Celulele CHO în bioproducție: aplicații și inovații
Derivată din ovarul unui hamster chinezesc, linia celulară CHO este un motor al cercetării medicale și biologice, datorită gamei sale largi de aplicații. Această linie celulară de mamifere oferă posibilități nelimitate, de la producția de proteine recombinante la expresia genică, screeningul toxicității, nutriție și studii genetice.
- Mediu de creștere
- Consultați pagina produsului
- Timp de dublare
- Consultați pagina produsului
- Tip de creștere
- Aderent
- Nivel de biosecuritate
- BSL-1
- Disponibil de la
- Cytion — Comandați CHO
Articolul nostru se adâncește în lumea fascinantă a celulelor CHO, explorând modul în care aceste celule au revoluționat cercetarea biofarmaceutică și au deschis calea către terapii care salvează vieți. Pregătiți-vă să descoperiți secretele puternicelor celule CHO și să aflați cum acestea determină progrese revoluționare în medicină și nu numai! Veți afla tot ce trebuie să știți înainte de a începe, inclusiv:
- Ce este linia celulară CHO?
- Celulele CHO: soluția preferată a industriei biofarmaceutice pentru producția de proteine recombinante
- Perspective viitoare în cercetarea celulelor CHO
- Descoperiți beneficiile puternicelor celule CHO
- Caracteristici cheie ale celulelor CHO
- Comparație între liniile celulare CHO și CHO-K1
- Realizați descoperiri revoluționare cu celulele noastre CHO
- Zece sfaturi pentru cultivarea celulelor CHO
- Protocoale, videoclipuri și publicații recente despre celulele CHO
- Publicații de cercetare interesante care utilizează celule CHO
- Întrebări frecvente despre celulele CHO
- Referințe
- Întrebări frecvente
Ce este linia celulară CHO?
De la crearea lor în 1957 de către Theodore T. Puck, celulele ovariene de hamster chinezesc (CHO) au devenit un element de bază în cercetarea biologică și medicală datorită creșterii lor rapide și producției ridicate de proteine. Aceste celule epiteliale, derivate din ovarul hamsterului chinezesc, sunt utilizate pe scară largă în biofabricație, genetică, screeningul toxicității, nutriție și studii privind expresia genică.
Celulele CHO pot produce proteine cu modificări post-translaționale (PTM) similare celor găsite la oameni. De asemenea, acestea prezintă o deficiență în sinteza prolinei și nu exprimă receptorul factorului de creștere epidermic (EGFR), ceea ce le face ideale pentru investigarea diverselor mutații ale EGFR.
În biofabricație, celulele CHO sunt utilizate pe scară largă pentru producerea de anticorpi monoclonali, proteine recombinante și vaccinuri. Peste 60 de proteine terapeutice obținute cu ajutorul celulelor CHO au fost aprobate pentru producție, iar utilizarea lor continuă să se extindă. Articolul nostru analizează proprietățile remarcabile și aplicațiile diverse ale celulelor CHO, evidențiind rolul lor crucial în stimularea progreselor în biomedicină și nu numai. Pregătiți-vă să explorați lumea fascinantă a celulelor CHO și să descoperiți potențialul lor de neegalat în cercetarea biomedicală!
Celulele CHO: soluția preferată a industriei biofarmaceutice pentru producția de proteine recombinante
În industria biotehnologică, celulele ovariene de hamster chinezesc (CHO) sunt utilizate frecvent pentru a crea produse biofarmaceutice precum anticorpi monoclonali, proteine recombinante și vaccinuri.
Deși este posibil să nu fiți conștienți de acest lucru, celulele ovariene de hamster chinezesc (CHO) ar putea fi responsabile dacă ați urmat vreodată o terapie cu anticorpi monoclonali. Aceste celule adaptabile sunt utilizate frecvent de industria biofarmaceutică pentru a produce proteine recombinante care sunt utilizate în cercetarea biomedicală, diagnosticare și o varietate de terapii. Terapiile pe bază de proteine numite anticorpi monoclonali (mAbs) sunt utilizate pentru tratarea unei varietăți de boli, precum cancerul, afecțiunile autoimune și bolile infecțioase. Deoarece suferă modificări post-translaționale similare cu cele din celulele umane, celulele CHO sunt frecvent utilizate pentru producerea de mAbs. Aceste modificări sunt necesare pentru ca aceste terapii să funcționeze corespunzător.
