Komórki CHO w bioprodukcji: zastosowania i innowacje
Pochodząca z jajnika chomika chińskiego linia komórkowa CHO jest potęgą w badaniach medycznych i biologicznych dzięki szerokiemu zakresowi zastosowań. Ta linia komórek ssaków oferuje nieograniczone możliwości, od produkcji białek rekombinowanych po ekspresję genów, badania toksyczności, żywienie i badania genetyczne.
- Pożywka hodowlana
- Zobacz stronę produktu
- Czas podwojenia
- Zobacz stronę produktu
- Typ wzrostu
- Adhezyjny
- Poziom bezpieczeństwa biologicznego
- BSL-1
- Dostępne w
- Cytion — Zamów CHO
W naszym artykule zagłębiamy się w fascynujący świat komórek CHO, badając, w jaki sposób komórki te zrewolucjonizowały badania biofarmaceutyczne i utorowały drogę dla terapii ratujących życie. Przygotuj się na odkrycie tajemnic potężnych komórek CHO i dowiedz się, w jaki sposób przyczyniają się one do przełomowych postępów w medycynie i nie tylko! Dowiesz się wszystkiego, co musisz wiedzieć przed rozpoczęciem, w tym:
- Czym jest linia komórkowa CHO?
- Komórki CHO: podstawowy element przemysłu biofarmaceutycznego w produkcji białek rekombinowanych
- Perspektywy na przyszłość w badaniach nad komórkami CHO
- Odkryj zalety potężnych komórek CHO
- Najważniejsze cechy komórek CHO
- Porównanie linii komórkowej CHO i CHO-K1
- Osiągnij przełomowe odkrycia dzięki naszym komórkom CHO
- Dziesięć wskazówek dotyczących hodowli komórek CHO
- Protokoły, filmy i najnowsze publikacje dotyczące komórek CHO
- Ciekawe publikacje naukowe dotyczące komórek CHO
- Często zadawane pytania dotyczące komórek CHO
- Bibliografia
- Najczęściej zadawane pytania
Czym jest linia komórkowa CHO?
Od momentu ich wyhodowania w 1957 roku przez Theodore'a T. Pucka komórki jajnika chomika chińskiego (CHO) stały się podstawowym elementem badań biologicznych i medycznych ze względu na ich szybki wzrost i wysoką produkcję białka. Te komórki nabłonkowe, pochodzące z jajników chomika chińskiego, są szeroko stosowane w bioprodukcji, genetyce, badaniach toksyczności, żywieniu i badaniach ekspresji genów.
Komórki CHO mogą wytwarzać białka z modyfikacjami potranslacyjnymi (PTM) podobnymi do tych występujących u ludzi. Mają one również niedobór syntezy proliny i nie wyrażają receptora naskórkowego czynnika wzrostu (EGFR), co czyni je idealnymi do badania różnych mutacji EGFR.
W bioprodukcji komórki CHO są szeroko stosowane do produkcji przeciwciał monoklonalnych, białek rekombinowanych i szczepionek. Ponad 60 białek terapeutycznych wytwarzanych z komórek CHO zostało zatwierdzonych do produkcji, a ich zastosowanie stale się rozszerza. W naszym artykule przyglądamy się niezwykłym właściwościom i różnorodnym zastosowaniom komórek CHO, podkreślając ich kluczową rolę w napędzaniu postępu w biomedycynie i nie tylko. Przygotuj się na odkrywanie fascynującego świata komórek CHO i poznaj ich niezrównany potencjał w badaniach biomedycznych!
Komórki CHO: podstawowy wybór w przemyśle biofarmaceutycznym do produkcji białek rekombinowanych
W branży biotechnologicznej komórki jajnika chomika chińskiego (CHO) są często wykorzystywane do wytwarzania produktów biofarmaceutycznych, takich jak przeciwciała monoklonalne, białka rekombinowane i szczepionki.
Być może nie zdajesz sobie z tego sprawy, ale jeśli kiedykolwiek poddano Cię terapii przeciwciałami monoklonalnymi, to prawdopodobnie zawdzięczasz to komórkom jajnika chomika chińskiego (CHO). Te elastyczne komórki są często wykorzystywane w przemyśle biofarmaceutycznym do produkcji białek rekombinowanych, które znajdują zastosowanie w badaniach biomedycznych, diagnostyce i różnych terapiach. Leki białkowe zwane przeciwciałami monoklonalnymi (mAbs) są stosowane w leczeniu różnych schorzeń, takich jak nowotwory, choroby autoimmunologiczne i choroby zakaźne. Ponieważ komórki CHO ulegają modyfikacjom potranslacyjnym podobnym do tych zachodzących w komórkach ludzkich, są one często wykorzystywane do produkcji mAb. Modyfikacje te są niezbędne do prawidłowego działania tych leków.
