CHO-cellen in de bioproductie: Toepassingen en innovaties

DeCHO-cellijn is afgeleid van de eierstok van een Chinese hamster en is met zijn brede scala aan toepassingen een krachtpatser in medisch en biologisch onderzoek. Deze zoogdiercellijn biedt eindeloze mogelijkheden, van recombinante eiwitproductie tot genexpressie, toxiciteitsscreening, voeding en genetische studies.

Ons artikel duikt in de fascinerende wereld van CHO cellen en onderzoekt hoe deze cellen een revolutie teweeg hebben gebracht in biofarmaceutisch onderzoek en de weg hebben geëffend voor levensreddende therapieën. Bereid je voor op het ontsluieren van de geheimen van de machtige CHO cellen en ontdek hoe ze baanbrekende vooruitgang in de geneeskunde en daarbuiten stimuleren! Je leert alles wat je moet weten voordat je aan de slag gaat, zoals:

Wat is de CHO cellijn?

Sinds hun oprichting in 1957 door Theodore T. Puck, zijn Chinese hamster ovarium (CHO) cellen een hoofdbestanddeel geworden in biologisch en medisch onderzoek vanwege hun snelle groei en hoge eiwitproductie. Deze epitheelcellen, afkomstig van de Chinese hamstereierstok, worden veel gebruikt voor biofabricage, genetica, toxiciteitsscreening, voeding en genexpressiestudies.

CHO cellen kunnen eiwitten produceren met post-translationele modificaties (PTM's) die vergelijkbaar zijn met die bij mensen. Ze hebben ook een tekort aan proline-synthese en brengen de epidermale groeifactorreceptor (EGFR) niet tot expressie, waardoor ze ideaal zijn voor het onderzoeken van verschillende EGFR-mutaties.

Bij de biofabricage worden CHO cellen veel gebruikt voor de productie van monoklonale antilichamen, recombinante eiwitten en vaccins. Meer dan 60 therapeutische eiwitten gemaakt met CHO cellen zijn goedgekeurd voor productie en het gebruik ervan blijft toenemen. Ons artikel gaat in op de opmerkelijke eigenschappen en diverse toepassingen van CHO cellen, en benadrukt hun cruciale rol in het stimuleren van vooruitgang in de biogeneeskunde en daarbuiten. Maak je klaar om de fascinerende wereld van CHO cellen te verkennen en ontdek hun ongeëvenaarde potentieel in biomedisch onderzoek!

CHO-cellen: Het doel van de biofarmaceutische industrie voor de productie van recombinante eiwitten

In de biotechnologische industrie worden Chinese hamster ovarium (CHO) cellen vaak gebruikt voor het maken van biofarmaceutische producten zoals monoklonale antilichamen, recombinante eiwitten en vaccins.

Hoewel je je er misschien niet van bewust bent, kunnen Chinese hamster ovarium (CHO) cellen de schuldige zijn als je ooit een behandeling met monoklonale antilichamen hebt ondergaan. Deze flexibele cellen worden vaak gebruikt door de biofarmaceutische industrie om recombinante eiwitten te produceren die worden gebruikt in biomedisch onderzoek, diagnostiek en een verscheidenheid aan therapeutica. Eiwitgebaseerde therapeutica genaamd monoklonale antilichamen (mAbs) worden gebruikt om een verscheidenheid aan ziekten te behandelen, zoals kanker, auto-immuunziekten en infectieziekten. Omdat ze post-translationele modificaties uitvoeren die lijken op die in menselijke cellen, worden CHO-cellen vaak gebruikt om mAbs te maken. Deze modificaties zijn nodig om deze therapeutica goed te laten werken.

Eiwitten die zijn gemaakt door middel van genetische manipulatie staan bekend als recombinante eiwitten. Naast onderzoeksreagentia kunnen ze ook worden gebruikt als therapeutica en diagnostica. Omdat ze posttranslationele modificaties kunnen ondergaan en complexe glycosyleringen hebben die lijken op die in menselijke cellen, zijn CHO-cellen bijzonder geschikt voor het maken van recombinante eiwitten vanwege hun snelle groei, hoge eiwitexpressie en de mogelijkheid om grote hoeveelheden eiwitten tot expressie te brengen. Met opbrengsten variërend van 3 tot 10 gram per liter cultuur, is de CHO cellijn een game-changer in biofarmaceutica dankzij de ongeëvenaarde capaciteit voor massaproductie van therapeutische eiwitten. CHO cellen zijn nu een vitaal onderdeel van de hedendaagse biogeneeskunde dankzij genetische optimalisatie, waardoor hun capaciteit om grote hoeveelheden recombinante eiwitten te genereren toeneemt.

