CHO rakud biotootmises: Rakendused ja uuendused

Hiina hamstri munasarjast saadudCHO-rakuliin on tänu oma laiale kasutusvaldkonnale meditsiiniliste ja bioloogiliste uuringute vallas võimas. See imetajate rakuliin pakub lõputuid võimalusi, alates rekombinantsete valkude tootmisest kuni geeniekspressiooni, toksilisuse sõelumise, toitumise ja geneetiliste uuringuteni.

Meie artikkel süveneb CHO-rakkude põnevasse maailma, uurides, kuidas need rakud on revolutsiooniliselt muutnud biofarmatseutilisi teadusuuringuid ja sillutanud teed elupäästvatele ravimeetoditele. Olge valmis avama võimsate CHO-rakkude saladusi ja avastage, kuidas need aitavad kaasa murrangulistele edusammudele meditsiinis ja mujalgi! Saate teada kõik, mida peate teadma enne alustamist, sealhulgas:

Mis on CHO rakuliin?

Alates nende loomisest 1957. aastal Theodore T. Pucki poolt on Hiina hamstri munarakud (CHO) tänu nende kiirele kasvule ja suurele valgutoodangule muutunud bioloogiliste ja meditsiiniliste uuringute põhitegevuseks. Neid Hiina hamstri munasarjast saadud epiteelirakke kasutatakse laialdaselt biotootmises, geneetikas, toksilisuse sõeluuringutes, toitumis- ja geeniekspressiooni uuringutes.

CHO rakud suudavad toota valke, mille translatsioonijärgsed modifikatsioonid (PTM) on sarnased inimestel esinevate modifikatsioonidega. Samuti on neil puudulik proliini süntees ja nad ei ekspresseeri epidermise kasvufaktori retseptorit (EGFR), mistõttu on nad ideaalsed erinevate EGFR-mutatsioonide uurimiseks.

Biotootmises kasutatakse CHO rakke laialdaselt monoklonaalsete antikehade, rekombinantsete valkude ja vaktsiinide tootmiseks. CHO-rakkude abil on heaks kiidetud üle 60 terapeutilise valgu tootmine ja nende kasutamine laieneb jätkuvalt. Meie artiklis vaadeldakse CHO-rakkude märkimisväärseid omadusi ja mitmekesiseid rakendusi, rõhutades nende olulist rolli biomeditsiini ja muude valdkondade arengu edendamisel. Olge valmis uurima CHO-rakkude põnevat maailma ja avastama nende võrratut potentsiaali biomeditsiinilistes uuringutes!

CHO rakud: Biofarmatseutilise tööstuse valik rekombinantsete valkude tootmiseks

Biotehnoloogiatööstuses kasutatakse sageli Hiina hamstermunarakkude (CHO) rakke selliste biofarmatseutiliste ravimite nagu monoklonaalsete antikehade, rekombinantsete valkude ja vaktsiinide tootmiseks.

Kuigi te ei pruugi sellest teadlik olla, võivad Hiina hamstri munasarjade (CHO) rakud olla süüdi, kui olete kunagi läbinud monokloonsete antikehade ravi. Neid kohanemisvõimelisi rakke kasutatakse sageli biofarmatööstuses rekombinantsete valkude tootmiseks, mida kasutatakse biomeditsiinilistes uuringutes, diagnostikas ja mitmesugustes ravimeetodites. Valgupõhiseid ravimeid, mida nimetatakse monoklonaalseteks antikehadeks (mAbs), kasutatakse mitmesuguste haiguste, näiteks vähi, autoimmuunhaiguste ja nakkushaiguste raviks. Kuna nad teevad translatsioonijärgseid modifikatsioone, mis sarnanevad inimrakkudes toimuvatele modifikatsioonidele, kasutatakse CHO rakke sageli mAbide valmistamiseks. Need modifikatsioonid on vajalikud, et need ravimid saaksid korralikult toimida.

Geenitehnoloogia abil loodud valke nimetatakse rekombinantseteks valkudeks. Lisaks sellele, et need on uurimisreaktiivid, saab neid kasutada ka raviks ja diagnostikaks. Kuna CHO-rakud võivad läbida translatsioonijärgseid modifikatsioone ja neil on keerulised glükosüülimoodustised, mis sarnanevad inimrakkudes esinevatele, sobivad nad eriti hästi rekombinantsete valkude valmistamiseks, sest nad kasvavad kiiresti, ekspresseerivad valke kiiresti ja suudavad ekspresseerida suuri valkukoguseid. CHO rakuliin on tänu oma võrratule võimekusele toota massiliselt terapeutilisi valke, mille saagis ulatub 3 kuni 10 grammi liitri kultuuri kohta ja mis muudab biofarmaatsiatööstust. CHO rakud on nüüdseks tänapäeva biomeditsiini oluline osa tänu geneetilisele optimeerimisele, mis suurendab nende võimet toota suuri koguseid rekombinantseid valke.