Białka wytworzone w wyniku inżynierii genetycznej nazywane są białkami rekombinowanymi. Oprócz tego, że są odczynnikami badawczymi, mogą być również wykorzystywane jako środki terapeutyczne i diagnostyczne. Ponieważ komórki CHO mogą ulegać modyfikacjom potranslacyjnym i charakteryzują się złożonymi glikozylacjami przypominającymi te występujące w komórkach ludzkich, nadają się one szczególnie dobrze do produkcji białek rekombinowanych ze względu na szybki wzrost, wysoką ekspresję białek oraz zdolność do wytwarzania dużych ilości białka. Dzięki wydajności wynoszącej od 3 do 10 gramów na litr hodowli linia komórkowa CHO stanowi przełom w dziedzinie biofarmaceutyków dzięki swojej niezrównanej zdolności do masowej produkcji białek terapeutycznych. Komórki CHO są obecnie istotnym elementem współczesnej biomedycyny dzięki optymalizacji genetycznej, która zwiększa ich zdolność do wytwarzania dużych ilości białek rekombinowanych.
Szczepionki to produkty biofarmaceutyczne stosowane w profilaktyce i leczeniu zakażeń wywoływanych przez wirusy i bakterie. Szczepionki przeciwko COVID-19 należą do tych wytwarzanych z wykorzystaniem komórek CHO. Naukowcy opracowali szereg technik, w tym inżynierię genetyczną, optymalizację pożywek i rozwój procesów, aby poprawić wydajność komórek CHO w produkcji biofarmaceutyków. Techniki te doprowadziły do stworzenia wysokowydajnych, niedrogich systemów hodowli do produkcji biofarmaceutyków z wykorzystaniem komórek CHO. Szeroki zakres zastosowań komórek CHO obejmuje:
Komórki CHO w produkcji biofarmaceutycznej
Komórki CHO są wykorzystywane do produkcji różnych bioterapeutyków, w tym białek rekombinowanych i przeciwciał monoklonalnych stosowanych w leczeniu chorób takich jak nowotwory, zaburzenia autoimmunologiczne i choroby zakaźne. Wykorzystanie komórek CHO w bioproduktach wynika w dużej mierze z ich zdolności do przeprowadzania modyfikacji potranslacyjnych podobnych do tych zachodzących w komórkach ludzkich, co czyni je idealnymi sępami ssaków do produkcji białek terapeutycznych kompatybilnych z organizmem człowieka. Kompleksowe zrozumienie profili białek komórek gospodarza CHO oraz wdrożenie technik ELISA dla białek komórek gospodarza mają zasadnicze znaczenie dla zapewnienia czystości i bezpieczeństwa produktów biofarmaceutycznych wytwarzanych w systemach komórek CHO. W rezultacie komórki CHO umocniły swoją pozycję jako wielofunkcyjna platforma w przemyśle biotechnologicznym.
Postępy w produkcji przeciwciał opartej na komórkach CHO
Komórki CHO są szeroko stosowane w produkcji przeciwciał monoklonalnych, które zrewolucjonizowały dziedzinę biomedycyny, zapewniając ukierunkowane terapie różnych chorób. Komórki CHO stały się podstawą ekspresji przeciwciał rekombinowanych i produkcji białek terapeutycznych ze względu na ich zdolność do prawidłowego fałdowania, składania i modyfikacji białek ludzkich. Produkcja przeciwciał z komórek CHO ewoluowała wraz z udoskonaleniami technik hodowli komórkowej i inżynierii komórek CHO, co doprowadziło do powstania wysokiej jakości komórek CHO, które mają kluczowe znaczenie dla rozwoju biofarmaceutyków. Zastosowano kompleksowe podejścia biotechnologiczne, w tym technologię DNA i zaawansowane metody hodowli komórkowej, w celu optymalizacji systemów komórek CHO pod kątem zwiększenia wydajności produkcji przeciwciał.
