CHO šūnas bioprodukcijā: Lietojumi un inovācijas

CHO šūnu līnija, kas iegūta no Ķīnas kāmja olnīcām, ir spēcīga medicīnas un bioloģijas pētniecībā, un tai ir plašs pielietojuma spektrs. Šī zīdītāju šūnu līnija piedāvā neierobežotas iespējas, sākot no rekombinantu proteīnu ražošanas līdz gēnu ekspresijai, toksicitātes skrīningam, uztura un ģenētiskajiem pētījumiem.

Mūsu rakstā iedziļināsimies aizraujošajā CHO šūnu pasaulē, pētot, kā šīs šūnas ir revolucionizējušas biofarmācijas pētniecību un pavērušas ceļu dzīvību glābjošām terapijām. Esiet gatavi atklāt vareno CHO šūnu noslēpumus un uzzināt, kā tās veicina revolucionārus sasniegumus medicīnā un ne tikai! Jūs uzzināsiet visu, kas jums jāzina pirms darba uzsākšanas, tostarp:

Kas ir CHO šūnu līnija?

Kopš 1957. gada, kad Theodore T. Puck izveidoja Ķīnas kāmja olnīcu šūnas (CHO), tās ir kļuvušas par bioloģisko un medicīnisko pētījumu pamatu, pateicoties to ātrai augšanai un lielai olbaltumvielu ražošanai. Šīs epitēlija šūnas, kas iegūtas no Ķīnas kāmja olnīcām, plaši izmanto bioloģiskajā ražošanā, ģenētikā, toksicitātes pārbaudēs, uztura un gēnu ekspresijas pētījumos.

CHO šūnas var ražot olbaltumvielas ar post-translācijas modifikācijām (PTM), kas ir līdzīgas tām, kuras sastopamas cilvēkiem. Tām trūkst arī prolīna sintēzes un tās neekspresē epidermālā augšanas faktora receptoru (EGFR), tāpēc tās ir ideāli piemērotas dažādu EGFR mutāciju izpētei.

Bioprodukcijā CHO šūnas plaši izmanto monoklonālo antivielu, rekombinantu proteīnu un vakcīnu ražošanai. Ir apstiprināta vairāk nekā 60 terapeitisko proteīnu ražošana, izmantojot CHO šūnas, un to izmantošana turpina paplašināties. Mūsu rakstā aplūkotas CHO šūnu ievērojamās īpašības un daudzveidīgais pielietojums, uzsverot to izšķirošo lomu biomedicīnas un ne tikai biomedicīnas attīstības veicināšanā. Esiet gatavi iepazīt aizraujošo CHO šūnu pasauli un atklāt to nepārspējamo potenciālu biomedicīnas pētniecībā!

CHO šūnas: Biofarmaceitiskās rūpniecības mērķis rekombinanto olbaltumvielu ražošanā

Biotehnoloģiju nozarē Ķīnas kāmja olnīcu (CHO) šūnas bieži izmanto biofarmaceitisko produktu, piemēram, monoklonālo antivielu, rekombinantu proteīnu un vakcīnu, ražošanai.

Lai gan jūs par to nezināt, Ķīnas kāmja olnīcu (CHO) šūnas var būt vainīgas, ja jums kādreiz ir veikta monoklonālo antivielu terapija. Šīs pielāgojamās šūnas bieži izmanto biofarmācijas nozarē, lai ražotu rekombinantus proteīnus, ko izmanto biomedicīnas pētījumos, diagnostikā un dažādās terapijās. Uz olbaltumvielām balstītas terapijas, ko sauc par monoklonālām antivielām (mAbs), izmanto dažādu slimību, piemēram, vēža, autoimūno slimību un infekcijas slimību ārstēšanai. Tā kā CHO šūnās tiek veiktas post-translācijas modifikācijas, kas ir līdzīgas cilvēka šūnās veiktajām modifikācijām, tās bieži izmanto mAbs izgatavošanai. Šīs modifikācijas ir nepieciešamas, lai šīs terapijas zāles darbotos pareizi.

