. Dadurch sind sie ideal für Genexpressionsstudien und die Herstellung rekombinanter Proteine.
CHO-Zellen werden häufig für die Produktion von Antikörpern verwendet, da sie so manipuliert werden können, dass sie hohe Mengen an Antikörpern produzieren und menschenähnliche posttranslationale Modifikationen durchführen können, wodurch sichergestellt wird, dass die Antikörper funktional sind und vom menschlichen Immunsystem weniger wahrscheinlich als fremd erkannt werden.
CHO-Zellen sind in der biotechnologischen und pharmazeutischen Forschung von großer Bedeutung, da sie eine Vielzahl von Proteinen exprimieren können, mit der Verarbeitung menschlicher Proteine kompatibel sind und sich in den Produktionsprozessen skalieren lassen, was sie zu einem Eckpfeiler in der Entwicklung von Biopharmazeutika macht.
CHO-Zellen haben sich aufgrund ihrer stabilen Genetik, ihrer einfachen Kultivierung, ihrer hohen Produktivität und ihrer Fähigkeit, menschliche Proteinmodifikationen genau nachzubilden, zu einer zuverlässigen und effizienten Wahl für die Proteinproduktion im industriellen Maßstab entwickelt.
CHO-Zellen produzieren Laktat als Nebenprodukt der anaeroben Glykolyse, einem Stoffwechselweg, der unter sauerstoffarmen Bedingungen Energie liefert oder wenn der Energiebedarf die Kapazität der oxidativen Phosphorylierung übersteigt. Die Laktatproduktion wird auch durch die Stoffwechseltechnik der Zellen beeinflusst, um Wachstum und Produktionsraten zu optimieren.
Zu den Vorteilen von CHO-Zellen gehören ihre Fähigkeit, komplexe posttranslationale Modifikationen durchzuführen, ihre hohe Skalierbarkeit und ihre Robustheit unter verschiedenen Kultivierungsbedingungen. Zu den Nachteilen zählen das Risiko einer viralen Kontamination, die erforderliche komplexe und kostspielige nachgeschaltete Verarbeitung und mögliche Unterschiede zu menschlichen Glykosylierungsmustern.
CHO-Zellen benötigen Glutamin als kritischen Nährstoff für die Energieproduktion, die Biosynthese von Proteinen und Nukleotiden und als Kohlenstoffquelle im TCA-Zyklus, der das Zellwachstum und die Zellerhaltung unterstützt.
CHO-Zellen sind eukaryotisch, können posttranslationale Veränderungen vornehmen und werden für die Produktion komplexer Proteine verwendet. E. coli-Zellen sind prokaryotisch und werden für die einfachere, ertragreiche Proteinproduktion verwendet, verfügen aber nicht über die Maschinen für fortgeschrittene posttranslationale Modifikationen.
HEK 293-Zellen sind menschliche embryonale Nierenzellen, die für ihre hohe Transfektionseffizienz und menschenähnliche Proteinverarbeitung bekannt sind, während CHO-Zellen aus Hamster-Ovarialzellen gewonnen werden und für ihr robustes Wachstum und ihre Skalierbarkeit in der Proteinproduktion bekannt sind.
CHO-Zellen benötigen für optimales Wachstum und Produktivität häufig Serum in ihrem Wachstumsmedium, das die notwendigen Hormone, Wachstumsfaktoren und Nährstoffe liefert.
CHO-Zellen können rekombinant hergestellt werden, d. h. sie wurden gentechnisch so verändert, dass sie fremde Gene exprimieren, was sie zu einem wichtigen Instrument bei der Herstellung rekombinanter Proteine für therapeutische Zwecke macht.
Ja, CHO-Zellen können so manipuliert werden, dass sie hohe Mengen an Antikörpern absondern, was sie zur ersten Wahl für die Produktion therapeutischer monoklonaler Antikörper macht.
Unter anaeroben Bedingungen oder wenn der Energiebedarf die Kapazität der mitochondrialen oxidativen Phosphorylierung übersteigt, wandeln die Zellen Pyruvat in Laktat um, so dass die Glykolyse weiterhin ATP und NAD produzieren kann.

Literaturverzeichnis

  1. Reinhart, D. et al., Bioprozessierung von rekombinantem CHO-K1, CHO-DG44 und CHO-S: CHO-Expressionswirte begünstigen entweder die mAb-Produktion oder die Biomasse-Synthese. Biotechnology Journal, 2019. 14(3): S. 1700686.
  2. Pan, X. et al., Metabolische Charakterisierung einer Phase der CHO-Zellvergrößerung in Fed-Batch-Kulturen. Angewandte Mikrobiologie und Biotechnologie, 2017. 101: S. 8101–8313.
  3. Turilova, V.I., T.S. Goryachaya und T.K. Yakovleva, Chinesische Hamster-Ovarialzelllinie DXB-11: chromosomale Instabilität und Karyotyp-Heterogenität. Molekulare Zytogenetik, 2021, 14(1): S. 1–12.
  4. Hunter, M. et al., Optimierung der Proteinexpression in Säugetierzellen. Current Protocols in Protein Science, 2019. 95(1): S. e77.
  5. Nyon, M.P. et al., Entwicklung einer stabilen CHO-Zelllinie für die Expression eines MERS-Coronavirus-Impfstoffantigens. Vaccine, 2018. 36(14): S. 1853–1862.
  6. Pacheco, B.S. et al., Zytotoxische Wirkung von Fettsäuren aus antarktischen Makroalgen auf das Wachstum menschlicher Brustkrebszellen. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2018. 6: S. 185.
  7. Ryu, J. et al., Entwicklung einer CHO-Zelllinie zur stabilen Produktion von rekombinanten Antikörpern gegen humanes MMP9. BMC Biotechnology, 2022. 22(1): S. 8.

 

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