Komórki CHO w bioprodukcji: Zastosowania i innowacje

Pochodząca z jajnika chomika chińskiegolinia komórkowa CHO jest potęgą w badaniach medycznych i biologicznych dzięki szerokiemu zakresowi zastosowań. Ta linia komórkowa ssaków oferuje nieskończone możliwości, od produkcji białek rekombinowanych po ekspresję genów, badania toksyczności, odżywianie i badania genetyczne.

Nasz artykuł zagłębia się w fascynujący świat komórek CHO, badając, w jaki sposób komórki te zrewolucjonizowały badania biofarmaceutyczne i utorowały drogę do terapii ratujących życie. Przygotuj się na odkrycie tajemnic potężnych komórek CHO i dowiedz się, w jaki sposób napędzają one przełomowe postępy w medycynie i nie tylko! Dowiesz się wszystkiego, co musisz wiedzieć, zanim zaczniesz, w tym:

Czym jest linia komórek CHO?

Od czasu ich utworzenia w 1957 roku przez Theodore'a T. Pucka, komórki jajnika chomika chińskiego (CHO) stały się podstawą badań biologicznych i medycznych ze względu na ich szybki wzrost i wysoką produkcję białka. Te komórki nabłonkowe, pochodzące z jajnika chomika chińskiego, są szeroko stosowane w biomanufakturowaniu, genetyce, badaniach toksyczności, żywieniu i badaniach ekspresji genów.

Komórki CHO mogą wytwarzać białka z modyfikacjami potranslacyjnymi (PTM) podobnymi do tych występujących u ludzi. Mają również niedobór syntezy proliny i nie wyrażają receptora naskórkowego czynnika wzrostu (EGFR), co czyni je idealnymi do badania różnych mutacji EGFR.

W produkcji biomateriałów komórki CHO są szeroko wykorzystywane do produkcji przeciwciał monoklonalnych, białek rekombinowanych i szczepionek. Ponad 60 białek terapeutycznych wytworzonych z komórek CHO zostało zatwierdzonych do produkcji, a ich zastosowanie wciąż rośnie. W naszym artykule przyjrzymy się niezwykłym właściwościom i różnorodnym zastosowaniom komórek CHO, podkreślając ich kluczową rolę w napędzaniu postępów w biomedycynie i nie tylko. Przygotuj się na poznanie fascynującego świata komórek CHO i odkryj ich niezrównany potencjał w badaniach biomedycznych!

Komórki CHO: Wykorzystywane w przemyśle biofarmaceutycznym do produkcji białek rekombinowanych

W przemyśle biotechnologicznym komórki jajnika chomika chińskiego (CHO) są często wykorzystywane do tworzenia biofarmaceutyków, takich jak przeciwciała monoklonalne, białka rekombinowane i szczepionki.

Chociaż możesz nie zdawać sobie z tego sprawy, komórki jajnika chomika chińskiego (CHO) mogą być winne, jeśli kiedykolwiek przeszedłeś terapię przeciwciałami monoklonalnymi. Te adaptowalne komórki są często wykorzystywane przez przemysł biofarmaceutyczny do produkcji rekombinowanych białek, które są wykorzystywane w badaniach biomedycznych, diagnostyce i różnych terapiach. Terapeutyki oparte na białkach zwane przeciwciałami monoklonalnymi (mAbs) są stosowane w leczeniu różnych chorób, takich jak rak, choroby autoimmunologiczne i choroby zakaźne. Ponieważ komórki CHO przeprowadzają modyfikacje potranslacyjne przypominające te zachodzące w ludzkich komórkach, są one często wykorzystywane do produkcji mAbs. Modyfikacje te są niezbędne do prawidłowego działania tych środków terapeutycznych.

Białka stworzone za pomocą inżynierii genetycznej znane są jako białka rekombinowane. Oprócz tego, że są odczynnikami badawczymi, mogą być również stosowane jako środki terapeutyczne i diagnostyczne. Ponieważ komórki CHO mogą ulegać modyfikacjom potranslacyjnym i mają złożone glikozylacje przypominające te występujące w komórkach ludzkich, są one szczególnie dobrze przystosowane do wytwarzania białek rekombinowanych ze względu na ich szybki wzrost, wysoką ekspresję białka i zdolność do wyrażania dużych ilości białka. Z wydajnością od 3 do 10 gramów na litr hodowli, linia komórkowa CHO jest przełomem w biofarmaceutyce dzięki niezrównanej zdolności do masowej produkcji białek terapeutycznych. Komórki CHO są obecnie istotnym składnikiem współczesnej biomedycyny dzięki optymalizacji genetycznej, która zwiększa ich zdolność do generowania dużych ilości rekombinowanych białek.