Gēnu inženierijas ceļā radītās olbaltumvielas sauc par rekombinantām olbaltumvielām. Tos var izmantot ne tikai kā pētniecības reaģentus, bet arī kā terapijas un diagnostikas līdzekļus. Tā kā CHO šūnās var veikt posttranslācijas modifikācijas un tām ir sarežģītas glikozilācijas, kas līdzinās cilvēka šūnās sastopamajām, tās ir īpaši piemērotas rekombinantu proteīnu izgatavošanai, jo ātri aug, tām ir augsta proteīnu ekspresija un tās spēj ekspresēt lielu proteīnu daudzumu. CHO šūnu līnija, kuras ražība ir no 3 līdz 10 gramiem no litra kultūras, ir izšķiroša biofarmaceitisko produktu ražošanā, jo tā ir nepārspējami piemērota terapeitisko proteīnu masveida ražošanai. CHO šūnas tagad ir būtiska mūsdienu biomedicīnas sastāvdaļa, pateicoties ģenētiskajai optimizācijai, kas palielina to spēju ģenerēt lielu daudzumu rekombinantu proteīnu.

Vakcīnas ir biofarmaceitiskie produkti, ko izmanto vīrusu un baktēriju izraisītu infekciju novēršanai un ārstēšanai. Vakcīnas pret COVID-19 ir vienas no tām, kas izgatavotas, izmantojot CHO šūnas. Zinātnieki ir radījuši vairākas metodes, tostarp gēnu inženierijas, barotņu optimizācijas un procesu izstrādes, lai uzlabotu CHO šūnu veiktspēju biofarmaceitisko preparātu ražošanā. Šo metožu rezultātā ir izveidotas augstas ražības un zemu izmaksu kultūras sistēmas biofarmaceitisko preparātu ražošanai, izmantojot CHO šūnas. CHO šūnu plašais pielietojuma spektrs ietver:

Farmaceitiskās ražošanas uzņēmums.

CHO šūnas biofarmācijas produktu ražošanā

CHO šūnas tiek izmantotas dažādu bioterapeitisko līdzekļu, tostarp rekombinantu proteīnu un monoklonālo antivielu, ražošanai, ko izmanto tādu slimību ārstēšanā kā vēzis, autoimūnie traucējumi un infekcijas slimības. CHO šūnas biofarmaceitisko preparātu ražošanā galvenokārt tiek izmantotas tāpēc, ka tās spēj veikt post-translācijas modifikācijas, kas ir līdzīgas cilvēka šūnām, padarot tās par ideālu zīdītāju saimniekorganismu ar cilvēkiem saderīgu terapeitisko proteīnu ražošanai. Vispusīga izpratne par CHO saimnieka šūnu proteīnu profiliem un saimnieka šūnu proteīnu ELISA metožu ieviešana ir būtiska, lai nodrošinātu CHO šūnu sistēmās ražoto biofarmaceitisko līdzekļu tīrību un drošību. Rezultātā CHO šūnas ir nostiprinājušas savu pozīciju kā daudzfunkcionāla platforma biotehnoloģiju nozarē.

CHO šūnu antivielu ražošanas sasniegumi

CHO šūnas plaši izmanto monoklonālo antivielu ražošanā, kas ir revolucionizējušas biomedicīnas nozari, nodrošinot mērķtiecīgu terapiju dažādu slimību ārstēšanai. CHO šūnas ir kļuvušas par stūrakmeni rekombinantu antivielu ekspresijā un proteīnu terapiju ražošanā, jo tās spēj pareizi locīt, montēt un modificēt cilvēka olbaltumvielas. CHO šūnu antivielu ražošana ir attīstījusies, pilnveidojot šūnu kultūru metodes un CHO šūnu inženieriju, kā rezultātā ir iegūtas augstas kvalitātes CHO šūnas, kas ir ļoti svarīgas biofarmaceitisko preparātu izstrādē. Lai optimizētu CHO šūnu sistēmas antivielu ražošanas efektivitātes paaugstināšanai, ir izmantotas visaptverošas biotehnoloģijas pieejas, tostarp DNS tehnoloģija un sarežģītas šūnu kultūras metodes.

