CHO-celler i bioproduksjon: Anvendelser og innovasjoner
CHO-cellelinjen, som stammer fra eggstokken til en kinesisk hamster, er en kraftpakke innen medisinsk og biologisk forskning med sitt brede spekter av anvendelser. Denne pattedyrcellelinjen tilbyr uendelige muligheter, fra produksjon av rekombinante proteiner til genuttrykk, toksisitetsscreening, ernæring og genetiske studier.
- Vekstmedium
- Se produktsiden
- Fordoblingstid
- Se produktsiden
- Veksttype
- Adherent
- Biosikkerhetsnivå
- BSL-1
- Tilgjengelig fra
- Cytion — Bestill CHO
Vår artikkel dykker ned i den fascinerende verdenen av CHO-celler og utforsker hvordan disse cellene har revolusjonert biofarmasøytisk forskning og banet vei for livreddende behandlinger. Gjør deg klar til å avsløre hemmelighetene bak de mektige CHO-cellene og oppdag hvordan de driver banebrytende fremskritt innen medisin og andre områder! Du vil lære alt du trenger å vite før du setter i gang, inkludert:
- Hva er CHO-cellelinjen?
- CHO-celler: Den biofarmasøytiske industriens førstevalg for produksjon av rekombinante proteiner
- Fremtidsperspektiver innen CHO-celleforskning
- Oppdag fordelene med de mektige CHO-cellene
- Viktige egenskaper ved CHO-celler
- Sammenligning av CHO- og CHO-K1-cellelinjen
- Oppnå gjennombrudd med våre CHO-celler
- Ti tips for dyrking av CHO-celler
- Protokoller, videoer og nyere publikasjoner om CHO-celler
- Interessante forskningspublikasjoner som bruker CHO-celler
- Ofte stilte spørsmål om CHO-celler
- Referanser
- Ofte stilte spørsmål
Hva er CHO-cellelinjen?
Siden de ble etablert i 1957 av Theodore T. Puck, har kinesiske hamster-eggstokkceller (CHO-celler) blitt en viktig del av biologisk og medisinsk forskning på grunn av deres raske vekst og høye proteinproduksjon. Disse epitelcellene, som stammer fra eggstokkene til kinesisk hamster, brukes mye innen bioproduksjon, genetikk, toksisitetsscreening, ernæring og studier av genuttrykk.
CHO-celler kan produsere proteiner med posttranslasjonelle modifikasjoner (PTM) som ligner på de som finnes hos mennesker. De har også mangel på prolin-syntese og uttrykker ikke epidermal vekstfaktorreseptor (EGFR), noe som gjør dem ideelle for å undersøke ulike EGFR-mutasjoner.
I bioproduksjon brukes CHO-celler i stor utstrekning til å produsere monoklonale antistoffer, rekombinante proteiner og vaksiner. Mer enn 60 terapeutiske proteiner laget med CHO-celler er godkjent for produksjon, og bruken av dem fortsetter å øke. Vår artikkel ser på de bemerkelsesverdige egenskapene og de mangfoldige anvendelsene til CHO-celler, og fremhever deres avgjørende rolle i å drive fremskritt innen biomedisin og andre områder. Gjør deg klar til å utforske den fascinerende verdenen av CHO-celler og oppdage deres enestående potensial innen biomedisinsk forskning!
CHO-celler: Den bioteknologiske industriens førstevalg for produksjon av rekombinante proteiner
I bioteknologiindustrien brukes ofte celler fra kinesiske hamster-eggstokker (CHO) til å lage biofarmasøytiske produkter som monoklonale antistoffer, rekombinante proteiner og vaksiner.
Selv om du kanskje ikke er klar over det, kan celler fra kinesisk hamsterovarie (CHO) være årsaken hvis du noen gang har gjennomgått monoklonal antistoffbehandling. Disse tilpasningsdyktige cellene brukes ofte av den biofarmasøytiske industrien til å produsere rekombinante proteiner som brukes i biomedisinsk forskning, diagnostikk og en rekke terapeutiske midler. Proteinbaserte behandlingsformer kalt monoklonale antistoffer (mAbs) brukes til å behandle en rekke sykdommer, som kreft, autoimmune tilstander og smittsomme sykdommer. Fordi de gjennomgår posttranslasjonelle modifikasjoner som ligner på de i menneskelige celler, brukes CHO-celler ofte til å lage mAbs. Disse modifikasjonene er nødvendige for at disse terapeutiske midlene skal fungere riktig.