Vaccins zijn biofarmaceutica die gebruikt worden om infecties door virussen en bacteriën te voorkomen en te behandelen. Vaccins tegen COVID-19 worden onder andere gemaakt met CHO cellen. Wetenschappers hebben een aantal technieken ontwikkeld, waaronder genetische manipulatie, mediaoptimalisatie en procesontwikkeling, om de prestaties van CHO-cellen bij de productie van biofarmaceutica te verbeteren. Deze technieken hebben geresulteerd in de ontwikkeling van kweeksystemen met een hoge opbrengst en lage kosten voor de productie van biofarmaceutica met behulp van CHO cellen. Het brede scala aan toepassingen voor CHO cellen omvat:

Farmaceutische productiefaciliteit.

CHO-cellen in biofarmaceutische productie

CHO cellen worden gebruikt voor de productie van verschillende biotherapeutica, waaronder recombinante eiwitten en monoklonale antilichamen voor de behandeling van ziekten zoals kanker, auto-immuunziekten en infectieziekten. De toepassing van CHO-cellen in biofarmaceutica is grotendeels te danken aan hun vermogen om post-translationele modificaties uit te voeren die vergelijkbaar zijn met die van menselijke cellen, waardoor ze ideale zoogdiergastheren zijn voor de productie van therapeutische eiwitten die geschikt zijn voor de mens. Een goed begrip van de eiwitprofielen van CHO-gastcellen en de implementatie van ELISA-technieken voor gastheercellen zijn essentieel om de zuiverheid en veiligheid van biofarmaceutica geproduceerd in CHO-celsystemen te garanderen. Als gevolg hiervan hebben CHO cellen hun positie als multifunctioneel platform in de biotechnologische industrie verstevigd.

Vooruitgang in CHO celgebaseerde antilichaamproductie

CHO cellen worden op grote schaal gebruikt voor de productie van monoklonale antilichamen, die een revolutie teweeg hebben gebracht in de biogeneeskunde door gerichte therapieën te bieden voor verschillende ziekten. CHO cellen zijn de hoeksteen geworden in recombinante antilichaam expressie en de productie van proteïne therapeutica vanwege hun vermogen om menselijke proteïnen correct te vouwen, samen te stellen en te wijzigen. De productie van antilichamen met CHO-cellen is geëvolueerd met verbeteringen in celkweektechnieken en CHO-cel engineering, wat heeft geleid tot CHO-cellen van hoge kwaliteit die cruciaal zijn voor de ontwikkeling van biofarmaceutica. Uitgebreide biotechnologische benaderingen, waaronder DNA-technologie en geavanceerde celcultuurmethoden, zijn toegepast om CHO-celsystemen te optimaliseren voor een efficiëntere productie van antilichamen.

Moleculaire biologie en CHO-celtechnologie

De samensmelting van moleculaire biologietechnieken met CHO-celkweek heeft geleid tot de creatie van transgene CHO-cellijnen en de manipulatie van Chinese hamstercelmutanten om gewenste eigenschappen te verkrijgen. Deze vooruitgang in celengineering en DNA-technologie heeft de ontwikkeling van CHO-cellen mogelijk gemaakt die specifieke recombinante eiwitten met een hoge efficiëntie kunnen produceren. De exploratie van eukaryotische celkweekbenaderingen, waaronder CHO- en HeLa-cellen, heeft bijgedragen aan een beter begrip van de cellulaire mechanismen en de optimalisatie van zoogdiercelculturen voor de productie van therapeutische eiwitten.

Maar dat is nog niet alles! CHO cellen hebben andere fascinerende toepassingen in biomedisch onderzoek, waaronder:

Toxiciteit screening: CHO cellen worden gebruikt om de toxiciteit van medicijnen te beoordelen, waaronder anti-kanker en anti-virale therapeutische middelen. In een onderzoek werd bijvoorbeeld de specifieke activiteit tegen borstkanker van vetzuren afgeleid van Antarctische microalgen onderzocht door CHO als controlecellijn te gebruiken.
Genexpressie: CHO-cellen worden gebruikt om genen stabiel en tijdelijk tot expressie te brengen voor genfunctieonderzoek of gerichte eiwitproductie. Gen editing tools worden gebruikt om gen knock-in en knock-out modellen te ontwikkelen in CHO cellijnen.

