CHO-cellen in de bioproductie: toepassingen en innovaties
De CHO-cellijn, afkomstig uit de eierstok van een Chinese hamster, is een krachtpatser in medisch en biologisch onderzoek met een breed scala aan toepassingen. Deze zoogdiercellijn biedt eindeloze mogelijkheden, van de productie van recombinante eiwitten tot genexpressie, toxiciteitsscreening, voedingsonderzoek en genetische studies.
- Groei-medium
- Zie productpagina
- Verdubbelingstijd
- Zie productpagina
- Groeitype
- Adherent
- Bioveiligheidsniveau
- BSL-1
- Verkrijgbaar bij
- Cytion — Bestel CHO
Ons artikel duikt in de fascinerende wereld van CHO-cellen en onderzoekt hoe deze cellen een revolutie teweeg hebben gebracht in het biofarmaceutisch onderzoek en de weg hebben vrijgemaakt voor levensreddende therapieën. Maak je klaar om de geheimen van de machtige CHO-cellen te ontrafelen en ontdek hoe ze baanbrekende vooruitgang stimuleren in de geneeskunde en daarbuiten! Je leert alles wat je moet weten voordat je aan de slag gaat, waaronder:
- Wat is de CHO-cellijn?
- CHO-cellen: de eerste keuze van de biofarmaceutische industrie voor de productie van recombinante eiwitten
- Toekomstperspectieven in CHO-celonderzoek
- Ontdek de voordelen van de krachtige CHO-cellen
- Belangrijkste kenmerken van CHO-cellen
- Vergelijking van de CHO- en CHO-K1-cellijn
- Realiseer doorbraken met onze CHO-cellen
- Tien tips voor het kweken van CHO-cellen
- Protocollen, video's en recente publicaties over CHO-cellen
- Interessante onderzoekspublicaties over CHO-cellen
- Veelgestelde vragen over CHO-cellen
- Referenties
- Veelgestelde vragen
Wat is de CHO-cellijn?
Sinds de ontwikkeling ervan in 1957 door Theodore T. Puck zijn Chinese hamster-ovariumcellen (CHO-cellen) een vast onderdeel geworden van biologisch en medisch onderzoek vanwege hun snelle groei en hoge eiwitproductie. Deze epitheelcellen, afkomstig uit de eierstok van de Chinese hamster, worden op grote schaal gebruikt in biomanufacturing, genetica, toxiciteitsscreening, voeding en genexpressiestudies.
CHO-cellen kunnen eiwitten produceren met posttranslationele 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.
In de biomanufacturing worden CHO-cellen op grote schaal gebruikt voor de productie van monoklonale antilichamen, recombinante eiwitten en vaccins. Meer dan 60 therapeutische eiwitten die met CHO-cellen zijn gemaakt, 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 bij het stimuleren van vooruitgang in de biogeneeskunde en daarbuiten. Maak je klaar om de fascinerende wereld van CHO-cellen te verkennen en hun ongeëvenaarde potentieel in biomedisch onderzoek te ontdekken!
CHO-cellen: de eerste keuze in de biofarmaceutische industrie voor de productie van recombinante eiwitten
In de biotechnologische industrie worden Chinese hamster-ovariumcellen (CHO-cellen) vaak gebruikt om biofarmaceutica te maken, zoals monoklonale antilichamen, recombinante eiwitten en vaccins.
Hoewel u zich er misschien niet van bewust bent, zijn Chinese hamsterovariumcellen (CHO-cellen) mogelijk de oorzaak als u ooit een behandeling met monoklonale antilichamen heeft ondergaan. Deze aanpasbare cellen worden vaak gebruikt door de biofarmaceutische industrie om recombinante eiwitten te produceren die worden gebruikt in biomedisch onderzoek, diagnostiek en diverse therapieën. Op eiwitten gebaseerde geneesmiddelen, monoklonale antilichamen (mAb's) genaamd, worden gebruikt voor de behandeling van diverse aandoeningen, zoals kanker, auto-immuunziekten en infectieziekten. Omdat ze posttranslationele modificaties ondergaan die lijken op die in menselijke cellen, worden CHO-cellen vaak gebruikt om mAb's te maken. Deze modificaties zijn noodzakelijk om deze geneesmiddelen goed te laten werken.
