CHO-K1-Zellen: Ein Grundnahrungsmittel in biotechnologischen Forschungsanwendungen
CHO-K1-Zellen sind ein Derivat der CHO-Zelllinie (Chinese Hamster Ovary). Sie werden in der industriellen Biotechnologie in großem Umfang zur Herstellung von Biopharmazeutika und anderen rekombinanten Proteinen verwendet. Außerdem wird die CHO-K1-Zelllinie auch in der toxikologischen Forschung eingesetzt. Forscher manipulieren diese Zellen genetisch, um die Glykosylierung zu verbessern, die Apoptose zu verringern und die Gesamtproduktivität zu steigern.
In diesem Artikel erfahren Sie fast alles Wissenswerte über die CHO-K1-Zelllinie, das Ihnen die Arbeit mit ihr erleichtern kann. Im Einzelnen geht es um Folgendes:
- Herkunft und allgemeine Merkmale: CHO-K1-Zellen
- CHO-K1-Zelllinie: Informationen zur Kultivierung
- Vorteile und Beschränkungen von CHO-K1-Zellen
- Anwendungen der CHO-K1-Zelllinie in der Forschung
- CHO-K1-Zellen: Veröffentlichungen in der Forschung
- Ressourcen für CHO-K1-Zelllinie: Protokolle, Videos, und mehr
1.herkunft und allgemeine Merkmale: CHO-K1-Zellen
Die allgemeinen Merkmale und der Ursprung einer Zelllinie bestimmen ihre Verwendung in der Forschung. In diesem Abschnitt erfahren Sie mehr über den Ursprung und die Eigenschaften der berühmten CHO-K1-Zelllinie. Sie werden wissen: Woher stammt die CHO-K1-Zelle? Wie groß sind CHO-K1-Zellen? Was ist die vollständige Form der CHO-K1-Zelllinie? Wie sieht die Morphologie der CHO-K1-Zellen aus?
- CHO-K1 oder Chinese Hamster Ovary Zelllinie K1 ist ein Subklon der elterlichen CHO-Zellen, die 1957 aus der Biopsie eines erwachsenen weiblichen Ovars des chinesischen Hamsters gewonnen wurden. Die ursprüngliche Zelllinie wurde von T.T. Puck und Kollegen an der University of Colorado Medical School, Denver, USA, entwickelt [1].
- Die CHO-K1-Zelllinie weist eine epithelähnliche Morphologie auf.
- Der Durchmesser der CHO-K1-Zellen liegt bei etwa 0,001 Millimetern. Interessanterweise sind die Zellen anfangs groß, werden aber mit der Zeit immer kleiner.
- Das CHO-K1-Genom besteht aus einer ähnlichen Anzahl von Chromosomen wie menschliche Zellen. Sie haben einen diploiden Karyotyp und weisen nur wenige Chromosomenanomalien auf.
CHO-K1 vs. CHO-S-Zelllinie
Beide Zelllinien sind CHO-Derivate. Sie unterscheiden sich in der Art und Weise, wie diese Zellen wachsen und sich vermehren. CHO-S-Zellen sind an das Wachstum in Kulturen angepasst, während CHO-K1 genetisch so manipuliert werden kann, dass sie adhärente und Suspensionszellen produziert.
2.cHO-K1-Zelllinie: Informationen zur Kultivierung
Die CHO-K1-Zelllinie ist in der industriellen Biotechnologieforschung weit verbreitet. Es handelt sich um leicht zu pflegende Zelllinien. Wenn Sie die wichtigsten Punkte zur Kultivierung von CHO-K1-Zellen kennen, können Sie sie leicht handhaben. Dieser Abschnitt soll Ihnen dabei helfen: Sind CHO-K1-Zellen adhärent? Wie lang ist die Verdopplungszeit von CHO-K1-Zellen? Welche Medien werden für die CHO-Zellkultur verwendet? Wie hoch ist die CHO-K1-Aussaatdichte?