Proteinele create prin inginerie genetică sunt cunoscute sub numele de proteine recombinante. Pe lângă faptul că sunt reactivi de cercetare, ele pot fi utilizate și ca terapii și mijloace de diagnosticare. Deoarece pot suferi modificări post-translaționale și au glicozilări complexe asemănătoare celor găsite în celulele umane, celulele CHO sunt deosebit de potrivite pentru producerea de proteine recombinante datorită creșterii lor rapide, expresiei proteice ridicate și capacității de a exprima cantități mari de proteine. Cu randamente cuprinse între 3 și 10 grame pe litru de cultură, linia celulară CHO reprezintă o revoluție în domeniul biofarmaceutic, datorită capacității sale de neegalat de a produce în masă proteine terapeutice. Celulele CHO sunt acum o componentă vitală a biomedicinei contemporane datorită optimizării genetice, care le sporește capacitatea de a genera cantități mari de proteine recombinante.
Vaccinurile sunt produse biofarmaceutice utilizate pentru prevenirea și tratarea infecțiilor provocate de viruși și bacterii. Vaccinurile împotriva COVID-19 se numără printre cele fabricate cu celule CHO. Oamenii de știință au creat o serie de tehnici, inclusiv ingineria genetică, optimizarea mediilor de cultură și dezvoltarea proceselor, pentru a îmbunătăți performanța celulelor CHO în producția de produse biofarmaceutice. Aceste tehnici au dus la crearea unor sisteme de cultură cu randament ridicat și costuri reduse pentru producția de produse biofarmaceutice folosind celule CHO. Gama largă de aplicații pentru celulele CHO include:
Celulele CHO în producția biofarmaceutică
Celulele CHO sunt utilizate pentru a produce diverse produse bioterapeutice, inclusiv proteine recombinante și anticorpi monoclonali folosiți în tratarea bolilor precum cancerul, tulburările autoimune și bolile infecțioase. Adoptarea celulelor CHO în domeniul biofarmaceutic se datorează în mare parte capacității lor de a efectua modificări post-translaționale similare cu cele ale celulelor umane, ceea ce le face gazde mamifere ideale pentru producerea de proteine terapeutice compatibile cu organismul uman. Înțelegerea cuprinzătoare a profilurilor proteice ale celulelor gazdă CHO și implementarea tehnicilor ELISA pentru proteinele celulelor gazdă sunt esențiale pentru asigurarea purității și siguranței produselor biofarmaceutice fabricate în sisteme de celule CHO. Drept urmare, celulele CHO și-au consolidat poziția de platformă multifuncțională în industria biotehnologică.
Progrese în producția de anticorpi pe bază de celule CHO
Celulele CHO sunt utilizate pe scară largă în producția de anticorpi monoclonali, care au revoluționat domeniul biomedicinei prin furnizarea de terapii țintite pentru diverse boli. Celulele CHO au devenit piatra de temelie în expresia anticorpilor recombinanți și în producția de terapii proteice datorită capacității lor de a plia, asambla și modifica corect proteinele umane. Producția de anticorpi din celule CHO a evoluat odată cu îmbunătățirile aduse tehnicilor de cultură celulară și ingineriei celulelor CHO, ceea ce a dus la obținerea de celule CHO de înaltă calitate, esențiale pentru dezvoltarea produselor biofarmaceutice. Au fost aplicate abordări biotehnologice cuprinzătoare, inclusiv tehnologia ADN și metode sofisticate de cultură celulară, pentru a optimiza sistemele de celule CHO în vederea creșterii eficienței producției de anticorpi.
Biologie moleculară și ingineria celulelor CHO
Fuziunea tehnicilor de biologie moleculară cu cultivarea celulelor CHO a dus la crearea de linii celulare CHO transgenice și la manipularea mutanților celulelor de hamster chinezesc pentru a obține trăsăturile dorite. Aceste progrese în ingineria celulară și tehnologia ADN-ului au facilitat dezvoltarea celulelor CHO capabile să producă proteine recombinante specifice cu eficacitate ridicată. Explorarea abordărilor de cultură a celulelor eucariote, inclusiv celulele CHO și HeLa, a contribuit la o mai bună înțelegere a mecanismelor celulare și la optimizarea culturilor de celule de mamifere pentru producția de proteine terapeutice.