Eiwitten die via genetische manipulatie worden gemaakt, staan bekend als recombinante eiwitten. Ze dienen niet alleen als onderzoeksreagentia, maar kunnen ook worden gebruikt als geneesmiddelen en diagnostica. Omdat ze posttranslationele modificaties kunnen ondergaan en complexe glycosylaties vertonen 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 vermogen om grote hoeveelheden eiwit tot expressie te brengen. Met opbrengsten variërend van 3 tot 10 gram per liter kweek is de CHO-cellijn een gamechanger in de biofarmaceutische industrie dankzij haar ongeëvenaarde vermogen om therapeutische eiwitten op grote schaal te produceren. CHO-cellen zijn nu een essentieel onderdeel van de hedendaagse biogeneeskunde dankzij genetische optimalisatie, die hun vermogen om grote hoeveelheden recombinante eiwitten te genereren vergroot.
Vaccins zijn biofarmaceutica die worden gebruikt om infecties veroorzaakt door virussen en bacteriën te voorkomen en te behandelen. Vaccins tegen COVID-19 behoren tot de vaccins die met CHO-cellen worden gemaakt. Wetenschappers hebben een aantal technieken ontwikkeld, waaronder genetische manipulatie, media-optimalisatie en procesontwikkeling, om de prestaties van CHO-cellen bij de productie van biofarmaceutica te verbeteren. Deze technieken hebben geleid tot de ontwikkeling van hoogrenderende, goedkope kweeksystemen voor de productie van biofarmaceutica met behulp van CHO-cellen. Het brede scala aan toepassingen voor CHO-cellen omvat:
CHO-cellen in de productie van biogeneesmiddelen
CHO-cellen worden gebruikt voor de productie van diverse biotherapeutica, waaronder recombinante eiwitten en monoklonale antilichamen die worden ingezet bij de behandeling van ziekten zoals kanker, auto-immuunziekten en infectieziekten. Het gebruik van CHO-cellen in biofarmaceutica is grotendeels te danken aan hun vermogen om posttranslationele modificaties uit te voeren die vergelijkbaar zijn met die van menselijke cellen, waardoor ze ideale zoogdiergastheren zijn voor de productie van met de mens compatibele therapeutische eiwitten. Een grondig begrip van de eiwitprofielen van CHO-gastheercellen en de toepassing van ELISA-technieken voor gastheercel-eiwitten zijn essentieel voor het waarborgen van de zuiverheid en veiligheid van biofarmaceutica die in CHO-celsystemen worden geproduceerd. Hierdoor hebben CHO-cellen hun positie als multifunctioneel platform in de biotechnologische industrie versterkt.
Vooruitgang in de productie van antilichamen op basis van CHO-cellen
CHO-cellen worden op grote schaal gebruikt bij de productie van monoklonale antilichamen, die een revolutie teweeg hebben gebracht in de biogeneeskunde door gerichte therapieën voor verschillende ziekten te bieden. CHO-cellen zijn de hoeksteen geworden van de expressie van recombinante antilichamen en de productie van eiwittherapeutica vanwege hun vermogen om menselijke eiwitten correct te vouwen, samen te stellen en te modificeren. De productie van antilichamen met CHO-cellen is geëvolueerd dankzij verbeteringen in celkweektechnieken en CHO-celengineering, wat heeft geleid tot hoogwaardige CHO-cellen die cruciaal zijn voor de ontwikkeling van biofarmaceutica. Er zijn uitgebreide biotechnologische benaderingen, waaronder DNA-technologie en geavanceerde celkweekmethoden, toegepast om CHO-celsystemen te optimaliseren voor een hogere efficiëntie bij de productie van antilichamen.
