CHO-K1-cellen: een onmisbaar onderdeel van biotechnologisch onderzoek
CHO-K1-cellen zijn afgeleid van de Chinese hamster ovarium (CHO)-cellijn. Ze worden op grote schaal gebruikt in de industriële biotechnologie voor de productie van biofarmaceutica en andere recombinante eiwitten. Daarnaast wordt de CHO-K1-cellijn ook ingezet in toxicologisch onderzoek. Onderzoekers manipuleren deze cellen genetisch om de glycosylatie te verbeteren, apoptose te verminderen en de algehele productiviteit te verhogen.
- Groeimedium
- Voor het kweken van CHO-K1-cellen wordt Ham's F12-groeimedium gebruikt, aangevuld met 10% FBS, 1,0 mM stabiel glutamine, 1,0 mM natriumpyruvaat en 1,1 g/l NaHCO3. Het medium moet 2 tot 3 keer per week worden ververst.
- Verdubbelingstijd
- De verdubbelingstijd van CHO-K1 is ongeveer 22 uur.
- Groeitype
- CHO-K1-cellen zijn hechtend. Ze kunnen echter genetisch gemodificeerd worden tot CHO-K1-suspensiecellen.
- Bioveiligheidsniveau
- BSL-1
- Verkrijgbaar bij
- Cytion — Bestel CHO-K1
Oorsprong en algemene kenmerken: CHO-K1-cellen
De algemene kenmerken en oorsprong van een cellijn bepalen het gebruik ervan in onderzoek. In dit gedeelte leert u meer over de oorsprong en kenmerken van de beroemde CHO-K1-cellijn. U komt te weten: Waar komt de CHO-K1-cel vandaan? Hoe groot zijn CHO-K1-cellen? Wat is de volledige naam van de CHO-K1-cellijn? Wat is de morfologie van de CHO-K1-cel?
- CHO-K1 of Chinese hamster ovariumcellijn K1 is een subkloon van ouderlijke CHO-cellen die afkomstig zijn van de biopsie van een volwassen vrouwelijk Chinese hamsterovarium in 1957. De oorspronkelijke cellijn werd ontwikkeld door T.T. Puck en collega's aan de University of Colorado Medical School, Denver, VS [1].
- De CHO-K1-cellijn vertoont een epitheelachtige morfologie.
- De diameter van CHO-K1-cellen is ongeveer 0,001 millimeter. Interessant is dat de cellen aanvankelijk groot zijn, maar na verloop van tijd kleiner worden.
- Het CHO-K1-genoom bestaat uit een vergelijkbaar aantal chromosomen als menselijke cellen. Ze hebben diploïde karyotypes en vertonen slechts weinig chromosomale afwijkingen.
CHO-K1 versus CHO-S-cellijn
Beide cellijnen zijn afgeleiden van CHO. Ze verschillen in de manier waarop deze cellen groeien en zich vermenigvuldigen. CHO-S-cellen zijn aangepast om in kweek te groeien, terwijl CHO-K1 genetisch gemanipuleerd kan worden om hechtende en suspensiecellen te produceren.
CHO-K1-cellijn: informatie over het kweken
De CHO-K1-cellijn wordt veel gebruikt in industrieel biotechnologisch onderzoek. Het zijn gemakkelijk te onderhouden cellijnen. Als u de belangrijkste punten van het kweken van CHO-K1-cellen kent, kunt u er gemakkelijker mee werken. Dit gedeelte helpt u bij het leren van: Zijn CHO-K1-cellen hechtend? Wat is de verdubbelingstijd van CHO-K1-cellen? Welk medium wordt gebruikt voor CHO-celkweek? Wat is de bezaaidichtheid van CHO-K1?
Belangrijke punten voor het kweken van CHO-K1-cellen
Verdubbelingstijd van de populatie:
De verdubbelingstijd van CHO-K1 is ongeveer 22 uur.
Hechtend of in suspensie:
CHO-K1-cellen zijn hechtend. Ze kunnen echter genetisch gemodificeerd worden tot CHO-K1-suspensiecellen.
Uitzaaidichtheid:
De bezaaidichtheid van CHO-K1 is 1 x 104 cellen/cm2. Bij deze dichtheid kunnen de cellen in ongeveer 6 dagen een confluente laag vormen. Voor hechtende cellen worden de cellen gespoeld met 1 x PBS en gedurende 8 tot 10 minuten bij kamertemperatuur geïncubeerd. De gedissocieerde cellen worden aan vers medium toegevoegd en gecentrifugeerd. De geoogste cellen worden opnieuw gesuspendeerd en in de nieuwe kolf gegoten voor groei.
Groeimedium:
Voor het kweken van CHO-K1-cellen wordt Ham's F12-groeimedium gebruikt, aangevuld met 10% FBS, 1,0 mM stabiel glutamine, 1,0 mM natriumpyruvaat en 1,1 g/l NaHCO3. Het medium moet 2 tot 3 keer per week worden ververst.
