CHO-K1細胞：バイオテクノロジー研究応用の定番

CHO-K1細胞はチャイニーズハムスター卵巣（CHO）細胞株の誘導体である。CHO-K1細胞株は、チャイニーズハムスター卵巣（CHO）細胞株の誘導体であり、工業バイオテクノロジーにおいて生物薬剤やその他の組換えタンパク質の生産に広く使用されている。その上、CHO-K1細胞株は毒物学研究にも用いられている。研究者はこれらの細胞を遺伝子操作して、糖鎖形成を改善し、アポトーシスを減らし、全体的な生産性を高めている。

この記事では、CHO-K1細胞株に関する貴重な知識をほぼすべて紹介し、CHO-K1細胞株を用いた研究を容易にする手助けをする。具体的には以下のような内容である：

起源と一般的特徴CHO-K1細胞
CHO-K1細胞株：培養に関する情報
CHO-K1細胞の利点と限界
CHO-K1細胞株の研究への応用
CHO-K1細胞研究論文
CHO-K1細胞株のリソース：プロトコル、ビデオ、その他

1.起源と一般的特徴CHO-K1細胞

細胞株の一般的な特徴と起源は、研究での使用を決定します。このセクションでは、有名なCHO-K1細胞株の起源と特徴について学びます。あなたは知ることになる： CHO-K1細胞はどこから来たのか？CHO-K1細胞の大きさは？CHO-K1細胞株の完全な形は？CHO-K1細胞の形態は？

CHO-K1またはチャイニーズハムスター卵巣細胞株K1は、1957年にチャイニーズハムスターの雌成虫の卵巣の生検から生まれた親CHO細胞のサブクローンです。オリジナルの細胞株は、米国デンバーのコロラド大学医学部のT.T. Puckらによって開発された[1]。
CHO-K1細胞株は上皮様形態を示す。
CHO-K1細胞の直径は約0.001ミリメートルである。興味深いことに、CHO-K1細胞は最初は大きいのだが、時間の経過とともに小さくなる。
CHO-K1ゲノムはヒト細胞と同程度の染色体数で構成されている。二倍体の核型を持ち、染色体異常は少ない。

CHO-K1とCHO-S細胞株の比較

どちらの細胞株もCHO由来である。これらの細胞は増殖の仕方が異なる。CHO-S細胞は培養での増殖に適応しているのに対し、CHO-K1は遺伝子操作により接着細胞や懸濁細胞を生産することができる。

医薬品製造における浮遊培養。

2.CHO-K1細胞株培養情報

CHO-K1細胞株は、産業バイオテクノロジー研究で広く使用されている。維持が容易な細胞株です。CHO-K1細胞培養のキーポイントを知ることで、簡単にCHO-K1細胞を培養することができます。このセクションは、あなたの学習の助けとなるでしょう：CHO-K1細胞は接着性か？CHO-K1細胞の倍加時間は？CHO細胞培養にはどのような培地が使用されますか？CHO-K1細胞の播種密度とは？

CHO-K1細胞培養のポイント

細胞倍加時間：	CHO-K1の倍加時間は約22時間です。
接着または懸濁：	CHO-K1細胞は接着性である。しかし、CHO-K1懸濁細胞になるように遺伝子改変することもできる。
播種密度	CHO-K1の播種密度は1 x¹⁰⁴cells^/cm2である。この密度では、細胞は約6日でコンフルエント層を作ることができる。接着細胞の場合、細胞を1×PBSで洗浄し、周囲温度で8～10分間インキュベートする。解離した細胞を新鮮な培地に加え、遠心する。回収した細胞は再懸濁し、新しいフラスコに流し込んで増殖させる。
増殖培地：	CHO-K1細胞の培養には、10％FBS、1.0mM安定グルタミン、1.0mMピルビン酸ナトリウム、および1.1g/L NaHCO3を添加したハムF12増殖培地を用いる。培地は週に2～3回交換する。
増殖条件	CHO-K1培養は、5％CO2供給下、37℃の加湿インキュベーター内で行う。
保存：	凍結したCHO-K1細胞は、-150℃以下または液体窒素の気相中で保存する。
凍結プロセスと培地	CHO-K1細胞の凍結には、CM-1またはCM-ACF凍結培地を使用する。CHO-K1細胞の凍結には、1℃ずつ徐々に温度を下げる緩慢凍結法を用いる。
解凍プロセス：	凍結したCHO-K1細胞は、小さな氷の塊が残るまで37℃のウォーターバスに保つ。解凍した細胞に新鮮な培地を加え、培地の入った新しいフラスコに5 x¹⁰⁴cells^/cm2の密度で流し込む。細胞が適切に復活するには、ほぼ24～48時間かかる。
バイオセーフティーレベル	CHO-K1培養物は、バイオセーフティーレベル1の実験室で取り扱われ、維持されている。