Moleculaire biologie en CHO-celengineering
De combinatie van moleculaire biologische technieken 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 mogelijk gemaakt van CHO-cellen die in staat zijn om specifieke recombinante eiwitten met hoge efficiëntie te produceren. Het onderzoek naar kweekmethoden voor eukaryote cellen, 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 nog andere fascinerende toepassingen in biomedisch onderzoek, waaronder:
- Toxiciteitsscreening: CHO-cellen worden gebruikt om de toxiciteit van geneesmiddelen te beoordelen, waaronder antikanker- en antivirale therapeutische middelen. Zo werd in een studie de specifieke activiteit tegen borstkanker van vetzuren afkomstig van Antarctische microalgen onderzocht door CHO als controlecellijn te gebruiken.
- Genexpressie: CHO-cellen worden gebruikt voor de stabiele en tijdelijke expressie van genen voor onderzoek naar genfuncties of gerichte eiwitproductie. Er worden tools voor genbewerking gebruikt om knock-in- en knock-outmodellen te ontwikkelen in CHO-cellijnen.
Toekomstperspectieven in CHO-celonderzoek
Het lopende onderzoek en de ontwikkeling van CHO-celsystemen zijn gericht op het verbeteren van de efficiëntie en veelzijdigheid van deze cellen bij de productie van biofarmaceutica. Aangezien CHO-cellen voorop blijven lopen op het gebied van recombinante eiwittherapieën, is hun rol in de toekomst van de geneeskunde en biotechnologie aanzienlijk, wat veelbelovende nieuwe ontwikkelingen in de ontwikkeling van antilichamen en de productie van levensreddende behandelingen in het vooruitzicht stelt.
Ontdek de voordelen van de krachtige CHO-cellen
Hier zijn enkele belangrijke voordelen van de CHO-cellijn die deze tot een aantrekkelijk onderzoeksinstrument maken.
- Eenvoudige kweek: De kweekprocedures en -omstandigheden van de CHO-cellijn zijn niet veeleisend. Deze cellen zijn robuust en kunnen variaties in temperatuur en pH-waarden verdragen. Daardoor zijn ze ideaal voor kweek op grote schaal.
- Posttranslationele modificaties: Deze cellen lijken op menselijke cellen en kunnen vergelijkbare posttranslationele modificaties produceren. Daarom kunnen CHO-cellen worden gebruikt om biocompatibele biologische producten met uitstekende farmaceutische activiteit te produceren.
- Hoge productiviteit: CHO-cellen worden op grote schaal gebruikt voor de productie van hoge opbrengsten aan recombinante eiwitten. Genetische optimalisatie van de CHO-cellijn heeft geresulteerd in ongeveer 3-10 gram eiwit per liter kweek.
- Genexpressie: CHO-cellen zijn gemakkelijk te transfectiëren; daarom worden ze vaak gebruikt voor studies naar tijdelijke en stabiele expressie. Daarnaast worden veel genetische hulpmiddelen gebruikt om gen-knock-in- en knock-outmodellen te ontwikkelen met behulp van de CHO-cellijn.
- Overheidsgoedkeuringen: CHO-cellen zijn gebruikt in bijna 50 biotherapeutica die zijn goedgekeurd in de VS en de EU.
- Lage vatbaarheid voor virussen: Omdat ze afkomstig zijn van hamsters, is het risico op verspreiding van menselijke virussen kleiner, wat productieverlies vermindert en de bioveiligheid verhoogt.
Belangrijkste kenmerken van CHO-cellen
Morfologie: CHO-cellen vertonen een epitheelcelachtig uiterlijk met een langgerekte en fibroblastachtige vorm. Ze zijn hechtend en groeien doorgaans in monolaagjes.
Celgrootte: De gemiddelde diameter van CHO-cellen ligt tussen 12 en 14 μm.