Molekulārā bioloģija un CHO šūnu inženierija

Molekulārās bioloģijas metožu apvienošana ar CHO šūnu kultivēšanu ir ļāvusi izveidot transgēnās CHO šūnu līnijas un manipulēt ar Ķīnas kāmja šūnu mutantiem, lai iegūtu vēlamās īpašības. Šie sasniegumi šūnu inženierijā un DNS tehnoloģijā ir veicinājuši CHO šūnu izstrādi, kas spēj ražot specifiskus rekombinantus proteīnus ar augstu efektivitāti. Eikariotisko šūnu kultūru, tostarp CHO un HeLa šūnu, pieejas izpēte ir veicinājusi labāku izpratni par šūnu mehānismiem un zīdītāju šūnu kultūru optimizāciju terapeitisko proteīnu ražošanai.

Bet tas vēl nav viss! CHO šūnām ir arī citi aizraujoši pielietojumi biomedicīniskajos pētījumos, tostarp:

Toksicitātes skrīnings: CHO šūnas izmanto, lai novērtētu zāļu, tostarp pretvēža un pretvīrusu terapeitisko līdzekļu, toksicitāti. Piemēram, kādā pētījumā tika pētīta no Antarktikas mikroaļģēm iegūtu taukskābju pretkrūts vēzi specifiskā aktivitāte, izmantojot CHO kā kontroles šūnu līniju.
Gēnu ekspresija: CHO šūnas tiek izmantotas stabilai un pārejošai gēnu ekspresijai gēnu funkciju pētījumiem vai mērķtiecīgai olbaltumvielu ražošanai. Gēnu rediģēšanas rīkus izmanto, lai CHO šūnu līnijās izstrādātu gēnu iejaukšanas un izslēgšanas modeļus.

CHO šūnu pētniecības nākotnes perspektīvas

Pašlaik CHO šūnu sistēmu pētniecībā un attīstībā galvenā uzmanība tiek pievērsta šo šūnu efektivitātes un daudzpusības uzlabošanai biofarmaceitisko produktu ražošanā. Tā kā CHO šūnas joprojām ir rekombinantu olbaltumvielu terapijas līderpozīcijā, to loma medicīnā un biotehnoloģijā nākotnē ir nozīmīga, solot jaunus sasniegumus antivielu izstrādē un dzīvību glābjošu ārstēšanas līdzekļu ražošanā.

Uzziniet, kādas priekšrocības sniedz varenās CHO šūnas

Šeit ir uzskaitītas dažas galvenās CHO šūnu līnijas priekšrocības, kas padara to par pievilcīgu pētniecības instrumentu.

Viegla kultivēšana: CHO šūnu līnijas kultivēšanas procedūras un apstākļi nav izvēlīgi. Šīs šūnas ir izturīgas un spēj panest dažādas temperatūras un pH izmaiņas. Tādējādi tās ir ideāli piemērotas liela mēroga kultivēšanai.
Post-translācijas modifikācijas: Šīs šūnas ir līdzīgas cilvēka šūnām un spēj radīt līdzīgas post-translācijas modifikācijas. Tādējādi CHO šūnas var izmantot, lai ražotu bioloģiski saderīgus bioloģiskus produktus ar lielisku farmaceitisko aktivitāti.
Augsta produktivitāte: CHO šūnas tiek plaši izmantotas rekombinantu proteīnu ražošanai ar augstu ražību. CHO šūnu līnijas ģenētiskās optimizācijas rezultātā ir iegūti aptuveni 3-10 g olbaltumvielu uz litru kultūras.
Gēnu ekspresija: CHO šūnas ir viegli transfektējamas, tāpēc tās bieži izmanto pārejošiem un stabiliem ekspresijas pētījumiem. Turklāt, izmantojot CHO šūnu līniju, tiek izmantoti daudzi ģenētiskie instrumenti, lai izstrādātu gēnu iejaukšanas un izslēgšanas modeļus.
Valdības apstiprinājumi: CHO šūnas ir izmantotas gandrīz 50 ASV un ES apstiprinātās bioterapeitiskās zālēs.
Zema uzņēmība pret vīrusiem: Hāmju izcelsmes dēļ ir samazināts cilvēka vīrusu izplatīšanās risks, tādējādi samazinot ražošanas zudumus un palielinot bioloģisko drošību.