浮遊培養中のCHO-K1細胞。接着細胞が10%未満のもの（左）と、凝集しているもの（右）。

3.CHO-K1細胞の利点と限界

CHO-K1は貴重な研究ツールである。その利点と限界のユニークな組み合わせは、他の細胞株とは一線を画している。このセクションでは、CHO-K1細胞株の長所と短所についていくつか述べている。

長所

CHO-K1細胞株の主な長所は以下の通りである：

トランスフェクションの容易さ	CHO-K1細胞はトランスフェクション研究に広く用いられている。CHO-K1細胞は、様々な物理的・化学的手順により、一過性かつ安定的にトランスフェクションすることができる。CHO-K1細胞は、その高いトランスフェクション適合性により、組換えタンパク質やその他のバイオ医薬品の生産に広く用いられている。
速い増殖速度と容易な培養	CHO-K1細胞の倍加時間はわずか22時間であるため、増殖速度が速く、工業的バイオテクノロジーの使用に理想的である。さらに、CHO-K1懸濁液の適応性は、バイオ医薬品の大量生産に有用である。その上、実験室での培養や維持が容易で、難しい培養条件や手順を必要としない。
染色体異常の頻度が低い	CHO-K1はよく特性化され、確立されたモデル系である。CHO-K1ゲノムは安定しており、染色体異常は少ない。したがって、組換えタンパク質の生産に理想的な宿主である。

制限事項

CHO-K1細胞株の限界は以下の通りである：

非ヒト由来	CHO-K1細胞はヒトに似たグリコシル化パターンを実行する能力を持っているが、非ヒト由来である。このことは、高度にヒト特異的な細胞プロセスや治療薬の免疫原性を研究する際に懸念されるかもしれない。
不均一性	CHO-K1細胞は、同一集団内でわずかに異なる遺伝的特徴を示すことがあり、その結果、遺伝的不均一性が生じる。これは細胞機能に影響を与え、タンパク質発現レベルのばらつきを引き起こし、実験結果の再現性に影響を与える可能性がある。

4.研究におけるCHO-K1細胞株の応用

CHO-K1細胞株は、産業バイオテクノロジーおよび毒性学研究において数多くの用途がある。ここでは、具体的なものをいくつか取り上げた。

組換えタンパク質の生産 CHO-K1細胞は、抗体、治療用タンパク質、酵素などの組換えタンパク質を生産するための貴重な研究ツールである。その高い増殖速度と容易な培養条件は、適切なフォールディングとグリコシル化を持つ組換えタンパク質を大量に生産するのに役立っている。例えば、Kritika Guptaが行った研究では、CHO-K1細胞を使用し、安定的にトランスフェクトして腫瘍壊死因子α（TNF-α）に対する組換えモノクローナル抗体を産生した[2]。CHO K1抗体産生は非常に信頼性が高く便利である。研究者たちは、CHO K1抗体産生を改善するために、これらの細胞を改変することも行っている。例えば、CHO-K1細胞を遺伝子操作して、エフェクター機能に重要なa-フコシル化Fc結合N-糖鎖の比率が高い抗体を産生させた研究がある[3]。
毒性研究： CHO-K1細胞は、創薬やスクリーニングのアッセイによく用いられる。CHO-K1細胞は、潜在的な薬剤の毒性と有効性を評価するために使用される。さらに、研究者はCHO-K1細胞を用いて薬物-標的相互作用を調べたり、薬物代謝を研究したりする。CHO-K1細胞株を用いて、植物抽出物、化合物、ナノ粒子、治療用タンパク質、その他の薬剤の治療効果の可能性を評価する研究がいくつか行われている。2022年にも同様の研究が行われ、CHO-K1細胞におけるフラボノイドを豊富に含む植物抽出物の細胞毒性能が測定された[4]。同様に、Ryan Deweeseらが行った研究では、Baptisia australis、Trifolium pratense、Rubus idaeus抽出物のCHO-K1細胞に対する細胞毒性が評価された[5]。