Genome en ploïdie: CHO-cellen zijn aneuploïd en bezitten 21 chromosomen, wat verschilt van het euploïde aantal chromosomen dat bij de Chinese hamster wordt aangetroffen. Het karyotype van CHO-cellen wordt gekenmerkt door meerdere structurele herschikkingen, waaronder het gedeeltelijke verlies van materiaal van chromosoom 2 en X.
Vergelijking tussen de CHO- en CHO-K1-cellijnen
Sinds de oorspronkelijke CHO-cellijn in 1956 werd beschreven, zijn er voor diverse doeleinden vele varianten van de cellijn gecreëerd. CHO-K1 werd in 1957 gegenereerd uit een enkele kloon van CHO-cellen, en CHO-DXB11 (ook bekend als CHO-DUKX) werd vervolgens gemaakt door middel van mutagenese met ethylmethaansulfonaat. Hun bruikbaarheid was echter beperkt vanwege hun vermogen om terug te keren naar DHFR-activiteit wanneer ze gemutageniseerd werden. Later werden CHO-cellen gemutageniseerd met gammastraling om CHO-DG44 te produceren, waarin beide DHFR-allelen volledig waren geëlimineerd. Deze DHFR-deficiënte stammen hebben glycine, hypoxanthine en thymidine nodig om te groeien en worden op grote schaal gebruikt voor industriële eiwitproductie. Sindsdien zijn andere selectiesystemen populair geworden en is aangetoond dat gastheercellen zoals CHO-K1, CHO-S en CHO-Pro minus hoge concentraties eiwitten produceren. Vanwege genetische instabiliteit worden deze cellijnen vaak gekweekt in media zonder dierlijke componenten of chemisch gedefinieerde media in bioreactoren voor suspensiecultuur. Ook de complexiteit van de CHO-celgenetica en klonale afleiding werd besproken.
Breek doorbraken met onze CHO-cellen
Tien tips voor het kweken van CHO-cellen
- De CHO-cellijn is een onderhoudsarme cellijn die gemakkelijk te kweken is.
- CHO-cellen hebben een snelle verdubbelingstijd van 14–17 uur.
- CHO-cellen zijn hechtend en groeien als monolaag, maar kunnen ook worden aangepast om in suspensie te groeien.
- Subcultiveer CHO-cellen bij 80–90% confluentie met behulp van Accutase.
- Zaai CHO-cellen bij een celdichtheid van 1 x 104 cellen/cm2 om in ongeveer 4 dagen een confluente monolaag te verkrijgen.
- Gebruik voor een optimale kweek een 50:50-mengsel van DMEM en Ham's F12, aangevuld met 5% FBS en L-glutamine.
- Ververs het groeimedium 2-3 keer per week.
- Kweek CHO-cellen in een bevochtigde incubator, aangevuld met 5% CO₂-gas bij 37 °C.
- Bewaar CHO-cellen in de damp- of vloeibare fase van vloeibare stikstof (-196 °C).
- Volg de richtlijnen voor bioveiligheidsniveau 1 voor het hanteren en kweken van de CHO-cellijn.
Protocollen, video's en recente publicaties over CHO-cellen
Hier zijn enkele uitstekende bronnen om meer te weten te komen over het kweken en onderhouden van CHO-cellijnen.
- Een uitgebreid celkweekprotocol voor CHO-cellen: via deze link kunt u alles te weten komen over het subcultiveren en transficeren van CHO-cellen.
- CHO-cellen: Deze site biedt basisinformatie over de kweek van de CHO-cellijn, inclusief het splitsen, bewaren, invriezen en ontdooien van cellen, enz.
- CHO-cellen ontdooien: Deze video toont een voorbeeldprotocol voor het ontdooien van ingevroren CHO-cellen.
Transfectieprotocollen voor CHO-cellijnen
CHO-cellen zijn zeer geschikt voor zowel tijdelijke als stabiele transfectie van genen. Hier zijn enkele bronnen met nuttige informatie over transfectieprotocollen voor de CHO-cellijn.