Wichtige Punkte für die Kultivierung von CHO-K1-Zellen
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Verdopplungszeit der Population: |
Die CHO-K1-Verdopplungszeit beträgt etwa 22 Stunden. |
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Adhärent oder in Suspension: |
CHO-K1-Zellen sind adhärent. Sie können jedoch genetisch so verändert werden, dass sie zu CHO-K1-Suspensionszellen werden. |
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Aussaatdichte: |
Die CHO-K1-Aussaatdichte beträgt 1 x104 Zellen/cm2. Bei dieser Dichte können die Zellen in etwa 6 Tagen eine konfluente Schicht bilden. Für adhärente Zellen werden die Zellen mit 1 x PBS gespült und 8 bis 10 Minuten bei Raumtemperatur inkubiert. Die dissoziierten Zellen werden in frisches Medium gegeben und zentrifugiert. Die geernteten Zellen werden resuspendiert und zum Wachstum in einen neuen Kolben gegeben. |
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Wachstumsmedium: |
Zur Kultivierung von CHO-K1-Zellen wird Ham's F12-Wachstumsmedium verwendet, das mit 10 % FBS, 1,0 mM stabilem Glutamin, 1,0 mM Natriumpyruvat und 1,1 g/L NaHCO3 ergänzt ist. Die Medien sollten 2 bis 3 Mal pro Woche ausgetauscht werden. |
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Wachstumsbedingungen: |
CHO-K1-Kulturen werden in einem befeuchteten 37°C-Inkubator mit 5% CO2-Zufuhr gehalten. |
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Lagerung: |
Gefrorene CHO-K1-Zellen werden bei einer Temperatur unter -150°C oder in der Dampfphase von flüssigem Stickstoff gelagert. |
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Einfrierverfahren und Medium: |
Für das Einfrieren von CHO-K1-Zellen werden CM-1- oder CM-ACF-Gefriermedien verwendet. Zum Einfrieren von CHO-K1-Zellen wird ein langsamer Gefrierprozess verwendet, der einen allmählichen Temperaturabfall von 1 °C ermöglicht. |
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Auftauprozess: |
Eingefrorene CHO-K1-Zellen werden in einem 37 °C warmen Wasserbad gehalten, bis ein kleiner Eisklumpen übrig bleibt. Aufgetaute Zellen werden mit frischem Kulturmedium versetzt und in den neuen Kolben mit Kulturmedium in einer Dichte von 5 x104 Zellen/cm2 gegossen. Es dauert fast 24 bis 48 Stunden, bis die Zellen angemessen wiederbelebt sind. |
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Biosicherheitsstufe: |
CHO-K1-Kulturen werden in Labors der Biosicherheitsstufe 1 gehandhabt und gepflegt. |
3.vorteile und Beschränkungen von CHO-K1-Zellen
CHO-K1 ist ein unschätzbares Forschungsinstrument. Ihre einzigartige Kombination von Vorteilen und Einschränkungen unterscheidet sie von anderen Zelllinien. In diesem Abschnitt werden einige Vor- und Nachteile der CHO-K1-Zelllinie erörtert.