Toekomstige perspectieven in CHO celonderzoek

Het lopende onderzoek en de ontwikkeling van CHO-celsystemen is gericht op het verbeteren van de efficiëntie en veelzijdigheid van deze cellen in de biofarmaceutische productie. Aangezien CHO cellen de voorhoede blijven vormen van recombinante eiwit therapeutica, is hun rol in de toekomst van de geneeskunde en de biotechnologie belangrijk, met veelbelovende nieuwe ontwikkelingen in de ontwikkeling van antilichamen en de productie van levensreddende behandelingen.

Ontdek de voordelen van de machtige CHO-cellen

Hier zijn enkele belangrijke voordelen van de CHO cellijn die het een aantrekkelijk onderzoeksinstrument maken.

Kweekgemak: De kweekprocedures en -condities van de CHO-cellijn zijn niet kieskeurig. Deze cellen zijn taai en kunnen verschillende temperatuur- en pH-veranderingen verdragen. Ze zijn dus ideaal voor grootschalige kweek.
Post-translationele modificaties: Deze cellen zijn vergelijkbaar met menselijke cellen en kunnen vergelijkbare post-translationele modificaties produceren. CHO cellen kunnen dus gebruikt worden om biocompatibele biologische producten te maken met een uitstekende farmaceutische activiteit.
Hoge productiviteit: CHO cellen worden veel gebruikt voor het produceren van hoge opbrengsten van recombinante eiwitten. Genetische optimalisatie van de CHO-cellijn heeft geresulteerd in ongeveer 3-10 gram eiwit per liter cultuur.
Genexpressie: CHO-cellen zijn gemakkelijk te transfecteren; daarom worden ze vaak gebruikt voor transiënte en stabiele expressiestudies. Daarnaast worden veel genetische hulpmiddelen gebruikt om gen knock-in en knock-out modellen te ontwikkelen met behulp van de CHO cellijn.
Overheidsgoedkeuringen: CHO cellen zijn gebruikt in bijna 50 biotherapeutica die zijn goedgekeurd in de VS en EU.
Lage virusgevoeligheid: Door de hamsterherkomst is het risico op verspreiding van humane virussen kleiner, waardoor productieverlies wordt beperkt en de bioveiligheid toeneemt.

Belangrijkste kenmerken van CHO-cellen

Morfologie: CHO cellen zien eruit als epitheelcellen met een langwerpige en fibroblast-achtige vorm. Ze zijn adherent en groeien meestal in monolagen.
Celgrootte: De gemiddelde diameter van CHO cellen is tussen 12-14 μm.
Genoom en ploïdie: CHO-cellen zijn aneuploïd en bezitten 21 chromosomen, wat afwijkt van het euploïde chromosoomnummer van de Chinese hamster. Het karyotype van CHO-cellen wordt gekenmerkt door meerdere structurele herschikkingen, waaronder het gedeeltelijke verlies van chromosoom 2 en X-materiaal.

Microscopische beelden van CHO-cellen: bij hoge confluentie (links) en bij ongeveer 50% confluentie (rechts).

Vergelijking van CHO versus CHO-K1 cellijn

Sinds de oorspronkelijke CHO-cellijn in 1956 werd gerapporteerd, zijn er veel variaties van de cellijn gemaakt voor verschillende doeleinden. CHO-K1 werd gegenereerd uit een enkele kloon van CHO-cellen in 1957 en CHO-DXB11 (ook bekend als CHO-DUKX) werd vervolgens gemaakt door mutagenese met ethylmethaan-sulfonaat. Hun bruikbaarheid was echter beperkt vanwege hun vermogen om terug te keren naar DHFR-activiteit als ze gemuteerd werden. Later werden CHO-cellen gemuteerd met gammastraling om CHO-DG44 te maken, waarin beide DHFR-allelen volledig werden geëlimineerd. Deze DHFR-deficiënte stammen hebben glycine, hypoxanthine en thymidine nodig voor groei en worden veel gebruikt voor industriële eiwitproductie. Sindsdien zijn andere selectiesystemen populair geworden en is aangetoond dat gastcellen zoals CHO-K1, CHO-S en CHO-Pro minus hoge eiwitniveaus produceren. Vanwege de genetische instabiliteit worden deze cellijnen vaak gekweekt in dierlijke componentvrije of chemisch gedefinieerde media in suspensiecultuur bioreactoren. De complexiteit van CHO celgenetica en klonale afleiding werd ook besproken.