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5.CHO-K1細胞研究発表

CHO-K1細胞に関する興味深い研究発表です。

SIRT6の過剰発現はアポトーシスを緩和し、CHO-K1細胞の細胞生存率とモノクローナル抗体発現を高める

Molecular Biology Reports (2023)に掲載されたこの研究は、SIRT6遺伝子の過剰発現がCHO-K1細胞の生存率と抗体発現に及ぼすポジティブな効果を提唱している。

Cas13dを介した多重遺伝子ターゲティングにより、CHO-K1細胞から産生されるデフコシル化抗体の収量と活性を向上させる

この論文は台湾化工学会誌（2021年）に掲載された。CRISPR-Cas13dを用いたCHO-K1細胞の遺伝子改変による抗体産生の質と量の向上の可能性について述べている。

タンパク質を含まないCHO-K1培養におけるエネルギー源としてのマルトースの応用による組換えモノクローナル抗体産生の改善

Nature Scientific Reports（2018年）のこの研究論文は、タンパク質を含まない培地でCHO-K1細胞を培養し、組換えモノクローナル抗体産生を高めるための有望なエネルギー源として、マルトースを示唆した。

CHO-K1 細胞に対する piper nigrum l. エタノール抽出物およびドキソルビシンとの組み合わせの細胞毒性および抗原毒性を明らかにした。

Indonesian Journal of Cancer Chemoprevention（2018年）に掲載されたこの研究では、CHO-K1細胞を用いて、黒胡椒エタノール抽出物単独およびドキソルビシンとの併用による潜在的な細胞毒性および抗原毒性作用を評価した。

チャイニーズハムスター卵巣細胞株（CHO-K1）細胞における銀ナノ粒子の細胞毒性と遺伝毒性

この研究は2019年にThe Nucleus誌に掲載された。ここで研究者らは、CHO-K1細胞株における銀ナノ粒子の細胞毒性と遺伝毒性を評価した。

6.CHO-K1細胞株のリソース：プロトコル、ビデオ、その他

CHO-K1は有名な細胞株です。CHO-K1の培養とトランスフェクションのプロトコルを特集した利用可能なリソースをここに挙げる。

CHO-K1トランスフェクションこのリンクでは、CHO-K1トランスフェクション・プロトコールについて説明します。Lipofectamine LTX試薬を用いて、プラスミドDNAをCHO-K1細胞にトランスフェクションするためのステップバイステップのガイドです。
CHO-K1トランスフェクションのチュートリアル：このビデオでは、一過性のCHO-K1トランスフェクション手順を詳しく説明します。

CHO-K1細胞の細胞培養プロトコールについて説明したリソースをいくつかご紹介します。

CHO-K1細胞： このウェブサイトのリンクには、CHO-K1培地のレシピ、サブカルチャー、解凍プロトコールなど、CHO-K1細胞に関する有用な情報が含まれています。

参考文献

Gamper, N., J.D. Stockand, and 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.Molecular Biotechnology, 2021.63(9): p. 828-839.
Popp, O., et al.Fcを介したエフェクター機能を強化した抗体発現のための、予め糖鎖工学的に改変されたCHO-K1宿主細胞株の開発。 2018.Taylor & Francis.
Kurchatova, M., et al.,CHO細胞株に対するフラボノイド含有植物エキスの細胞毒性：比較研究。Cell and Tissue Biology, 2022.16(1): p. 80-85.
Deweese, R., et al.,Trifolium pratense, Baptisia australis, and Rubus idaeus Extracts on CHO-K1 Cells.GSC Advanced Research and Reviews, 2021.8(1): p. 128-139.