Szczepionki to biofarmaceutyki stosowane do zapobiegania i leczenia infekcji wywołanych przez wirusy i bakterie. Szczepionki przeciwko COVID-19 należą do tych wytwarzanych z komórek CHO. Naukowcy stworzyli szereg technik, w tym inżynierię genetyczną, optymalizację mediów i rozwój procesów, aby zwiększyć wydajność komórek CHO w produkcji biofarmaceutyków. Techniki te zaowocowały stworzeniem wysokowydajnych i tanich systemów hodowlanych do produkcji biofarmaceutyków przy użyciu komórek CHO. Szeroki zakres zastosowań komórek CHO obejmuje:

Zakład produkcji farmaceutycznej.

Komórki CHO w produkcji biofarmaceutyków

Komórki CHO są wykorzystywane do produkcji różnych bioterapeutyków, w tym rekombinowanych białek i przeciwciał monoklonalnych stosowanych w leczeniu chorób takich jak nowotwory, zaburzenia autoimmunologiczne i choroby zakaźne. Przyjęcie komórek CHO w biofarmaceutykach wynika w dużej mierze z ich zdolności do przeprowadzania modyfikacji potranslacyjnych podobnych do ludzkich komórek, co czyni je idealnymi gospodarzami ssaków do produkcji białek terapeutycznych kompatybilnych z ludzkimi. Kompleksowe zrozumienie profili białek komórek gospodarza CHO i wdrożenie technik ELISA białek komórek gospodarza są integralną częścią zapewnienia czystości i bezpieczeństwa biofarmaceutyków wytwarzanych w systemach komórkowych CHO. W rezultacie, komórki CHO ugruntowały swoją pozycję jako wielofunkcyjna platforma w przemyśle biotechnologicznym.

Postępy w produkcji przeciwciał na bazie komórek CHO

Komórki CHO są szeroko stosowane w produkcji przeciwciał monoklonalnych, które zrewolucjonizowały dziedzinę biomedycyny, zapewniając ukierunkowane terapie różnych chorób. Komórki CHO stały się kamieniem węgielnym w ekspresji rekombinowanych przeciwciał i produkcji terapeutyków białkowych ze względu na ich zdolność do prawidłowego składania, montażu i modyfikacji ludzkich białek. Produkcja przeciwciał z komórek CHO ewoluowała wraz z udoskonalaniem technik hodowli komórkowej i inżynierii komórek CHO, prowadząc do uzyskania wysokiej jakości komórek CHO, które mają kluczowe znaczenie dla rozwoju biofarmaceutyków. Kompleksowe podejścia biotechnologiczne, w tym technologia DNA i wyrafinowane metody hodowli komórkowej, zostały zastosowane w celu optymalizacji systemów komórek CHO w celu zwiększenia wydajności produkcji przeciwciał.

Biologia molekularna i inżynieria komórek CHO

Połączenie technik biologii molekularnej z hodowlą komórek CHO doprowadziło do stworzenia transgenicznych linii komórek CHO i manipulacji mutantami komórek chomika chińskiego w celu uzyskania pożądanych cech. Te postępy w inżynierii komórkowej i technologii DNA ułatwiły rozwój komórek CHO zdolnych do produkcji określonych białek rekombinowanych o wysokiej skuteczności. Eksploracja metod hodowli komórek eukariotycznych, w tym komórek CHO i HeLa, przyczyniła się do lepszego zrozumienia mechanizmów komórkowych i optymalizacji hodowli komórek ssaków do produkcji białek terapeutycznych.

Ale to nie wszystko! Komórki CHO mają inne fascynujące zastosowania w badaniach biomedycznych, w tym

Badanie toksyczności: Komórki CHO są wykorzystywane do oceny toksyczności leków, w tym przeciwnowotworowych i przeciwwirusowych środków terapeutycznych. Na przykład, w jednym z badań zbadano działanie przeciwnowotworowe kwasów tłuszczowych pochodzących z mikroalg antarktycznych, wykorzystując CHO jako kontrolną linię komórkową.
Ekspresja genów: Komórki CHO są wykorzystywane do stabilnej i przejściowej ekspresji genów do badań funkcji genów lub ukierunkowanej produkcji białek. Narzędzia do edycji genów są wykorzystywane do opracowywania modeli knock-in i knock-out genów w liniach komórkowych CHO.