Biologia molekularna i inżynieria komórek CHO
Połączenie technik biologii molekularnej z hodowlą komórek CHO doprowadziło do stworzenia transgenicznych linii komórkowych CHO oraz 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. Badania nad metodami hodowli komórek eukariotycznych, w tym komórek CHO i HeLa, przyczyniły się do lepszego zrozumienia mechanizmów komórkowych oraz optymalizacji hodowli komórek ssaków w celu produkcji białek terapeutycznych.
Ale to nie wszystko! Komórki CHO mają inne fascynujące zastosowania w badaniach biomedycznych, w tym:
- Badania toksyczności: Komórki CHO są wykorzystywane do oceny toksyczności leków, w tym środków przeciwnowotworowych i przeciwwirusowych. Na przykład w jednym z badań zbadano specyficzną aktywność przeciwnowotworową kwasów tłuszczowych pochodzących z mikroalg antarktycznych, wykorzystując komórki CHO jako linię komórkową kontrolną.
- Ekspresja genów: Komórki CHO są wykorzystywane do stabilnej i przejściowej ekspresji genów w badaniach nad funkcjami genów lub ukierunkowaną produkcją białek. Narzędzia do edycji genów są wykorzystywane do opracowywania modeli knock-in i knockout w liniach komórkowych CHO.
Perspektywy na przyszłość w badaniach nad komórkami CHO
Trwające badania i rozwój w zakresie systemów komórek CHO koncentrują się na zwiększeniu wydajności i wszechstronności tych komórek w produkcji biofarmaceutycznej. Ponieważ komórki CHO pozostają w czołówce terapii opartych na białkach rekombinowanych, ich rola w przyszłości medycyny i biotechnologii jest znacząca i zapowiada nowe postępy w rozwoju przeciwciał oraz produkcji leków ratujących życie.
Odkryj zalety potężnych komórek CHO
Oto kilka kluczowych zalet linii komórkowej CHO, które sprawiają, że jest ona atrakcyjnym narzędziem badawczym.
- Łatwość hodowli: Procedury i warunki hodowli linii komórkowej CHO nie są skomplikowane. Komórki te są wytrzymałe i tolerują zmiany temperatury oraz 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 dużych ilości białek rekombinowanych. Optymalizacja genetyczna linii komórkowej 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 ekspresją przejściową i stabilną. Ponadto wiele narzędzi genetycznych jest wykorzystywanych do opracowywania modeli knock-in i knockout przy użyciu linii komórkowej CHO.
- Zatwierdzenia rządowe: Komórki CHO zostały wykorzystane w prawie 50 produktach bioterapeutycznych zatwierdzonych w USA i UE.
- Niska podatność na wirusy: Ze względu na pochodzenie od chomików ryzyko rozprzestrzeniania się wirusów ludzkich jest zmniejszone, co ogranicza straty produkcyjne i zwiększa bezpieczeństwo biologiczne.
Kluczowe cechy komórek CHO
Morfologia: Komórki CHO mają wygląd przypominający komórki nabłonkowe, o wydłużonym kształcie przypominającym fibroblasty. Są one adhezyjne i zazwyczaj rosną w monowarstwach.
Rozmiar komórek: Średnia średnica komórek CHO wynosi od 12 do 14 μm.
Genom i ploidia: Komórki CHO są aneuploidalne i posiadają 21 chromosomów, co różni się od liczby chromosomów euploidalnych występujących u chomika chińskiego. Kariotyp komórek CHO charakteryzuje się wieloma rearanżacjami strukturalnymi, w tym częściową utratą materiału chromosomowego 2 i X.
Porównanie linii komórkowych CHO i CHO-K1
Od czasu opisania pierwotnej linii komórkowej CHO w 1956 r. stworzono wiele jej odmian do różnych celów. CHO-K1 wyhodowano z pojedynczego klonu komórek CHO w 1957 r., a CHO-DXB11 (znaną również jako CHO-DUKX) uzyskano następnie poprzez mutagenezę z użyciem metanosulfonianu etylu. Jednak ich przydatność była ograniczona ze względu na zdolność do powrotu do aktywności DHFR po mutagenezie. Później komórki CHO poddano mutagenezie promieniowaniem gamma w celu wyhodowania CHO-DG44, w którym oba allele DHFR zostały całkowicie wyeliminowane. Te szczepy z niedoborem DHFR wymagają glicyny, hipoksantyny i tymidyny do wzrostu i są szeroko stosowane do przemysłowej produkcji białek. Od tego czasu popularność zyskały inne systemy selekcyjne, a wykazano, że komórki gospodarza, takie jak CHO-K1, CHO-S i CHO-Pro minus, wytwarzają wysokie poziomy białek. Ze względu na niestabilność genetyczną linie komórkowe te są często hodowane w pożywkach wolnych od składników pochodzenia zwierzęcego lub chemicznie zdefiniowanych w bioreaktorach do hodowli w zawiesinie. Omówiono również złożoność genetyki komórek CHO i pochodzenie klonów.