Vorteile
Zu den wichtigsten Vorteilen der CHO-K1-Zelllinie gehören:
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Transfektionseignung |
CHO-K1-Zellen werden häufig für Transfektionsstudien verwendet. Sie können durch verschiedene physikalische und chemische Verfahren transient und stabil transfiziert werden. Aufgrund ihrer hohen Transfektionsfähigkeit werden CHO-K1-Zellen in großem Umfang zur Herstellung rekombinanter Proteine und anderer biopharmazeutischer Produkte eingesetzt. |
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Schnelle Wachstumsrate und einfache Kultivierung |
Die Verdopplungszeit von CHO-K1-Zellen beträgt nur 22 Stunden. Sie haben daher eine hohe Wachstumsrate und sind ideal für die industrielle Biotechnologie geeignet. Durch die Anpassung an die Suspension von CHO-K1-Zellen eignen sie sich außerdem für die Herstellung großer Mengen von Biopharmazeutika. Außerdem sind sie in Labors leicht zu kultivieren und zu pflegen und erfordern keine schwierigen Kultivierungsbedingungen und -verfahren. |
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Geringe Häufigkeit von Chromosomenanomalien |
CHO-K1 ist ein gut charakterisiertes und etabliertes Modellsystem. Das CHO-K1-Genom ist stabil und weist nur wenige Chromosomenanomalien auf. Daher sind sie ideale Wirte für die Produktion rekombinanter Proteine. |
Beschränkungen
Im Folgenden sind einige Einschränkungen der CHO-K1-Zelllinie aufgeführt:
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Nicht-menschlicher Ursprung |
Obwohl CHO-K1-Zellen in der Lage sind, menschenähnliche Glykosylierungsmuster auszuführen, sind sie nicht menschlichen Ursprungs. Dies könnte bei der Untersuchung hochgradig humanspezifischer Zellprozesse und der Immunogenität von therapeutischen Wirkstoffen ein Problem darstellen. |
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Heterogenität |
CHO-K1-Zellen können innerhalb ein und derselben Population leicht unterschiedliche genetische Merkmale aufweisen, was zu genetischer Heterogenität führt. Dies kann sich auf die Zellfunktionen auswirken und zu Schwankungen in der Proteinexpression führen, was die Reproduzierbarkeit der Versuchsergebnisse beeinträchtigen kann. |
4.anwendungen der CHO-K1-Zelllinie in der Forschung
Die CHO-K1-Zelllinie hat zahlreiche Anwendungen in der industriellen Biotechnologie und der toxikologischen Forschung. Im Folgenden werden einige spezifische Anwendungen erörtert.
- Rekombinante Proteinproduktion: CHO-K1-Zellen sind unschätzbare Forschungswerkzeuge für die Herstellung rekombinanter Proteine, einschließlich Antikörper, therapeutischer Proteine und Enzyme. Ihre hohe Wachstumsrate und die einfachen Kultivierungsbedingungen tragen dazu bei, große Mengen rekombinanter Proteine mit korrekter Faltung und Glykosylierung herzustellen. In einer von Kritika Gupta durchgeführten Studie wurden CHO-K1-Zellen verwendet und stabil transfiziert, um einen rekombinanten monoklonalen Antikörper gegen Tumornekrosefaktor-alpha (TNF-α) herzustellen [2]. Die Produktion von CHO-K1-Antikörpern ist recht zuverlässig und bequem. Forscher modifizieren diese Zellen auch, um die Produktion von CHO-K1-Antikörpern zu verbessern. So wurden in einer Studie CHO-K1-Zellen genetisch manipuliert, um Antikörper mit einem hohen Anteil an a-fucosylierten Fc-gebundenen N-Glykanen zu produzieren, was für ihre Effektorfunktion wichtig ist [3].
- Toxikologische Forschung: Die CHO-K1-Zelle wird häufig für die Entdeckung von Medikamenten und für Screening-Tests verwendet. Sie können eingesetzt werden, um die Toxizität und Wirksamkeit potenzieller Arzneimittel zu bewerten. Außerdem verwenden Forscher CHO-K1-Zellen, um Wechselwirkungen zwischen Medikamenten und Zielorganen zu untersuchen und den Medikamentenstoffwechsel zu erforschen. Es wurden mehrere Studien durchgeführt, um die möglichen therapeutischen Wirkungen von Pflanzenextrakten, Verbindungen, Nanopartikeln, therapeutischen Proteinen und anderen Wirkstoffen unter Verwendung der CHO-K1-Zelllinie zu bewerten. Eine ähnliche Studie wurde im Jahr 2022 durchgeführt, in der Forscher das zytotoxische Potenzial von flavonoidreichen Pflanzenextrakten in CHO-K1-Zellen maßen [4]. Ebenso wurde in einer von Ryan Deweese und Kollegen durchgeführten Forschungsstudie die Zytotoxizität von Extrakten aus Baptisia australis, Trifolium pratense und Rubus idaeus auf CHO-K1-Zellen des chinesischen Hamster-Eiesacks untersucht [5].