Perspektywy na przyszłość w badaniach nad komórkami CHO

Trwające badania i rozwój systemów komórek CHO koncentrują się na zwiększeniu wydajności i wszechstronności tych komórek w produkcji biofarmaceutycznej. Ponieważ komórki CHO pozostają w czołówce rekombinowanych terapii białkowych, ich rola w przyszłości medycyny i biotechnologii jest znacząca, obiecując nowe postępy w rozwoju przeciwciał i produkcji leków ratujących życie.

Odkryj zalety potężnych komórek CHO

Oto kilka kluczowych zalet linii komórkowej CHO, które czynią ją atrakcyjnym narzędziem badawczym.

Łatwość hodowli: Procedury i warunki hodowli linii komórkowej CHO nie są wymagające. Komórki te są wytrzymałe i zdolne do tolerowania różnych zmian temperatury i pH. Dzięki temu idealnie nadają się do hodowli na dużą skalę.
Modyfikacje potranslacyjne: Komórki te są podobne do komórek ludzkich i są w stanie wytwarzać podobne modyfikacje potranslacyjne. Dzięki temu komórki CHO mogą być wykorzystywane do produkcji biokompatybilnych produktów biologicznych o doskonałej aktywności farmaceutycznej.
Wysoka wydajność: Komórki CHO są szeroko stosowane do produkcji wysokiej wydajności rekombinowanych białek. Optymalizacja genetyczna linii komórek CHO pozwoliła uzyskać około 3-10 gramów białka na litr hodowli.
Ekspresja genów: Komórki CHO są łatwe do transfekcji, dlatego są często wykorzystywane do badań nad przejściową i stabilną ekspresją. Ponadto wiele narzędzi genetycznych jest wykorzystywanych do opracowywania modeli knock-in i knock-out genów przy użyciu linii komórkowej CHO.
Zatwierdzenia rządowe: Komórki CHO zostały wykorzystane w prawie 50 bioterapeutykach zatwierdzonych w USA i UE.
Niska podatność na wirusy: Ze względu na pochodzenie chomika, ryzyko rozprzestrzeniania się ludzkich wirusów jest zmniejszone, zmniejszając straty produkcyjne i zwiększając bezpieczeństwo biologiczne.

Kluczowe cechy komórek CHO

Morfologia: Komórki CHO wyglądają jak komórki nabłonkowe o wydłużonym i fibroblastycznym kształcie. Są przylegające i zazwyczaj rosną w monowarstwach.
Rozmiar komórek: Średnia średnica komórek CHO wynosi 12-14 μm.
Genom i ploidalność: Komórki CHO są aneuploidalne, posiadają 21 chromosomów, co różni się od euploidalnej liczby chromosomów występującej u chomika chińskiego. Kariotyp komórek CHO charakteryzuje się wieloma rearanżacjami strukturalnymi, w tym częściową utratą chromosomu 2 i materiału X.

Obrazy mikroskopowe komórek CHO: przy wysokiej konfluencji (po lewej) i przy około 50% konfluencji (po prawej).

Porównanie linii komórkowej CHO i CHO-K1

Odkąd oryginalna linia komórkowa CHO została opisana w 1956 roku, wiele jej odmian zostało stworzonych do różnych celów. CHO-K1 została wygenerowana z pojedynczego klonu komórek CHO w 1957 roku, a CHO-DXB11 (znana również jako CHO-DUKX) została następnie stworzona poprzez mutagenezę metanosulfonianem etylu. Jednak ich użyteczność była ograniczona ze względu na ich zdolność do powrotu do aktywności DHFR po mutagenizacji. Później komórki CHO zostały zmutowane promieniowaniem gamma w celu wytworzenia CHO-DG44, w którym oba allele DHFR zostały całkowicie wyeliminowane. Te szczepy pozbawione DHFR wymagają do wzrostu glicyny, hipoksantyny i tymidyny i są szeroko stosowane do przemysłowej produkcji białek. Od tego czasu inne systemy selekcji stały się popularne, a komórki gospodarza, takie jak CHO-K1, CHO-S i CHO-Pro minus, wykazały, że wytwarzają wysokie poziomy białek. Ze względu na niestabilność genetyczną, te linie komórkowe są często hodowane w bioreaktorach zawiesinowych w podłożach wolnych od składników zwierzęcych lub zdefiniowanych chemicznie. Omówiono również złożoność genetyki komórek CHO i ich klonalnego wyprowadzania.