Proteiner som er skapt gjennom genteknologi, kalles rekombinante proteiner. I tillegg til å være forskningsreagenser, kan de også brukes som behandlingsmidler og diagnostikk. Fordi de kan gjennomgå posttranslasjonelle modifikasjoner og har komplekse glykosyleringer som ligner på de som finnes i menneskelige celler, er CHO-celler spesielt godt egnet til å produsere rekombinante proteiner på grunn av deres raske vekst, høye proteinekspresjon og evne til å uttrykke store mengder protein. Med utbytter på mellom 3 og 10 gram per liter kultur er CHO-cellelinjen en banebryter innen biofarmasøytiske produkter takket være sin uovertrufne evne til å masseprodusere terapeutiske proteiner. CHO-celler er nå en viktig komponent i moderne biomedisin takket være genetisk optimalisering, som øker deres evne til å generere store mengder rekombinante proteiner.
Vaksiner er biofarmasøytiske produkter som brukes til å forebygge og behandle infeksjoner forårsaket av virus og bakterier. Vaksiner mot COVID-19 er blant de som fremstilles med CHO-celler. Forskere har utviklet en rekke teknikker, blant annet genteknologi, medieoptimalisering og prosessutvikling, for å forbedre ytelsen til CHO-celler i produksjonen av biofarmasøytiske produkter. Disse teknikkene har resultert i utviklingen av høytytende og kostnadseffektive dyrkingssystemer for produksjon av biofarmasøytiske produkter ved hjelp av CHO-celler. Det brede spekteret av anvendelser for CHO-celler inkluderer:
CHO-celler i biofarmasøytisk produksjon
CHO-celler brukes til å produsere ulike bioterapeutiske midler, inkludert rekombinante proteiner og monoklonale antistoffer som brukes til behandling av sykdommer som kreft, autoimmune lidelser og smittsomme sykdommer. Bruken av CHO-celler i biofarmasøytiske produkter skyldes i stor grad deres evne til å utføre posttranslasjonelle modifikasjoner som ligner på menneskelige celler, noe som gjør dem til ideelle pattedyrverter for produksjon av terapeutiske proteiner som er kompatible med mennesker. En omfattende forståelse av proteinprofilene til CHO-vertsceller og implementering av ELISA-teknikker for vertscelleproteiner er avgjørende for å sikre renheten og sikkerheten til biofarmasøytiske produkter produsert i CHO-cellesystemer. Som et resultat har CHO-celler befestet sin posisjon som en multifunksjonell plattform i bioteknologiindustrien.
Fremskritt innen CHO-cellebasert antistoffproduksjon
CHO-celler er mye brukt i produksjonen av monoklonale antistoffer, som har revolusjonert biomedisinfeltet ved å tilby målrettede terapier for ulike sykdommer. CHO-celler har blitt hjørnesteinen i rekombinant antistoffekspresjon og produksjon av proteinbaserte legemidler på grunn av deres evne til å folde, sette sammen og modifisere humane proteiner på riktig måte. Antistoffproduksjon med CHO-celler har utviklet seg i takt med forbedringer i cellekulturteknikker og CHO-celleingeniørkunst, noe som har ført til CHO-celler av høy kvalitet som er avgjørende for utviklingen av biofarmasøytiske produkter. Omfattende bioteknologiske tilnærminger, inkludert DNA-teknologi og sofistikerte cellekulturmetoder, har blitt brukt for å optimalisere CHO-cellesystemer for økt effektivitet i antistoffproduksjonen.
Molekylærbiologi og CHO-celleingeniørarbeid
Fusjonen av molekylærbiologiske teknikker med CHO-cellekultivering har ført til opprettelsen av transgene CHO-cellelinjer og manipulering av mutanter av kinesiske hamsterceller for å oppnå ønskede egenskaper. Disse fremskrittene innen cellekonstruksjon og DNA-teknologi har muliggjort utviklingen av CHO-celler som er i stand til å produsere spesifikke rekombinante proteiner med høy effektivitet. Utforskningen av eukaryote cellekulturmetoder, inkludert CHO- og HeLa-celler, har bidratt til en bedre forståelse av de cellulære mekanismene og optimaliseringen av pattedyrcellekulturer for terapeutisk proteinproduksjon.