Vaktsiinid on biofarmatseutilised ravimid, mida kasutatakse viiruste ja bakterite põhjustatud infektsioonide ennetamiseks ja raviks. COVID-19-vaktsiinid kuuluvad CHO-rakkude abil valmistatud vaktsiinide hulka. Teadlased on loonud mitmeid tehnikaid, sealhulgas geenitehnoloogiat, keskkonna optimeerimist ja protsessiarendust, et suurendada CHO-rakkude jõudlust biofarmatseutiliste ravimite tootmisel. Nende tehnikate tulemusena on loodud kõrge tootlikkusega ja odavaid kultuurisüsteeme biofarmatseutiliste ravimite tootmiseks CHO-rakkude abil. CHO-rakkude lai kasutusala hõlmab järgmist:

Farmaatsiatööstuse tootmisüksus.

CHO-rakud biofarmatseutilises tootmises

CHO rakke kasutatakse mitmesuguste bioteraapiliste ravimite, sealhulgas rekombinantsete valkude ja monoklonaalsete antikehade tootmiseks, mida kasutatakse selliste haiguste nagu vähk, autoimmuunhaigused ja nakkushaigused raviks. CHO-rakkude kasutuselevõtt biofarmatseutilistes ravimites on suuresti tingitud nende võimest teha translatsioonijärgseid modifikatsioone sarnaselt inimrakkudega, mis teeb neist ideaalsed imetajate peremeesorganismid inimesele sobivate terapeutiliste valkude tootmiseks. CHO rakkude peremeesvalkude profiilide põhjalik tundmine ja peremeesraku valkude ELISA-tehnika rakendamine on CHO rakusüsteemides toodetud biofarmatseutiliste ravimite puhtuse ja ohutuse tagamisel hädavajalik. Selle tulemusena on CHO rakud kindlustanud oma positsiooni multifunktsionaalse platvormina biotehnoloogiatööstuses.

Edusammud CHO rakupõhises antikehade tootmises

CHO rakke kasutatakse laialdaselt monoklonaalsete antikehade tootmisel, mis on erinevate haiguste sihipärase ravi võimaldamisega biomeditsiini valdkonnas revolutsiooni teinud. CHO-rakkudest on saanud rekombinantsete antikehade ekspressiooni ja valkteraapiate tootmise nurgakivi, kuna nad suudavad inimvalke õigesti voltida, kokku panna ja modifitseerida. CHO-rakkude antikehade tootmine on arenenud rakukultuuritehnika ja CHO-rakkude inseneri täiustamisega, mis on viinud kvaliteetsete CHO-rakkude väljatöötamiseni, mis on bioloogiliste ravimite väljatöötamisel võtmetähtsusega. CHO rakusüsteemide optimeerimiseks on rakendatud põhjalikke biotehnoloogilisi lähenemisviise, sealhulgas DNA-tehnoloogiat ja keerukaid rakukultuurimeetodeid, et suurendada antikehade tootmise tõhusust.

Molekulaarbioloogia ja CHO-rakkude muundamine

Molekulaarbioloogiliste meetodite ühendamine CHO-rakkude kasvatamisega on viinud transgeensete CHO-rakkude liinide loomiseni ja Hiina hamstrirakkude mutantide manipuleerimiseni soovitud tunnuste saavutamiseks. Need edusammud rakutehnoloogias ja DNA-tehnoloogias on hõlbustanud selliste CHO-rakkude väljatöötamist, mis on võimelised tootma spetsiifilisi rekombinantseid valke suure tõhususega. Eukarüootiliste rakkude, sealhulgas CHO- ja HeLa-rakkude kasvatamise meetodite uurimine on aidanud kaasa rakumehhanismide paremale mõistmisele ja imetajate rakukultuuride optimeerimisele terapeutiliste valkude tootmiseks.

Kuid see pole veel kõik! CHO-rakkudel on biomeditsiinilistes uuringutes ka muid põnevaid rakendusi, sealhulgas:

Toksilisuse skriining: CHO rakke kasutatakse ravimite, sealhulgas vähivastaste ja viirusevastaste raviainete toksilisuse hindamiseks. Näiteks uuriti ühes uuringus rinnavähivastast rinnanäärmevähile omast aktiivsust, kasutades CHO rakuliini kontrollrakkudena.
Geeniekspressioon: CHO rakke kasutatakse geenide stabiilseks ja ajutiseks ekspressiooniks geenifunktsiooni uuringutes või sihipärase valgu tootmiseks. Geenide redigeerimise vahendeid kasutatakse geenide knock-in ja knock-out mudelite väljatöötamiseks CHO rakuliinides.