CHO šūnu galvenās īpašības

Morfoloģija: CHO šūnām piemīt epitēlijšūnām līdzīgs izskats ar iegarenu un fibroblastiem līdzīgu formu. Tās ir salipušas un parasti aug monoslāņos.
Šūnu izmērs: CHO šūnu vidējais diametrs ir 12-14 μm.
Genoms un plojīdija: CHO šūnas ir aneuploīdas, tām ir 21 hromosoma, kas atšķiras no Ķīnas kāmjiem raksturīgā euploīdu hromosomu skaita. CHO šūnu kariotipam ir raksturīgi vairāki strukturāli pārkārtojumi, tostarp daļēja 2. hromosomas un X hromosomas materiāla zudums.

CHO šūnu mikroskopiskie attēli: pie augstas koncentrācijas (pa kreisi) un pie aptuveni 50% koncentrācijas (pa labi).

CHO un CHO-K1 šūnu līnijas salīdzinājums

Kopš 1956. gada, kad tika ziņots par oriģinālo CHO šūnu līniju, dažādiem mērķiem ir radītas daudzas šūnu līnijas variācijas. CHO-K1 tika radīta no viena CHO šūnu klona 1957. gadā, un CHO-DXB11 (pazīstama arī kā CHO-DUKX) vēlāk tika radīta, izmantojot mutagenēzi ar etilmetānsulfonātu. Tomēr to lietderība bija ierobežota, jo mutagenizējot tās spēja atjaunot DHFR aktivitāti. Vēlāk CHO šūnas mutagēnizēja ar gamma starojumu, lai iegūtu CHO-DG44, kurā abas DHFR alēles tika pilnībā likvidētas. Šiem DHFR deficīta celmiem augšanai nepieciešams glicīns, hipoksantīns un timidīns, un tos plaši izmanto rūpnieciskai proteīnu ražošanai. Kopš tā laika ir kļuvušas populāras arī citas selekcijas sistēmas, un ir pierādīts, ka tādas saimniekšūnas kā CHO-K1, CHO-S un CHO-Pro mīnus ražo lielu daudzumu proteīnu. Ģenētiskās nestabilitātes dēļ šīs šūnu līnijas bieži vien kultivē suspensijas kultūru bioreaktoros bez dzīvnieku komponentiem vai ķīmiski definētās barotnēs. Tika apspriesta arī CHO šūnu ģenētikas un klonu atvasināšanas sarežģītība.

Atklājiet atklājumus ar mūsu CHO šūnām

Desmit padomi CHO šūnu kultivēšanai

CHO šūnu līnija ir viegli kultivējama šūnu līnija, kurai nav nepieciešama liela apkope.
CHO šūnu populācijas dubultošanās laiks ir 14-17 stundas.
CHO šūnas ir adherentas un aug kā monoslāņi, vai arī tās var pielāgot augšanai suspensijā.
CHO šūnas subkultivējiet 80-90 % koncentrācijā, izmantojot Accutase.
CHO šūnas izsējiet ar šūnu blīvumu 1 x¹⁰⁴ šūnas/cm2 , lai aptuveni 4 dienās iegūtu saplūstošu monoslāni.
Optimālai kultivēšanai izmantojiet 50:50 DMEM un Hama F12 maisījumu, kas papildināts ar 5 % FBS un L-glutamīnu.
Augšanas barotni atjauno 2-3 reizes nedēļā.
Kultivējiet CHO šūnas mitrinātā inkubatorā ar 5 % CO2 gāzi 37 °C temperatūrā.
Uzglabāt CHO šūnas šķidrā slāpekļa tvaika vai šķidrā fāzē (-196°C).
CHO šūnu līnijas apstrādei un kultivēšanai ievērojiet 1. bioloģiskās drošības līmeņa vadlīnijas.