Breek doorbraken met onze CHO-cellen

Tien tips voor het kweken van CHO-cellen

De CHO-cellijn is een cellijn die weinig onderhoud vergt en gemakkelijk te kweken is.
CHO cellen hebben een snelle populatieverdubbeling van 14-17 uur.
CHO cellen zijn adherent en groeien als monolayers of kunnen worden aangepast om in suspensie te groeien.
Subcultureer CHO-cellen bij 80-90% confluentie met Accutase.
Zaad CHO-cellen bij 1 x¹⁰⁴ cellen/cm2 celdichtheid om een confluente monolaag te verkrijgen in ongeveer 4 dagen.
Gebruik voor een optimale kweek een 50:50 DMEM en Ham's F12 mengsel aangevuld met 5% FBS en L-glutamine.
Ververs het groeimedium 2-3 keer per week.
Kweek CHO-cellen in een vochtige incubator aangevuld met 5% CO2-gas bij 37°C.
Bewaar CHO-cellen in de damp- of vloeistoffase van vloeibare stikstof (-196 °C).
Volg de richtlijnen van Biosafety Level 1 voor het hanteren en kweken van de CHO-cellijn.

Protocollen, video's en recente publicaties over CHO-cellen

Hier vindt u een aantal uitstekende bronnen om te leren over het kweken en onderhouden van CHO-cellijnen.

Een uitgebreid celkweekprotocol over CHO cellen: Deze link helpt je alles te leren over CHO-cel subcultuur en transfectie.
CHO-cellen: Deze site geeft basisinformatie over celkweek van de CHO-cellijn, waaronder het splitsen, opslaan, invriezen en ontdooien van cellen, etc.
CHO cellen ontdooien: Deze video toont een voorbeeld van een ontdooiprotocol voor bevroren CHO-cellen.

Transfectieprotocollen voor CHO-cellijn

CHO cellen zijn zeer geschikt voor zowel transiënte als stabiele transfectie van genen. Hier zijn enkele bronnen met nuttige informatie over transfectieprotocollen voor CHO-cellijnen.

CHO cel transfectie: Dit gepubliceerde artikel biedt een transiënt transfectieprotocol voor de CHO-cellijn met behulp van lineaire polyethyleenimine (PEI).
Transfectiemethoden voor CHO cellen: Dit artikel legt verschillende strategieën uit voor efficiënte transfectie van CHO-cellijnen met behulp van verschillende transfectiereagentia.
Transiënte transfectie van CHO cellen: Deze video gebruikt illustraties om basisconcepten met betrekking tot transiënte expressiestudies in CHO-cellen uit te leggen.

€ 430,00*

Inhoud: 1.5 milliliter

Prijzen excl. btw plus verzendkosten

cryovial

Productnummer: 603479

Interessante onderzoekspublicaties met CHO-cellen

Hieronder volgen samenvattingen van verschillende onderzoeken waarbij CHO-cellen zijn gebruikt:

Studie: "Snelle, hoge opbrengst productie van full-length SARS-CoV-2 spike ectodomain door transiënte genexpressie in CHO cellen" (2021)
- Doel: Het tot expressie brengen van het SARS-CoV-2 spike ectodomein in CHO cellen met behulp van drie transiënte transfectiemethoden voor een hoge productiviteit.
- Methodologie: CHO-cellen werden getransfecteerd met plasmiden die coderen voor het full-length SARS-CoV-2 spike ectodomain met behulp van drie transiënte transfectiemethoden. Eiwitexpressie werd beoordeeld met ELISA en Western blot.
- Belangrijkste bevindingen: Alle drie transiënte transfectiemethoden vertoonden hoge niveaus van eiwitexpressie, waarbij de hoogste opbrengst werd verkregen met de polyethyleeniminemethode.
Studie: "Engineering van een stabiele CHO-cellijn voor de expressie van een MERS-coronavirus vaccinantigeen" (2018)
- Doel: MERS-coronavirus antigeen produceren in CHO-cellen voor gebruik als een toekomstig kandidaat-vaccin.
- Methodologie: CHO-cellen werden getransfecteerd met een plasmide dat codeert voor het MERS-coronavirus antigeen en geselecteerd voor stabiele expressie met behulp van geneticine. Eiwitexpressie werd beoordeeld met ELISA en Western blot.
- Belangrijkste bevindingen: De stabiele CHO-cellijn vertoonde hoge niveaus van eiwitexpressie en stabiliteit over meerdere passages.
Studie: "Cytotoxische activiteit van vetzuren uit Antarctische macroalgen op de groei van menselijke borstkankercellen" (2018)
- Doel: CHO-cellen gebruiken als controle om de toxiciteit van antikankermiddelen tegen normale cellen te beoordelen.
- Methodologie: CHO-cellen werden gekweekt en behandeld met vetzuren uit Antarctische macroalgen, en de levensvatbaarheid van de cellen werd beoordeeld met de MTT-test.
- Belangrijkste bevindingen: Vetzuren uit Antarctische macroalgen vertoonden geen cytotoxische effecten op CHO-cellen, wat wijst op een potentieel gebruik als antikankermiddel met selectiviteit voor kankercellen.
Studie: "Knock-out van caspase-7-gen verbetert de expressie van recombinant eiwit in CHO-cellijn door de celcyclusstilstand in G2/M-fase" (2022)
- Doel: CHO-cellen genetisch manipuleren om de expressie van recombinante eiwitten te verbeteren.
- Methodologie: Het caspase-7-gen werd uitgeschakeld in CHO-cellen met CRISPR/Cas9-technologie en de eiwitexpressie werd beoordeeld met Western blot en fluorescentiemicroscopie.
- Belangrijkste bevindingen: Uitschakeling van het caspase-7-gen in CHO-cellen resulteerde in een verbeterde eiwitexpressie, waarschijnlijk als gevolg van de G2/M-fase van de celcyclusstilstand die wordt veroorzaakt door het verlies van caspase-7.
Studie: "Ontwikkeling van een CHO-cellijn voor stabiele productie van recombinante antilichamen tegen humaan MMP9" (2015)
- Doel: Productie van monoklonale antilichamen tegen het menselijke MMP9-eiwit in CHO-cellen.
- Methodologie: CHO-cellen werden getransfecteerd met plasmiden die coderen voor het antilichaam tegen humaan MMP9 en geselecteerd voor stabiele expressie met behulp van geneticine. Eiwitexpressie werd beoordeeld met ELISA en Western blot.
- Belangrijkste bevindingen: De stabiele CHO-cellijn vertoonde hoge niveaus van antilichaamexpressie en stabiliteit over meerdere passages, wat potentieel gebruik suggereert in therapeutische toepassingen gericht tegen humaan MMP9.

Veelgestelde vragen over CHO-cellen

Referenties

Reinhart, D., et al., Bioprocessing of Recombinant CHO-K1, CHO-DG44, and CHO-S: CHO Expression hosts gunstige mAb-productie of biomassasynthese. Biotechnology journal, 2019. 14(3): p. 1700686.
Pan, X., et al., Metabolic characterization of a CHO cell size increase phase in fed-batch cultures. Toegepaste microbiologie en biotechnologie, 2017. 101: p. 8101-8313.
Turilova, V.I., T.S. Goryachaya, and T.K. Yakovleva, Chinese hamster eierstok cellijn DXB-11: chromosomale instabiliteit en karyotype heterogeniteit. Molecular Cytogenetics, 2021, 14(1): p. 1-12.
Hunter, M., et al., Optimalisatie van eiwitexpressie in zoogdiercellen. Current protocols in protein science, 2019. 95(1): p. e77.
Nyon, M.P., et al., Engineering van een stabiele CHO-cellijn voor de expressie van een MERS-coronavirus vaccinantigeen. Vaccin, 2018. 36(14): p. 1853-1862.
Pacheco, B.S., et al., Cytotoxische activiteit van vetzuren uit Antarctische macroalgen op de groei van menselijke borstkankercellen. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2018. 6: p. 185.
Ryu, J., et al., Ontwikkeling van een CHO-cellijn voor stabiele productie van recombinante antilichamen tegen humaan MMP9. BMC biotechnologie, 2022. 22(1): p. 8.