Men det er ikke alt! CHO-celler har andre fascinerende anvendelser innen biomedisinsk forskning, blant annet:
- Toksisitetsscreening: CHO-celler brukes til å vurdere toksisiteten til legemidler, inkludert kreft- og antivirale terapeutiske midler. For eksempel undersøkte en studie den brystkreftspesifikke aktiviteten til fettsyrer avledet fra antarktiske mikroalger ved å bruke CHO som en kontrollcellelinje.
- Genuttrykk: CHO-celler brukes til stabilt og midlertidig å uttrykke gener for studier av genfunksjon eller målrettet proteinproduksjon. Verktøy for genredigering brukes til å utvikle gen-knock-in- og knockout-modeller i CHO-cellelinjer.
Fremtidsperspektiver innen CHO-celleforskning
Den pågående forskningen og utviklingen innen CHO-cellesystemer er fokusert på å forbedre effektiviteten og allsidigheten til disse cellene i biofarmasøytisk produksjon. Ettersom CHO-celler fortsatt er i forkant av rekombinant proteinbehandling, er deres rolle i fremtidens medisin og bioteknologi betydelig, og lover nye fremskritt innen utvikling av antistoffer og produksjon av livreddende behandlinger.
Oppdag fordelene med de mektige CHO-cellene
Her er noen viktige fordeler ved CHO-cellelinjen som gjør den til et attraktivt forskningsverktøy.
- Enkel dyrking: Dyrkingsprosedyrene og -forholdene for CHO-cellelinjen er ikke krevende. Disse cellene er robuste og tåler varierende temperatur- og pH-endringer. Dermed er de ideelle for dyrking i stor skala.
- Posttranslasjonelle modifikasjoner: Disse cellene ligner menneskelige celler og er i stand til å produsere lignende posttranslasjonelle modifikasjoner. Dermed kan CHO-celler brukes til å produsere biokompatible biologiske produkter med utmerket farmasøytisk aktivitet.
- Høy produktivitet: CHO-celler brukes mye til å produsere store mengder rekombinante proteiner. Genetisk optimalisering av CHO-cellelinjen har resultert i ca. 3–10 gram protein per liter kultur.
- Genuttrykk: CHO-celler er enkle å transfisere; derfor brukes de ofte til studier av transient og stabilt uttrykk. I tillegg brukes mange genetiske verktøy til å utvikle gen-knock-in- og knockout-modeller ved hjelp av CHO-cellelinjen.
- Myndighetsgodkjenninger: CHO-celler har blitt brukt i nesten 50 bioterapeutiske midler som er godkjent i USA og EU.
- Lav virusfølsomhet: På grunn av hamsteropprinnelsen er risikoen for spredning av humane virus redusert, noe som reduserer produksjonstap og øker biosikkerheten.
Viktige egenskaper ved CHO-celler
Morfologi: CHO-celler har et epitelcellelignende utseende med en langstrakt og fibroblastlignende form. De er vedheftende og vokser vanligvis i monolag.
Cellestørrelse: Den gjennomsnittlige diameteren på CHO-celler er mellom 12–14 μm.
Genom og ploidi: CHO-celler er aneuploide og har 21 kromosomer, noe som skiller seg fra det euploide kromosomtall som finnes hos den kinesiske hamsteren. Karyotypen til CHO-celler er preget av flere strukturelle omorganiseringer, inkludert delvis tap av kromosom 2 og X-materiale.
Sammenligning av cellelinjene CHO og CHO-K1
Siden den opprinnelige CHO-cellelinjen ble rapportert i 1956, har mange varianter av cellelinjen blitt opprettet for ulike formål. CHO-K1 ble generert fra en enkelt klon av CHO-celler i 1957, og CHO-DXB11 (også kjent som CHO-DUKX) ble deretter laget gjennom mutagenese med etylmetansulfonat. Deres nytteverdi var imidlertid begrenset på grunn av deres evne til å gå tilbake til DHFR-aktivitet når de ble mutagenisert. Senere ble CHO-celler mutagenisert med gammastråling for å produsere CHO-DG44, der begge DHFR-alleler ble fullstendig eliminert. Disse DHFR-defekte stammene trenger glycin, hypoksantin og tymidin for å vokse og brukes mye til industriell proteinproduksjon. Andre seleksjonssystemer har siden blitt populære, og vertsceller som CHO-K1, CHO-S og CHO-Pro minus har vist seg å produsere høye nivåer av proteiner. På grunn av genetisk ustabilitet dyrkes disse cellelinjene ofte i dyrekomponentfrie eller kjemisk definerte medier i bioreaktorer for suspensjonskultur. Kompleksiteten i CHO-cellegenetikk og klonal avledning ble også diskutert.