Przełomowe odkrycia dzięki naszym komórkom CHO
Dziesięć wskazówek dotyczących hodowli komórek CHO
- Linia komórkowa CHO jest linią komórkową wymagającą niewielkiej pielęgnacji i łatwą w hodowli.
- Komórki CHO charakteryzują się krótkim czasem podwojenia populacji wynoszącym 14–17 godzin.
- Komórki CHO są komórkami przylegającymi i rosną w postaci monowarstw lub mogą być przystosowane do wzrostu w zawiesinie.
- Komórki CHO należy subkulturować przy 80–90% konfluencji przy użyciu Accutase.
- Wysiewaj komórki CHO w gęstości 1 x 104 komórek/cm2, aby uzyskać konfluentną monowarstwę w ciągu około 4 dni.
- W celu uzyskania optymalnej hodowli należy stosować mieszankę DMEM i Ham's F12 w proporcji 50:50, uzupełnioną 5% FBS i L-glutaminą.
- Odświeżaj pożywkę wzrostową 2–3 razy w tygodniu.
- Hodować komórki CHO w inkubatorze z nawilżaniem, uzupełnionym 5% gazem CO2 w temperaturze 37°C.
- Komórki CHO należy przechowywać w fazie ciekłej lub parowej azotu ciekłego (-196°C).
- Podczas pracy z linią komórkową CHO i jej hodowli należy przestrzegać wytycznych dotyczących poziomu bezpieczeństwa biologicznego 1.
Protokoły, filmy i najnowsze publikacje dotyczące komórek CHO
Oto kilka doskonałych zasobów, które warto przejrzeć, aby dowiedzieć się więcej o hodowli i utrzymaniu linii komórkowej CHO.
- Obszerny protokół hodowli komórek CHO: ten link pomoże Ci dowiedzieć się wszystkiego o subkulturowaniu i transfekcji komórek CHO.
- Komórki CHO: Ta strona zawiera podstawowe informacje dotyczące hodowli linii komórkowej CHO, w tym podziału, przechowywania, zamrażania i rozmrażania komórek itp.
- Rozmrażanie komórek CHO: Ten film pokazuje przykładowy protokół rozmrażania zamrożonych komórek CHO.
Protokoły transfekcji linii komórkowej CHO
Komórki CHO doskonale nadają się zarówno do przejściowej, jak i stabilnej transfekcji genów. Oto kilka zasobów zawierających przydatne informacje na temat protokołów transfekcji linii komórkowej CHO.
- Transfekcja komórek CHO: Ten opublikowany artykuł przedstawia protokół transfekcji przejściowej linii komórkowej CHO z wykorzystaniem 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 ekspresji przejściowej w komórkach CHO.
Ciekawe publikacje naukowe dotyczące komórek CHO
Poniżej przedstawiono streszczenia różnych badań, w których wykorzystano komórki CHO:
Badanie: „Szybka produkcja pełnej długości domeny zewnątrzkomórkowej białka szczytowego SARS-CoV-2 o wysokiej wydajności poprzez przejściową ekspresję genów w komórkach CHO” (2021)
- Cel: Ekspresja domeny zewnątrzkomórkowej białka szczytowego SARS-CoV-2 w komórkach CHO przy użyciu trzech metod transfekcji przejściowej w celu uzyskania wysokiej wydajności.
- Metodologia: Komórki CHO poddano transfekcji plazmidami kodującymi pełnej długości domenę zewnątrzkomórkową białka szczytowego SARS-CoV-2 przy użyciu trzech metod transfekcji przejściowej. Ekspresję białka oceniono metodą ELISA i Western blot.
- Kluczowe wyniki: Wszystkie trzy metody transfekcji przejściowej wykazały wysoki poziom ekspresji białka, przy czym najwyższą wydajność uzyskano metodą polietylenoiminową.
Badanie: „Opracowanie stabilnej linii komórkowej CHO do ekspresji antygenu szczepionki przeciwko koronawirusowi MERS” (2018)
- Cel: Wytworzenie antygenu koronawirusa MERS w komórkach CHO do wykorzystania jako przyszła szczepionka kandydująca.