CHO rakkude uurimise tulevikuperspektiivid

CHO-rakkude süsteemide käimasolevad uuringud ja arendus on suunatud nende rakkude tõhususe ja mitmekülgsuse suurendamisele biofarmatseutilise tootmise valdkonnas. Kuna CHO rakud on jätkuvalt rekombinantsete valkudega seotud ravimite esirinnas, on nende roll meditsiinis ja biotehnoloogias tulevikus märkimisväärne, mis tõotab uusi edusamme antikehade arendamisel ja elupäästvate ravimeetodite tootmisel.

Avastage võimsate CHO-rakkude eelised

Siin on mõned CHO rakuliini peamised eelised, mis muudavad selle atraktiivseks uurimisvahendiks.

Lihtne kasvatamine: CHO rakuliini kultiveerimisprotseduurid ja -tingimused ei ole keerulised. Need rakud on vastupidavad ja taluvad erinevaid temperatuuri ja pH muutusi. Seega sobivad nad ideaalselt suuremahuliseks kasvatamiseks.
Translatsioonijärgsed modifikatsioonid: Need rakud on sarnased inimrakkudega ja suudavad toota sarnaseid translatsioonijärgseid modifikatsioone. Seega saab CHO rakke kasutada suurepärase farmatseutilise aktiivsusega bioloogiliste toodete tootmiseks.
Kõrge tootlikkus: CHO rakke kasutatakse laialdaselt rekombinantsete valkude suure saagise tootmiseks. CHO rakuliini geneetiline optimeerimine on andnud tulemuseks ligikaudu 3-10 grammi valku ühe liitri kultuuri kohta.
Geeni ekspressioon: CHO rakke on lihtne transfekteerida; seetõttu kasutatakse neid sageli transientse ja stabiilse ekspressiooni uuringuteks. Lisaks kasutatakse mitmeid geneetilisi vahendeid geenide knock-in ja knock-out mudelite väljatöötamiseks, kasutades CHO rakuliini.
Riiklikud kinnitused: CHO rakke on kasutatud peaaegu 50 USAs ja ELis heakskiidetud bioteraapias.
Madal viiruse vastuvõtlikkus: Hamstri päritolu tõttu on inimviiruste leviku oht väiksem, mis vähendab tootmiskadusid ja suurendab bioloogilist ohutust.

CHO rakkude peamised omadused

Morfoloogia: CHO-rakkudel on epiteelirakkude sarnane välimus, mis on pikliku ja fibroblastilaadse kujuga. Nad on kleepuvad ja kasvavad tavaliselt monokihina.
Rakkude suurus: CHO-rakkude keskmine läbimõõt on 12-14 μm.
Genoom ja ploidsus: CHO rakud on aneuploidsed, omades 21 kromosoomi, mis erineb hiina hamstril esinevast euploidsest kromosoomide arvust. CHO-rakkude karyotüüpi iseloomustavad mitmed struktuurilised ümberkorraldused, sealhulgas 2. kromosoomi ja X-materjali osaline kadumine.

CHO-rakkude mikroskoopilised pildid: kõrge konfluentsuse juures (vasakul) ja umbes 50% konfluentsuse juures (paremal).

CHO Vs CHO-K1 rakuliini võrdlus

Alates esialgse CHO rakuliini loomisest 1956. aastal on loodud mitmeid rakuliini variante erinevatel eesmärkidel. CHO-K1 genereeriti 1957. aastal CHO-rakkude ühest kloonist ja CHO-DXB11 (tuntud ka kui CHO-DUKX) loodi hiljem mutageneesi teel etüülmetaansulfonaadiga. Nende kasutatavus oli siiski piiratud nende võime tõttu pöörduda mutageenimisel tagasi DHFR-i aktiivsuseks. Hiljem mutageenistati CHO rakke gammakiirgusega, et toota CHO-DG44, milles mõlemad DHFR-alleelid olid täielikult elimineeritud. Need DHFR-puudulikud tüved vajavad kasvuks glütsiini, hüpoksantiini ja tümidiini ning neid kasutatakse laialdaselt tööstuslike valkude tootmiseks. Pärast seda on populaarseks saanud teised selektsioonisüsteemid ning on näidatud, et sellised peremeesrakud nagu CHO-K1, CHO-S ja CHO-Pro minus toodavad suurel hulgal valke. Geneetilise ebastabiilsuse tõttu kasvatatakse neid rakuliine sageli loomsetest komponentidest vabas või keemiliselt määratletud keskkonnas suspensioonikultuuri bioreaktorites. Arutati ka CHO rakkude geneetika ja kloonide tuletamise keerukust.