Groeicondities:
CHO-K1-culturen worden bewaard in een bevochtigde incubator bij 37 °C met een CO2-toevoer van 5%.
Opslag:
Ingevroren CHO-K1-cellen worden bewaard bij een temperatuur van minder dan -150 °C of in de dampfase van vloeibare stikstof.
Invriesproces en medium:
Voor het invriezen van CHO-K1-cellen worden CM-1- of CM-ACF-invriesmedia gebruikt. Er wordt een langzaam invriesproces toegepast waarbij de temperatuur geleidelijk met 1 °C daalt.
Ontdooiproces:
Ingevroren CHO-K1-cellen worden in een waterbad van 37 °C bewaard totdat er nog slechts een klein klompje ijs overblijft. Ontdooide cellen worden toegevoegd aan vers kweekmedium en in een nieuwe kolf met kweekmedium gegoten met een dichtheid van 5 x 104 cellen/cm2. Het duurt bijna 24 tot 48 uur voordat de cellen weer goed tot leven komen.
Bioveiligheidsniveau:
CHO-K1-culturen worden behandeld en onderhouden in laboratoria met bioveiligheidsniveau 1.
Voordelen en beperkingen van CHO-K1-cellen
CHO-K1 is een onmisbaar onderzoeksinstrument. De unieke combinatie van voordelen en beperkingen onderscheidt deze celijn van andere cellijnen. In dit hoofdstuk zijn enkele voor- en nadelen van de CHO-K1-cellijn besproken.
Voordelen
De belangrijkste voordelen van de CHO-K1-cellijn zijn onder meer:
Geschiktheid voor transfectie
CHO-K1-cellen worden veel gebruikt in transfectiestudies. Ze kunnen tijdelijk en stabiel worden getransfecteerd via verschillende fysische en chemische procedures. Vanwege hun hoge transfectie-geschiktheid worden CHO-K1-cellen op grote schaal gebruikt voor de productie van recombinante eiwitten en andere biofarmaceutica.
Snelle groeisnelheid en eenvoudige kweek
De verdubbelingstijd van CHO-K1-cellen bedraagt slechts 22 uur, waardoor ze een hoge groeisnelheid hebben en ideaal zijn voor industrieel biotechnologisch gebruik. Bovendien maakt de aanpassing van CHO-K1-suspensies ze geschikt voor de productie van grote hoeveelheden biofarmaceutica. Daarnaast zijn ze gemakkelijk te kweken en te onderhouden in laboratoria en vereisen ze geen moeilijke kweekomstandigheden en -procedures.
Lage frequentie van chromosomale afwijkingen
CHO-K1 is een goed gekarakteriseerd en gevestigd modelsysteem. Het CHO-K1-genoom is stabiel en vertoont slechts weinig chromosomale afwijkingen. Daarom zijn ze ideale gastheren voor de productie van recombinante eiwitten.
Beperkingen
Hier volgen enkele beperkingen van de CHO-K1-cellijn:
Niet-menselijke oorsprong
Hoewel CHO-K1-cellen in staat zijn om mensachtige glycosylatiepatronen uit te voeren, zijn ze van niet-menselijke oorsprong. Dit kan een punt van zorg zijn bij het bestuderen van zeer mensspecifieke celprocessen en de immunogeniciteit van therapeutische middelen.
Heterogeniteit
CHO-K1-cellen kunnen binnen dezelfde populatie licht verschillende genetische kenmerken vertonen, wat leidt tot genetische heterogeniteit. Dit kan de cellulaire functies beïnvloeden en variabiliteit in eiwitexpressieniveaus veroorzaken, wat mogelijk van invloed is op de reproduceerbaarheid van experimentele resultaten.
Toepassingen van de CHO-K1-cellijn in onderzoek
De CHO-K1-cellijn kent talrijke toepassingen in de industriële biotechnologie en het toxicologisch onderzoek. Hier bespreken we enkele specifieke toepassingen.
- Productie van recombinante eiwitten: CHO-K1-cellen zijn onmisbare onderzoeksinstrumenten voor de productie van recombinante eiwitten, waaronder antilichamen, therapeutische eiwitten en enzymen. Hun hoge groeisnelheid en eenvoudige kweekomstandigheden helpen bij het produceren van grote hoeveelheden recombinante eiwitten met de juiste vouwing en glycosylatie. Zo gebruikte Kritika Gupta in een studie CHO-K1-cellen en transfecteerde deze op stabiele wijze om een recombinant monoklonaal antilichaam tegen tumornecrosefactor-alfa (TNF-α) te produceren [2]. De productie van CHO-K1-antilichamen is vrij betrouwbaar en gemakkelijk. Onderzoekers modificeren deze cellen ook om de productie van CHO-K1-antilichamen te verbeteren. Zo werden in een studie CHO-K1-cellen genetisch gemanipuleerd om antilichamen te produceren met hoge verhoudingen van a-gefucosyleerde Fc-gebonden N-glycanen, wat belangrijk is voor hun effectorfunctie [3].