Lås opp for gjennombrudd med våre CHO-celler
Ti tips for dyrking av CHO-celler
- CHO-cellelinjen er en vedlikeholdsvennlig cellelinje som er enkel å dyrke.
- CHO-celler har en rask fordoblingstid på 14–17 timer.
- CHO-celler er vedheftende og vokser som monolag, men kan også tilpasses til å vokse i suspensjon.
- Subkultiver CHO-celler ved 80–90 % konfluens ved hjelp av Accutase.
- Så CHO-celler med en celletetthet på 1 x 104 celler/cm2 for å oppnå et konfluent monolag i løpet av ca. 4 dager.
- For optimal dyrking, bruk en 50:50 DMEM og Ham's F12-blanding tilsatt 5 % FBS og L-glutamin.
- Skift ut vekstmediet 2–3 ganger i uken.
- Dyrk CHO-celler i en fuktet inkubator tilsatt 5 % CO2-gass ved 37 °C.
- Oppbevar CHO-celler i flytende nitrogen i damp- eller væskefase (-196 °C).
- Følg retningslinjene for biosikkerhetsnivå 1 for håndtering og dyrking av CHO-cellelinjen.
Protokoller, videoer og nyere publikasjoner om CHO-celler
Her er noen gode ressurser du kan utforske for å lære mer om dyrking og vedlikehold av CHO-cellelinjer.
- En omfattende cellekulturprotokoll for CHO-celler: Denne lenken kan hjelpe deg med å lære alt om subkultivering og transfeksjon av CHO-celler.
- CHO-celler: Dette nettstedet gir grunnleggende informasjon om cellekultur av CHO-cellelinjen, inkludert deling, lagring, frysing og tining av celler osv.
- Tining av CHO-celler: Denne videoen viser et eksempel på en tineprotokoll for frosne CHO-celler.
Transfeksjonsprotokoller for CHO-cellelinjen
CHO-celler er svært mottakelige for både transient og stabil transfeksjon av gener. Her er noen ressurser som gir nyttig informasjon om transfeksjonsprotokoller for CHO-cellelinjen.
- Transfeksjon av CHO-celler: Denne publiserte artikkelen gir en protokoll for transient transfeksjon for CHO-cellelinjen ved bruk av lineær polyetylenimin (PEI).
- Transfeksjonsmetoder for CHO-celler: Denne artikkelen forklarer ulike strategier for effektiv transfeksjon av CHO-cellelinjer ved bruk av ulike transfeksjonsreagenser.
- Midlertidig transfeksjon av CHO-celler: Denne videoen bruker illustrasjoner for å forklare grunnleggende konsepter vedrørende studier av midlertidig ekspresjon i CHO-celler.
Interessante forskningspublikasjoner som benytter CHO-celler
Følgende er sammendrag av ulike studier som har benyttet CHO-celler:
Studie: «Rask produksjon med høyt utbytte av SARS-CoV-2-spike-ektodomene i full lengde ved hjelp av transient genuttrykk i CHO-celler» (2021)
- Formål: Å uttrykke SARS-CoV-2-spike-ektodomænet i CHO-celler ved hjelp av tre metoder for transient transfeksjon for høy produktivitet.
- Metodikk: CHO-celler ble transfektert med plasmider som koder for SARS-CoV-2-spike-ektodomænet i full lengde ved hjelp av tre metoder for transient transfeksjon. Proteinekspresjon ble vurdert ved hjelp av ELISA og Western blot.
- Viktige funn: Alle tre metoder for transient transfeksjon viste høye nivåer av proteinekspresjon, med det høyeste utbyttet oppnådd ved polyetylenimin-metoden.
Studie: «Engineering a stable CHO cell line for the expression of a MERS-coronavirus vaccine antigen» (2018)
- Formål: Å produsere MERS-coronavirus-antigen i CHO-celler for bruk som en fremtidig vaksinekandidat.