Avage läbimurded meie CHO rakkudega

Kümme nõuannet CHO rakkude kasvatamiseks

CHO rakuliin on vähese hooldusega rakuliin, mida on lihtne kasvatada.
CHO-rakkudel on kiire populatsiooni kahekordistumise aeg 14-17 tundi.
CHO rakud on adherentsed ja kasvavad monokihtidena või neid saab kohandada suspensioonis kasvatamiseks.
CHO rakke subkultiveeritakse 80-90% konfluentsuse juures, kasutades Accutase'i.
Külvata CHO rakud 1 x¹⁰⁴ rakku/cm2 rakutiheduse juures, et saada konfluentne monokihi umbes 4 päeva jooksul.
Optimaalseks kasvatamiseks kasutage 50:50 DMEM ja Ham's F12 segu, millele on lisatud 5% FBS ja L-glutamiini.
Uuendage kasvukeskkonda 2-3 korda nädalas.
CHO rakke kultiveeritakse niisutatud inkubaatoris, millele on lisatud 5% CO2 gaasi 37°C juures.
CHO rakke säilitatakse vedela lämmastiku aurufaasis või vedelas faasis (-196°C).
Järgige CHO rakuliini käitlemisel ja kasvatamisel bioloogilise ohutuse 1. taseme juhendit.

CHO rakkude protokollid, videod ja hiljutised publikatsioonid

Siin on mõned suurepärased ressursid, mida uurida CHO rakuliini kasvatamise ja hooldamise kohta.

Põhjalik rakukultuuriprotokoll CHO-rakkude kohta: See link aitab teil õppida kõike CHO-rakkude subkultiveerimise ja transfektsiooni kohta.
CHO rakud: See sait annab põhilist teavet rakukultuuri kohta CHO rakuliini kohta, sealhulgas rakkude jagamine, säilitamine, külmutamine ja sulatamine jne.
CHO-rakkude sulatamine: See video näitab näidisprotokolli külmutatud CHO-rakkude sulatamiseks.

CHO rakuliini transfektsiooni protokollid

CHO rakud sobivad hästi nii transfektsiooniks kui ka geenide stabiilseks transfektsiooniks. Siin on mõned allikad, mis annavad kasulikku teavet CHO rakuliini transfektsiooniprotokollide kohta.

CHO rakkude transfektsioon: Selles avaldatud artiklis on esitatud CHO rakuliini transientse transfektsiooni protokoll, milles kasutatakse lineaarset polüetüleenimiini (PEI).
CHO-rakkude transfektsioonimeetodid: Selles artiklis selgitatakse erinevaid strateegiaid CHO-rakuliinide tõhusaks transfektsiooniks, kasutades erinevaid transfektsioonireagente.
CHO-rakkude transfektsioon: Selles videos selgitatakse illustratsioonide abil põhimõisteid CHO-rakkudes tehtavate transientse ekspressiooni uuringute kohta.

430,00 €*

Sisu: 1.5 milliliter

Hinnad ilma maksudeta pluss saatmiskulud

cryovial

Toote number: 603479

Huvitavad CHO rakke kasutavad teaduspublikatsioonid

Järgnevalt on esitatud kokkuvõtted erinevatest uuringutest, milles on kasutatud CHO rakke:

Uuring: "SARS-CoV-2 täispika ektodomeeni kiire ja suure tootlikkusega tootmine CHO rakkudes transitiivse geeniekspressiooni abil" (2021)
- Eesmärk: Ekspresseerida SARS-CoV-2 spike ektodomeeni CHO rakkudes, kasutades kolme transientse transfektsiooni meetodit suure tootlikkuse saavutamiseks.
- Metoodika: CHO rakke transfekteeriti plasmiididega, mis kodeerivad täispikkuses SARS-CoV-2 spike ektodomeeni, kasutades kolme transientse transfektsiooni meetodit. Valgu ekspressiooni hinnati ELISA ja Western blot'i abil.
- Peamised tulemused: Kõik kolm transientse transfektsiooni meetodit näitasid valgu kõrget ekspressiooni taset, kusjuures suurim saagis saadi polüetüleenimiini meetodiga.
Uuring: "Stabiilse CHO rakuliini väljatöötamine MERS-koronaviiruse vaktsiini antigeeni ekspresseerimiseks" (2018)
- Eesmärk: MERS-koronaviiruse antigeeni tootmine CHO-rakkudes kasutamiseks tulevase vaktsiinikandidaadina.
- Metoodika: CHO rakud transfekteeriti MERS-koronaviiruse antigeeni kodeeriva plasmiidiga ja selekteeriti stabiilse ekspressiooni saavutamiseks geneetikumiga. Valgu ekspressiooni hinnati ELISA ja Western blot'i abil.
- Peamised tulemused: Stabiilne CHO rakuliin näitas valgu kõrget ekspressiooni taset ja stabiilsust mitme läbimise ajal.
Uuring: "Antarktika makrovetikate rasvhapete tsütotoksiline aktiivsus inimese rinnavähirakkude kasvule" (2018)
- Eesmärk: kasutada CHO rakke kontrollina, et hinnata vähivastaste ainete toksilisust normaalsete rakkude suhtes.
- Metoodika: CHO rakke kasvatati ja töödeldi Antarktika makrovetikatest saadud rasvhapetega ning rakkude elujõulisust hinnati MTT-testiga.
- Peamised tulemused: Antarktika makrovetikatest saadud rasvhapped ei avaldanud CHO-rakkudele tsütotoksilist mõju, mis viitab potentsiaalsele kasutamisele vähivastase ainena, mis on selektiivne vähirakkude suhtes.
Uuring: "Kaspaas-7 geeni nokkimine parandab rekombinantse valgu ekspressiooni CHO rakuliinis läbi rakutsükli peatumise G2/M faasis" (2022)
- Eesmärk: CHO-rakkude geneetiline manipuleerimine, et parandada rekombinantsete valkude ekspressiooni.
- Metoodika: CHO rakkudes löödi välja kaspaas-7 geen, kasutades CRISPR/Cas9 tehnoloogiat, ning valgu ekspressiooni hinnati Western bloti ja fluorestsentsmikroskoopia abil.
- Peamised tulemused: Kaspase-7 geeni välja lülitamine CHO rakkudes tõi kaasa valgu parema ekspressiooni, mis on tõenäoliselt tingitud kaspase-7 kaotusest tingitud G2/M faasi rakutsükli peatumisest.
Uuring: "CHO rakuliini arendamine inimese MMP9 vastaste rekombinantsete antikehade stabiilseks tootmiseks" (2015)
- Eesmärk: toota CHO rakkudes monoklonaalseid antikehi inimese MMP9 valgu vastu.
- Metoodika: CHO rakud transfekteeriti inimese MMP9 vastast antikeha kodeerivate plasmiididega ja selekteeriti stabiilseks ekspressiooniks, kasutades geneetilistiini. Valgu ekspressiooni hinnati ELISA ja Western bloti abil.
- Peamised tulemused: Stabiilne CHO rakuliin näitas kõrget antikeha ekspressiooni ja stabiilsust mitme läbimise ajal, mis viitab potentsiaalsele kasutamisele inimese MMP9-le suunatud terapeutilistes rakendustes.

Korduma kippuvad küsimused CHO rakkude kohta

Viited

Reinhart, D., et al., Bioprocessing of Recombinant CHO-K1, CHO-DG44, and CHO-S: CHO ekspressioonihostid, mis soodustavad kas mAb tootmise või biomassi sünteesi. Biotechnology journal, 2019. 14(3): p. 1700686.
Pan, X., et al., CHO-rakkude suuruse suurendamise faasi metaboolne iseloomustus toidetud partiikultuurides. Applied microbiology and biotechnology, 2017. 101: p. 8101-8313.
Turilova, V.I., T.S. Goryachaya ja T.K. Yakovleva, Hiina hamstri munasarjade rakuliin DXB-11: kromosoomiline ebastabiilsus ja karyotüübi heterogeensus. Molecular Cytogenetics, 2021, 14(1): p. 1-12.
Hunter, M., et al., Valkude ekspressiooni optimeerimine imetajarakkudes. Current protocols in protein science, 2019. 95(1): p. e77.
Nyon, M.P., et al., Stabiilse CHO rakuliini väljatöötamine MERS-koronaviiruse vaktsiini antigeeni ekspressiooniks. Vaccine, 2018. 36(14): p. 1853-1862.
Pacheco, B.S., et al., Antarktika makrovetikate rasvhapete tsütotoksiline aktiivsus inimese rinnavähirakkude kasvule. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2018. 6: p. 185.
Ryu, J., et al., CHO rakuliini arendamine inimese MMP9 vastaste rekombinantsete antikehade stabiilseks tootmiseks. BMC biotechnology, 2022. 22(1): p. 8.