- Transfectie van CHO-cellen: Dit gepubliceerde artikel biedt een protocol voor tijdelijke transfectie van de CHO-cellijn met behulp van lineair 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 uit te leggen met betrekking tot studies naar transiënte expressie in CHO-cellen.
Interessante onderzoekspublicaties waarin CHO-cellen zijn gebruikt
Hieronder volgen samenvattingen van verschillende studies waarin gebruik is gemaakt van CHO-cellen:
Onderzoek: "Snelle, hoogproductieve productie van het volledige SARS-CoV-2-spike-ectodomein door tijdelijke genexpressie in CHO-cellen" (2021)
- Doel: Het SARS-CoV-2-spike-ectodomein tot expressie brengen in CHO-cellen met behulp van drie methoden voor tijdelijke transfectie voor een hoge productiviteit.
- Methodologie: CHO-cellen werden getransfecteerd met plasmiden die coderen voor het volledige SARS-CoV-2-spike-ectodomein met behulp van drie methoden voor tijdelijke transfectie. De eiwitexpressie werd beoordeeld met ELISA en Western blot.
- Belangrijkste bevindingen: Alle drie de methoden voor tijdelijke transfectie vertoonden hoge niveaus van eiwitexpressie, waarbij de hoogste opbrengst werd verkregen met de polyethyleenimine-methode.
Onderzoek: "Ontwikkeling van een stabiele CHO-cellijn voor de expressie van een MERS-coronavirusvaccinantigeen" (2018)
- Doel: Het produceren van MERS-coronavirus-antigeen in CHO-cellen voor gebruik als 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. De eiwitexpressie werd beoordeeld met ELISA en Western blot.
- Belangrijkste bevindingen: De stabiele CHO-cellijn vertoonde hoge niveaus van eiwitexpressie en stabiliteit over meerdere passages.
Onderzoek: "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 behulp van 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.
Onderzoek: "Knock-out van het caspase-7-gen verbetert de expressie van recombinant eiwit in de CHO-cellijn door de celcyclus te stoppen in de G2/M-fase" (2022)
- Doel: CHO-cellen genetisch manipuleren om de expressie van recombinante eiwitten te verbeteren.
- Methodologie: Het caspase-7-gen werd in CHO-cellen uitgeschakeld met behulp van CRISPR/Cas9-technologie, en de eiwitexpressie werd beoordeeld met behulp van Western blot en fluorescentiemicroscopie.
- Belangrijkste bevindingen: Het uitschakelen van het caspase-7-gen in CHO-cellen leidde tot een verbeterde eiwitexpressie, waarschijnlijk als gevolg van de celcyclusstilstand in de G2/M-fase veroorzaakt door het verlies van caspase-7.
Onderzoek: "Ontwikkeling van een CHO-cellijn voor de stabiele productie van recombinante antilichamen tegen humaan MMP9" (2015)
- Doel: Het produceren 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. De 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 wijst op potentieel gebruik in therapeutische toepassingen gericht op humaan MMP9.
Veelgestelde vragen over CHO-cellen
Referenties
- Reinhart, D., et al., Bioprocessing van recombinant CHO-K1, CHO-DG44 en CHO-S: CHO-expressiehosts zijn geschikt voor de productie van monoklonale antilichamen of voor biomassasynthese. Biotechnology Journal, 2019. 14(3): p. 1700686.
- Pan, X., et al., Metabole karakterisering van een fase van celgroei in CHO-cellen in fed-batch-culturen. Applied Microbiology and Biotechnology, 2017. 101: p. 8101–8313.
- Turilova, V.I., T.S. Goryachaya en T.K. Yakovleva, Chinese hamster-ovariële 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., Ontwikkeling van een stabiele CHO-cellijn voor de expressie van een MERS-coronavirusvaccinantigeen. Vaccine, 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 de stabiele productie van recombinante antilichamen tegen humaan MMP9. BMC biotechnology, 2022. 22(1): p. 8.