5.cHO-K1-Zellen: Forschungspublikationen
Im Folgenden finden Sie einige interessante Forschungspublikationen über CHO-K1-Zellen.
In dieser in Molecular Biology Reports (2023) veröffentlichten Studie wurden die positiven Auswirkungen der Überexpression des SIRT6-Gens auf die Lebensfähigkeit von CHO-K1-Zellen und die Expression von Antikörpern beschrieben.
Diese Veröffentlichung ist im Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers (2021) erschienen. Die Forschungsergebnisse zeigen das Potenzial von CRISPR-Cas13d zur genetischen Veränderung von CHO-K1-Zellen für eine verbesserte Antikörperproduktion hinsichtlich Qualität und Quantität.
Dieser Forschungsartikel aus Nature Scientific Reports (2018) schlägt Maltose als vielversprechende Energiequelle für die Kultivierung von CHO-K1-Zellen in einem proteinfreien Medium vor, um die Produktion rekombinanter monoklonaler Antikörper zu verbessern.
In dieser Studie im Indonesian Journal of Cancer Chemoprevention (2018) wurden CHO-K1-Zellen verwendet, um die potenziellen zytotoxischen und antigenotoxischen Wirkungen von ethanolischem Extrakt aus schwarzem Pfeffer allein und in Kombination mit Doxorubicin zu bewerten.
Diese Forschungsarbeit wurde 2019 in The Nucleus veröffentlicht. Darin bewerteten Forscher das zytotoxische und genotoxische Potenzial von Silbernanopartikeln in der CHO-K1-Zelllinie.
6.ressourcen für CHO-K1-Zelllinie: Protokolle, Videos und mehr
CHO-K1 ist eine bekannte Zelllinie. Die verfügbaren Ressourcen mit CHO-K1-Kultivierungs- und Transfektionsprotokollen sind hier aufgeführt.
- CHO-K1-Transfektion: Dieser Link beschreibt das CHO-K1 Transfektionsprotokoll. Es handelt sich um eine Schritt-für-Schritt-Anleitung für die Transfektion von Plasmid-DNA in CHO-K1-Zellen mit dem Lipofectamine LTX-Reagenz.
- CHO-K1-Transfektionstutorial: In diesem Video wird das Verfahren der transienten CHO-K1-Transfektion im Detail erklärt.
Hier finden Sie einige Ressourcen, die das Zellkulturprotokoll für CHO-K1-Zellen beschreiben.
- CHO-K1-Zellen: Dieser Website-Link enthält nützliche Informationen über CHO-K1-Zellen, einschließlich CHO-K1-Medienrezept, Subkultivierung und Auftauprotokoll.
Referenzen
- Gamper, N., J.D. Stockand, und M.S. Shapiro, The use of Chinese hamster ovary (CHO) cells in the study of ion channels. J Pharmacol Toxicol Methods, 2005. 51(3): p. 177-85.
- Gupta, K., et al., A Stable CHO K1 Cell line for producing recombinant monoclonal antibody against TNF-α. Molekulare Biotechnologie, 2021. 63(9): p. 828-839.
- Popp, O., et al. Development of a pre-glycoengineered CHO-K1 host cell line for the expression of antibodies with enhanced Fc mediated effector function. in MAbs. 2018. Taylor & Francis.
- Kurchatova, M., et al., Cytotoxicity of Flavonoid-Containing Plant Extracts towards the CHO Cell Line: a Comparative Study. Cell and Tissue Biology, 2022. 16(1): p. 80-85.
- Deweese, R., et al., Cytotoxic Effects of Trifolium pratense, Baptisia australis, and Rubus idaeus Extracts on CHO-K1 Cells. GSC Advanced Research and Reviews, 2021. 8(1): p. 128-139.