Przełomowe odkrycia dzięki naszym komórkom CHO

Dziesięć wskazówek dotyczących hodowli komórek CHO

Linia komórkowa CHO jest linią komórkową wymagającą niewielkiej konserwacji i łatwą w hodowli.
Czas podwojenia populacji komórek CHO wynosi 14-17 godzin.
Komórki CHO są przylegające i rosną jako monowarstwy lub mogą być przystosowane do wzrostu w zawiesinie.
Hoduj komórki CHO przy 80-90% konfluencji przy użyciu Accutase.
Posiewać komórki CHO z gęstością 1 x¹⁰⁴ komórek/cm2 , aby uzyskać monowarstwę zrastającą się w ciągu około 4 dni.
Do optymalnej hodowli należy użyć mieszaniny 50:50 DMEM i Ham's F12 uzupełnionej 5% FBS i L-glutaminą.
Pożywkę należy odnawiać 2-3 razy w tygodniu.
Hoduj komórki CHO w nawilżonym inkubatorze uzupełnionym 5% CO2 w temperaturze 37°C.
Przechowywać komórki CHO w fazie ciekłej lub parowej ciekłego azotu (-196°C).
Postępuj zgodnie z wytycznymi poziomu bezpieczeństwa biologicznego 1 dotyczącymi obsługi i hodowli linii komórek CHO.

Protokoły, filmy i najnowsze publikacje dotyczące komórek CHO

Oto kilka doskonałych zasobów, które warto poznać, aby dowiedzieć się więcej na temat hodowli i konserwacji linii komórek CHO.

Obszerny protokół hodowli komórek CHO: Ten link pomoże ci dowiedzieć się wszystkiego o subkulturach i transfekcji komórek CHO.
Komórki CHO: Ta strona zawiera podstawowe informacje na temat hodowli komórek CHO, w tym podziału, przechowywania, zamrażania i rozmrażania komórek itp.
Rozmrażanie komórek CHO: Ten film przedstawia przykładowy protokół rozmrażania zamrożonych komórek CHO.

Protokoły transfekcji dla linii komórek CHO

Komórki CHO są bardzo podatne zarówno na przejściową, jak i stabilną transfekcję genów. Oto kilka zasobów dostarczających pomocnych informacji na temat protokołów transfekcji linii komórek CHO.

Transfekcjakomórek CHO: Ten opublikowany artykuł zawiera protokół przejściowej transfekcji dla linii komórek CHO przy użyciu liniowej polietylenoiminy (PEI).
Metody transfekcji komórek CHO: Ten artykuł wyjaśnia różne strategie skutecznej transfekcji linii komórkowych CHO przy użyciu różnych odczynników do transfekcji.
Transfekcja przejściowa komórek CHO: Ten film wykorzystuje ilustracje do wyjaśnienia podstawowych pojęć dotyczących badań przejściowej ekspresji w komórkach CHO.

430,00 €*

Treść: 1.5 milliliter

Ceny bez podatków plus koszty wysyłki

cryovial

Numer produktu: 603479

Interesujące publikacje badawcze wykorzystujące komórki CHO

Poniżej znajdują się podsumowania różnych badań, w których wykorzystano komórki CHO:

Badanie: "Szybka, wysokowydajna produkcja pełnej długości ektodomeny kolca SARS-CoV-2 poprzez przejściową ekspresję genów w komórkach CHO" (2021)
- Cel: Ekspresja ektodomeny kolca SARS-CoV-2 w komórkach CHO przy użyciu trzech metod przejściowej transfekcji w celu uzyskania wysokiej wydajności.
- Metodologia: Komórki CHO transfekowano plazmidami kodującymi pełnej długości ektodomenę kolca SARS-CoV-2 przy użyciu trzech metod transfekcji przejściowej. Ekspresję białka oceniano za pomocą testu ELISA i Western blot.
- Kluczowe wnioski: Wszystkie trzy metody przejściowej transfekcji wykazały wysoki poziom ekspresji białka, z najwyższą wydajnością uzyskaną metodą polietylenoiminową.
Badanie: "Inżynieria stabilnej linii komórkowej CHO do ekspresji antygenu szczepionki przeciwko koronawirusowi MERS" (2018)
- Cel: Produkcja antygenu koronawirusa MERS w komórkach CHO do wykorzystania jako przyszła szczepionka kandydująca.
- Metodologia: Komórki CHO transfekowano plazmidem kodującym antygen koronawirusa MERS i wybrano do stabilnej ekspresji przy użyciu genetyny. Ekspresję białka oceniano za pomocą testu ELISA i Western blot.
- Kluczowe wyniki: Stabilna linia komórek CHO wykazała wysoki poziom ekspresji białka i stabilność w wielu pasażach.
Badanie: "Cytotoksyczne działanie kwasów tłuszczowych z makroalg antarktycznych na wzrost ludzkich komórek raka piersi" (2018)
- Cel: Wykorzystanie komórek CHO jako kontroli do oceny toksyczności środków przeciwnowotworowych wobec normalnych komórek.
- Metodologia: Komórki CHO hodowano i traktowano kwasami tłuszczowymi z makroalg antarktycznych, a żywotność komórek oceniano za pomocą testu MTT.
- Kluczowe wnioski: Kwasy tłuszczowe z makroalg antarktycznych nie wykazywały działania cytotoksycznego na komórki CHO, co sugeruje potencjalne zastosowanie jako środek przeciwnowotworowy o selektywności wobec komórek nowotworowych.
Badanie: "Knockout genu kaspazy-7 poprawia ekspresję rekombinowanego białka w linii komórkowej CHO poprzez zatrzymanie cyklu komórkowego w fazie G2/M" (2022)
- Cel: Genetyczna manipulacja komórkami CHO w celu poprawy ekspresji rekombinowanych białek.
- Metodologia: Gen kaspazy-7 został znokautowany w komórkach CHO przy użyciu technologii CRISPR/Cas9, a ekspresję białka oceniono metodą Western blot i mikroskopii fluorescencyjnej.
- Kluczowe wnioski: Znokautowanie genu kaspazy-7 w komórkach CHO spowodowało poprawę ekspresji białka, prawdopodobnie z powodu zatrzymania cyklu komórkowego w fazie G2/M spowodowanego utratą kaspazy-7.
Badanie: "Rozwój linii komórkowej CHO do stabilnej produkcji rekombinowanych przeciwciał przeciwko ludzkiej MMP9" (2015)
- Cel: Produkcja przeciwciał monoklonalnych przeciwko ludzkiemu białku MMP9 w komórkach CHO.
- Metodologia: Komórki CHO zostały transfekowane plazmidami kodującymi przeciwciało przeciwko ludzkiemu MMP9 i wyselekcjonowane do stabilnej ekspresji przy użyciu genetyny. Ekspresję białka oceniano za pomocą testu ELISA i Western blot.
- Kluczowe wyniki: Stabilna linia komórek CHO wykazała wysoki poziom ekspresji przeciwciała i stabilność w wielu pasażach, co sugeruje potencjalne zastosowanie w zastosowaniach terapeutycznych ukierunkowanych na ludzką MMP9.

Często zadawane pytania dotyczące komórek CHO

Referencje

Reinhart, D., et al., Bioprocessing of Recombinant CHO-K1, CHO-DG44, and CHO-S: Gospodarze ekspresji CHO sprzyjają produkcji mAb lub syntezie biomasy. Czasopismo biotechnologiczne, 2019. 14(3): p. 1700686.
Pan, X., et al., Metaboliczna charakterystyka fazy wzrostu wielkości komórek CHO w hodowlach wsadowych. Applied microbiology and biotechnology, 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 karyotype heterogeneity. Molecular Cytogenetics, 2021, 14(1): s. 1-12.
Hunter, M., et al., Optymalizacja ekspresji białek w komórkach ssaków. Current protocols in protein science, 2019. 95(1): s. e77.
Nyon, M.P., et al., Engineering a stable CHO cell line for the expression of a MERS-coronavirus vaccine antigen. Vaccine, 2018. 36(14): p. 1853-1862.
Pacheco, B.S., et al., Aktywność cytotoksyczna kwasów tłuszczowych z makroalg antarktycznych na wzrost ludzkich komórek raka piersi. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2018. 6: p. 185.
Ryu, J., et al., Opracowanie linii komórkowej CHO do stabilnej produkcji rekombinowanych przeciwciał przeciwko ludzkiemu MMP9. BMC biotechnology, 2022. 22(1): p. 8.