Protokoli, videomateriāli un jaunākās publikācijas par CHO šūnām

Šeit ir daži lieliski resursi, ko izmantot, lai uzzinātu par CHO šūnu līnijas kultivēšanu un uzturēšanu.

Plašs šūnu kultūru protokols par CHO šūnām: Šī saite palīdzēs jums uzzināt visu par CHO šūnu subkulturēšanu un transfekciju.
CHO šūnas: Šī vietne sniegs pamatinformāciju par CHO šūnu līniju, tostarp par šūnu sadalīšanu, uzglabāšanu, sasaldēšanu un atkausēšanu utt.
CHO šūnu atkausēšana: Šajā videoklipā parādīts paraugprotokols saldētu CHO šūnu atkausēšanai.

CHO šūnu līnijas transfekcijas protokoli

CHO šūnas ir ļoti piemērotas gan īslaicīgai, gan stabilai gēnu transfekcijai. Šeit ir daži resursi, kas sniedz noderīgu informāciju par CHO šūnu līniju transfekcijas protokoliem.

CHO šūnu transfekcija: Šajā publicētajā rakstā sniegts pārejas transfekcijas protokols CHO šūnu līnijai, izmantojot lineāro polietilēneimīnu (PEI).
CHO šūnu transfekcijas metodes: Šajā rakstā skaidrotas dažādas stratēģijas CHO šūnu līniju efektīvai transfekcijai, izmantojot dažādus transfekcijas reaģentus.
CHO šūnu pārejoša transfekcija: Šajā videoklipā, izmantojot ilustrācijas, izskaidroti pamatjēdzieni par pārejošas ekspresijas pētījumiem CHO šūnās.

430,00 €*

Saturs: 1.5 milliliter

Cenas bez nodokļiem un piegādes izmaksām

cryovial

Produkta numurs: 603479

Interesantas pētniecības publikācijas, kurās izmantotas CHO šūnas

Turpmāk ir apkopoti dažādi pētījumi, kuros izmantotas CHO šūnas:

Pētījums: "Ātra, augstas produktivitātes SARS-CoV-2 smailes ektodomēna pilna garuma ražošana, izmantojot pārejošu gēnu ekspresiju CHO šūnās" (2021)
- Mērķis: Ekspressēt SARS-CoV-2 smailes ektodomēnu CHO šūnās, izmantojot trīs pārejas transfekcijas metodes, lai nodrošinātu augstu produktivitāti.
- Metodoloģija: CHO šūnas tika transficētas ar plazmīdām, kas kodē SARS-CoV-2 smailes ektodomēnu pilnā garumā, izmantojot trīs pārejas transfekcijas metodes. Olbaltumvielu ekspresiju novērtēja, izmantojot ELISA un Western blot.
- Galvenie secinājumi: Visas trīs transientālās transfekcijas metodes uzrādīja augstu olbaltumvielu ekspresijas līmeni, un visaugstākais iznākums tika iegūts ar polietilēnimīna metodi.
Pētījums: pētījums: "Stabilas CHO šūnu līnijas izveide MERS koronavīrusa vakcīnas antigēna ekspresijai" (2018)
- Mērķis: CHO šūnās producēt MERS-koronavīrusa antigēnu, lai to izmantotu kā nākotnes vakcīnas kandidātu.
- Metodoloģija: CHO šūnas tika transficētas ar plazmīdu, kas kodē MERS-koronavīrusa antigēnu, un atlasītas stabilai ekspresijai, izmantojot ģenetīnu. Olbaltumvielu ekspresiju novērtēja, izmantojot ELISA un Western blot.
- Galvenie secinājumi: Stabila CHO šūnu līnija uzrādīja augstu olbaltumvielu ekspresijas līmeni un stabilitāti vairākkārtēju pasāžu laikā.
Pētījums: pētījums: "Antarktikas makroaļģu taukskābju citotoksiskā aktivitāte attiecībā uz cilvēka krūts vēža šūnu augšanu" (2018)
- Mērķis: izmantot CHO šūnas kā kontroli, lai novērtētu pretvēža līdzekļu toksicitāti pret normālām šūnām.
- Metodoloģija: CHO šūnas tika kultivētas un apstrādātas ar taukskābēm no Antarktikas makroaļģēm, un šūnu dzīvotspēja tika novērtēta, izmantojot MTT testu.
- Galvenie secinājumi: Antarktisko makroaļģu taukskābes neuzrādīja citotoksisku iedarbību uz CHO šūnām, kas liecina par to, ka tās var izmantot kā pretvēža aģentu ar selektivitāti pret vēža šūnām.
Pētījums: "Kaspāzes-7 gēna izslēgšana uzlabo rekombinantā proteīna ekspresiju CHO šūnu līnijā, izraisot šūnu cikla apstāšanos G2/M fāzē" (2022)
- Mērķis: ģenētiski manipulēt CHO šūnas, lai uzlabotu rekombinantu proteīnu ekspresiju.
- Metodoloģija: Izmantojot CRISPR/Cas9 tehnoloģiju, CHO šūnās tika nokautēts kaspāzes-7 gēns, un olbaltumvielu ekspresija tika novērtēta, izmantojot Western blot un fluorescences mikroskopiju.
- Galvenie secinājumi: Kaspāzes-7 gēna nojaukšana CHO šūnās uzlaboja proteīnu ekspresiju, iespējams, G2/M fāzes šūnu cikla apstāšanās dēļ, ko izraisa kaspāzes-7 zudums.
Pētījums: "CHO šūnu līnijas izveide stabilai rekombinantu antivielu pret cilvēka MMP9 ražošanai" (2015)
- Mērķis: CHO šūnās ražot monoklonālās antivielas pret cilvēka MMP9 proteīnu.
- Metodoloģija: CHO šūnas tika transficētas ar plazmīdām, kas kodē antivielu pret cilvēka MMP9, un atlasītas stabilai ekspresijai, izmantojot ģenetīnu. Olbaltumvielu ekspresiju novērtēja, izmantojot ELISA un Western blot.
- Galvenie secinājumi: Rezultāti: Stabila CHO šūnu līnija uzrādīja augstu antivielas ekspresijas līmeni un stabilitāti vairākkārtējas pasāžas laikā, kas liecina par potenciālu izmantošanu terapeitiskiem lietojumiem, kas vērsti pret cilvēka MMP9.

Biežāk uzdotie jautājumi par CHO šūnām

Atsauces

Reinhart, D., et al., Bioprocessing of Recombinant CHO-K1, CHO-DG44, and CHO-S: CHO ekspresijas saimniekorganizatori veicina vai nu mAb ražošanu, vai biomasas sintēzi. Biotechnology journal, 2019. 14(3): p. 1700686.
Pan, X., et al., Metaboliskā raksturojums CHO šūnu lieluma palielināšanas fāzē barotās sērijveida kultūrās. Lietišķā mikrobioloģija un biotehnoloģija, 2017. 101: p. 8101-8313.
Turilova, V.I., T.S. Goryachaya, and T.K. Yakovleva, Chinese hamster ovary cell line DXB-11: chromosomal instability and kariotype heterogeneity. Molecular Cytogenetics, 2021, 14(1): p. 1-12.
Hunter, M., et al., proteīnu ekspresijas optimizācija zīdītāju šūnās. Current protocols in protein science, 2019. 95(1): p. e77.
Nyon, M.P., et al., Engineering a stable CHO cell line for a expression of a MERS-coronavirus vaccine antigen. Vaccine, 2018. 36(14): p. 1853-1862.
Pacheco, B.S., et al., Cytotoxic activity of fatty acids from Antarctic macroalgae on the growth of human breast cancer cells. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2018. 6: p. 185.
Ryu, J., et al., CHO šūnu līnijas izstrāde stabilai rekombinantu antivielu pret cilvēka MMP9 ražošanai. BMC biotechnology, 2022. 22(1): p. 8.