- Metodologia: Komórki CHO poddano transfekcji plazmidem kodującym antygen koronawirusa MERS i wyselekcjonowano pod kątem stabilnej ekspresji przy użyciu genetycyny. Ekspresję białka oceniano za pomocą testu ELISA i Western blot.
- Kluczowe wyniki: Stabilna linia komórkowa CHO wykazała wysoki poziom ekspresji białka i stabilność w wielu pasażach.
Badanie: „Cytotoksyczne działanie kwasów tłuszczowych z makroglonów antarktycznych na wzrost komórek ludzkiego raka piersi” (2018)
- Cel: Wykorzystanie komórek CHO jako kontroli do oceny toksyczności środków przeciwnowotworowych wobec komórek zdrowych.
- Metodologia: Komórki CHO hodowano i poddano działaniu kwasów tłuszczowych z makroglonów antarktycznych, a żywotność komórek oceniono za pomocą testu MTT.
- Kluczowe wyniki: Kwasy tłuszczowe z makroglonów antarktycznych nie wykazały działania cytotoksycznego na komórki CHO, co sugeruje potencjalne zastosowanie jako środek przeciwnowotworowy o selektywności wobec komórek nowotworowych.
Badanie: „Wyłączenie genu kaspazy-7 poprawia ekspresję białka rekombinowanego w linii komórkowej CHO poprzez zatrzymanie cyklu komórkowego w fazie G2/M” (2022)
- Cel: Genetyczna modyfikacja komórek CHO w celu poprawy ekspresji białek rekombinowanych.
- Metodologia: Gen kaspazy-7 został wyłączony w komórkach CHO przy użyciu technologii CRISPR/Cas9, a ekspresję białka oceniono za pomocą Western blot i mikroskopii fluorescencyjnej.
- Kluczowe wyniki: Wyłączenie 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: „Opracowanie linii komórkowej CHO do stabilnej produkcji rekombinowanych przeciwciał przeciwko ludzkiemu MMP9” (2015)
- Cel: Wytworzenie przeciwciał monoklonalnych przeciwko ludzkiemu białku MMP9 w komórkach CHO.
- Metodologia: Komórki CHO poddano transfekcji plazmidami kodującymi przeciwciało przeciwko ludzkiemu MMP9 i wyselekcjonowano pod kątem stabilnej ekspresji przy użyciu genetycyny. Ekspresję białka oceniono metodą ELISA i Western blot.
- Kluczowe wyniki: Stabilna linia komórkowa CHO wykazała wysoki poziom ekspresji przeciwciała i stabilność w wielu pasażach, co sugeruje potencjalne zastosowanie w terapii ukierunkowanej na ludzkie MMP9.
Często zadawane pytania dotyczące komórek CHO
Bibliografia
- Reinhart, D. i in., Bioprocesy rekombinowanych komórek CHO-K1, CHO-DG44 i CHO-S: komórki CHO jako gospodarze ekspresji sprzyjają albo produkcji przeciwciał monoklonalnych, albo syntezie biomasy. Biotechnology Journal, 2019. 14(3): s. 1700686.
- Pan, X. i in., Charakterystyka metaboliczna fazy wzrostu wielkości komórek CHO w hodowlach typu fed-batch. Mikrobiologia stosowana i biotechnologia, 2017. 101: s. 8101–8313.
- Turilova, V.I., T.S. Goryachaya i T.K. Yakovleva, Linia komórek jajnika chomika chińskiego DXB-11: niestabilność chromosomowa i heterogeniczność kariotypu. Molecular Cytogenetics, 2021, 14(1): s. 1–12.
- Hunter, M. i in., optymalizacja ekspresji białek w komórkach ssaków. Current protocols in protein science, 2019. 95(1): s. e77.
- Nyon, M.P. i in., Opracowanie stabilnej linii komórkowej CHO do ekspresji antygenu szczepionki przeciwko koronawirusowi MERS. Vaccine, 2018. 36(14): s. 1853–1862.
- Pacheco, B.S. i in., Działanie cytotoksyczne kwasów tłuszczowych z makroglonów antarktycznych na wzrost komórek ludzkiego raka piersi. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2018. 6: s. 185.
- Ryu, J. i in., Opracowanie linii komórkowej CHO do stabilnej produkcji przeciwciał rekombinowanych przeciwko ludzkiemu MMP9. BMC biotechnology, 2022. 22(1): s. 8.