- Toxicologisch onderzoek: De CHO-K1-cel wordt vaak gebruikt voor het ontdekken van geneesmiddelen en screeningstests. Ze kunnen worden ingezet om de toxiciteit en werkzaamheid van potentiële geneesmiddelen te evalueren. Bovendien gebruiken onderzoekers CHO-K1-cellen om interacties tussen geneesmiddelen en hun doelwitten te onderzoeken en het metabolisme van geneesmiddelen te bestuderen. Er zijn verschillende studies uitgevoerd om de mogelijke therapeutische effecten van plantenextracten, verbindingen, nanodeeltjes, therapeutische eiwitten en andere middelen te beoordelen met behulp van de CHO-K1-cellijn. In 2022 werd een soortgelijk onderzoek uitgevoerd, waarbij onderzoekers het cytotoxische potentieel van flavonoïde-rijke plantenextracten in CHO-K1-cellen hebben gemeten [4]. Evenzo werd in een onderzoek uitgevoerd door Ryan Deweese en collega's de cytotoxiciteit van extracten van Baptisia australis, Trifolium pratense en Rubus idaeus op CHO-K1-cellen van de eierstokken van de Chinese hamster geëvalueerd [5].
5. CHO-K1-cellen: Wetenschappelijke publicaties
Hieronder volgen enkele interessante onderzoekspublicaties over CHO-K1-cellen.
Deze studie, gepubliceerd in Molecular Biology Reports (2023), stelde de positieve effecten voor van overexpressie van het SIRT6-gen op de levensvatbaarheid van CHO-K1-cellen en de expressie van antilichamen.
Deze publicatie is verschenen in het Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers (2021). De onderzoeksresultaten wijzen op het potentieel van CRISPR-Cas13d voor het genetisch modificeren van CHO-K1-cellen om de antilichaamproductie te verbeteren, zowel wat betreft kwaliteit als kwantiteit.
Dit onderzoeksartikel uit Nature Scientific Reports (2018) stelde maltose voor als een veelbelovende energiebron voor het kweken van CHO-K1-cellen in een eiwitvrij medium en het verbeteren van de productie van recombinant monoklonaal antilichaam.
Deze studie in het Indonesian Journal of Cancer Chemoprevention (2018) gebruikte CHO-K1-cellen om de potentiële cytotoxische en genotoxische effecten van het ethanolische extract van zwarte peper, zowel afzonderlijk als in combinatie met doxorubicine, te evalueren.
Dit onderzoek werd in 2019 gepubliceerd in The Nucleus. Hierin beoordeelden onderzoekers het cytotoxische en genotoxische potentieel van zilvernanodeeltjes in de CHO-K1-cellijn.
Bronnen voor de CHO-K1-cellijn: protocollen, video's en meer
CHO-K1 is een bekende cellijn. De beschikbare bronnen met protocollen voor het kweken en transfectie van CHO-K1 worden hier vermeld.
- CHO-K1-transfectie: via deze link vindt u het CHO-K1-transfectieprotocol. Het is een stapsgewijze handleiding voor het transfecteren van plasmide-DNA in CHO-K1-cellen met behulp van Lipofectamine LTX-reagens.
- Tutorial over CHO-K1-transfectie: In deze video wordt de procedure voor tijdelijke CHO-K1-transfectie in detail uitgelegd.
Hier zijn enkele bronnen die het celkweekprotocol voor CHO-K1-cellen beschrijven.
- CHO-K1-cellen: Deze website bevat nuttige informatie over CHO-K1-cellen, waaronder het recept voor CHO-K1-media, subcultiveren en het protocol voor ontdooien.
Referenties
- Gamper, N., J.D. Stockand en M.S. Shapiro, Het gebruik van Chinese hamster-ovariumcellen (CHO-cellen) bij het onderzoek naar ionkanalen. J Pharmacol Toxicol Methods, 2005. 51(3): p. 177-85.
- Gupta, K., et al., Een stabiele CHO K1-cellijn voor de productie van recombinant monoklonaal antilichaam tegen TNF-α. Molecular Biotechnology, 2021. 63(9): p. 828-839.
- Popp, O., et al. Ontwikkeling van een pre-glyco-gemanipuleerde CHO-K1-gastheercellijn voor de expressie van antilichamen met een versterkte Fc-gemedieerde effectorfunctie. in MAbs. 2018. Taylor & Francis.
- Kurchatova, M., et al., Cytotoxiciteit van flavonoïde-bevattende plantenextracten ten opzichte van de CHO-cellijn: een vergelijkende studie. Cell and Tissue Biology, 2022. 16(1): p. 80-85.
- Deweese, R., et al., Cytotoxische effecten van Trifolium pratense-, Baptisia australis- en Rubus idaeus-extracten op CHO-K1-cellen. GSC Advanced Research and Reviews, 2021. 8(1): p. 128-139.