- Metodikk: CHO-celler ble transfektert med et plasmid som kodet for MERS-koronavirusantigenet og valgt ut for stabil ekspresjon ved hjelp av geneticin. Proteinekspresjon ble vurdert ved hjelp av ELISA og Western blot.
- Hovedfunn: Den stabile CHO-cellelinjen viste høye nivåer av proteinekspresjon og stabilitet over flere passasjer.
Studie: «Cytotoksisk aktivitet av fettsyrer fra antarktiske makroalger på veksten av humane brystkreftceller» (2018)
- Formål: Å bruke CHO-celler som kontroll for å vurdere toksisiteten til kreftmidler mot normale celler.
- Metodikk: CHO-celler ble dyrket og behandlet med fettsyrer fra antarktiske makroalger, og cellelevbarheten ble vurdert ved hjelp av MTT-analysen.
- Hovedfunn: Fettsyrer fra antarktiske makroalger viste ingen cytotoksiske effekter på CHO-celler, noe som tyder på potensiell bruk som et kreftmiddel med selektivitet for kreftceller.
Studie: «Knockout av caspase-7-genet forbedrer uttrykket av rekombinant protein i CHO-cellelinjen gjennom cellecyklusstans i G2/M-fasen» (2022)
- Formål: Å genetisk manipulere CHO-celler for å forbedre uttrykket av rekombinante proteiner.
- Metodikk: Caspase-7-genet ble slått ut i CHO-celler ved hjelp av CRISPR/Cas9-teknologi, og proteinekspresjonen ble vurdert ved hjelp av Western blot og fluorescensmikroskopi.
- Hovedfunn: Knockout av caspase-7-genet i CHO-celler resulterte i forbedret proteinekspresjon, sannsynligvis på grunn av cellecyklusstans i G2/M-fasen forårsaket av tapet av caspase-7.
Studie: «Utvikling av en CHO-cellelinje for stabil produksjon av rekombinante antistoffer mot humant MMP9» (2015)
- Formål: Å produsere monoklonale antistoffer mot det humane MMP9-proteinet i CHO-celler.
- Metodikk: CHO-celler ble transfektert med plasmider som kodet for antistoffet mot humant MMP9 og valgt ut for stabil ekspresjon ved bruk av geneticin. Proteinekspresjon ble vurdert ved hjelp av ELISA og Western blot.
- Viktige funn: Den stabile CHO-cellelinjen viste høye nivåer av antistoffekspresjon og stabilitet over flere passasjer, noe som tyder på potensiell bruk i terapeutiske anvendelser rettet mot humant MMP9.
Ofte stilte spørsmål om CHO-celler
Referanser
- Reinhart, D., et al., Bioprocessing of Recombinant CHO‐K1, CHO‐DG44, and CHO‐S: CHO-ekspresjonsverter favoriserer enten mAb-produksjon eller biomassesyntese. Biotechnology journal, 2019. 14(3): s. 1700686.
- Pan, X., et al., Metabolsk karakterisering av en fase med økning i CHO-cellestørrelse i fed-batch-kulturer. Applied microbiology and biotechnology, 2017. 101: s. 8101–8313.
- Turilova, V.I., T.S. Goryachaya og T.K. Yakovleva, Kinesisk hamster-eggstokkcellelinje DXB-11: kromosomisk ustabilitet og karyotypeheterogenitet. Molecular Cytogenetics, 2021, 14(1): s. 1–12.
- Hunter, M., et al., optimalisering av proteinekspresjon i pattedyrceller. Aktuelle protokoller innen proteinvitenskap, 2019. 95(1): s. e77.
- Nyon, M.P., et al., Utvikling av en stabil CHO-cellelinje for ekspresjon av et MERS-koronavirus-vaksineantigen. Vaccine, 2018. 36(14): s. 1853–1862.
- Pacheco, B.S., et al., Cytotoksisk aktivitet av fettsyrer fra antarktiske makroalger på veksten av humane brystkreftceller. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2018. 6: s. 185.
- Ryu, J., et al., utvikling av en CHO-cellelinje for stabil produksjon av rekombinante antistoffer mot humant MMP9. BMC biotechnology, 2022. 22(1): s. 8.