Dar asta nu este tot! Celulele CHO au și alte aplicații fascinante în cercetarea biomedicală, printre care:
- Screeningul toxicității: celulele CHO sunt utilizate pentru a evalua toxicitatea medicamentelor, inclusiv a agenților terapeutici anticancerigeni și antivirali. De exemplu, un studiu a explorat activitatea specifică împotriva cancerului de sân a acizilor grași derivați din microalge antarctice, utilizând CHO ca linie celulară de control.
- Expresia genică: Celulele CHO sunt utilizate pentru a exprima în mod stabil și tranzitoriu gene pentru studii privind funcția genelor sau producția de proteine țintite. Instrumentele de editare genetică sunt utilizate pentru a dezvolta modele de knock-in și knockout genetic în liniile celulare CHO.
Perspective viitoare în cercetarea celulelor CHO
Cercetarea și dezvoltarea continuă în domeniul sistemelor de celule CHO se concentrează pe îmbunătățirea eficienței și versatilității acestor celule în producția biofarmaceutică. Deoarece celulele CHO rămân în prima linie a terapiei cu proteine recombinante, rolul lor în viitorul medicinei și al biotehnologiei este semnificativ, promitând noi progrese în dezvoltarea anticorpilor și producția de tratamente care salvează vieți.
Descoperiți beneficiile puternicelor celule CHO
Iată câteva avantaje cheie ale liniei celulare CHO care o fac un instrument de cercetare atractiv.
- Ușurința cultivării: Procedurile și condițiile de cultivare ale liniei celulare CHO nu sunt pretențioase. Aceste celule sunt rezistente și capabile să tolereze variații de temperatură și modificări ale pH-ului. Astfel, ele sunt ideale pentru cultivarea la scară largă.
- Modificări post-translaționale: Aceste celule sunt similare cu celulele umane și capabile să producă modificări post-translaționale similare. Astfel, celulele CHO pot fi utilizate pentru a produce produse biologice biocompatibile cu o activitate farmaceutică excelentă.
- Productivitate ridicată: Celulele CHO sunt utilizate pe scară largă pentru producerea de proteine recombinante în cantități mari. Optimizarea genetică a liniei celulare CHO a dus la obținerea a aproximativ 3-10 grame de proteine pe litru de cultură.
- Expresia genică: Celulele CHO sunt ușor de transfectat; prin urmare, sunt utilizate frecvent pentru studii de expresie tranzitorie și stabilă. În plus, multe instrumente genetice sunt utilizate pentru a dezvolta modele de knock-in și knockout genetic folosind linia celulară CHO.
- Aprobări guvernamentale: Celulele CHO au fost utilizate în aproape 50 de produse bioterapeutice aprobate în SUA și UE.
- Susceptibilitate redusă la viruși: Datorită originii de hamster, riscul de propagare a virusurilor umane este redus, ceea ce diminuează pierderile de producție și sporește biosecuritatea.
Caracteristici cheie ale celulelor CHO
Morfologie: Celulele CHO prezintă un aspect similar celulelor epiteliale, cu o formă alungită și asemănătoare fibroblastelor. Sunt aderente și cresc de obicei în monostraturi.
Dimensiunea celulei: Diametrul mediu al celulelor CHO este între 12-14 μm.
Genom și ploidie: Celulele CHO sunt aneuploide, având 21 de cromozomi, ceea ce diferă de numărul de cromozomi euploid găsit la hamsterul chinezesc. Cariotipul celulelor CHO se caracterizează prin multiple rearanjări structurale, inclusiv pierderea parțială a materialului cromozomial 2 și X.
Comparație între liniile celulare CHO și CHO-K1
De când linia celulară CHO originală a fost descrisă în 1956, au fost create numeroase variante ale acesteia pentru diverse scopuri. CHO-K1 a fost generată dintr-o singură clonă de celule CHO în 1957, iar CHO-DXB11 (cunoscută și sub numele de CHO-DUKX) a fost creată ulterior prin mutageneză cu metansulfonat de etil. Cu toate acestea, utilitatea lor a fost limitată din cauza capacității lor de a reveni la activitatea DHFR atunci când erau mutagene. Ulterior, celulele CHO au fost mutagene cu radiații gamma pentru a produce CHO-DG44, în care ambele alele DHFR au fost eliminate în totalitate. Aceste tulpini cu deficit de DHFR necesită glicină, hipoxantină și timidină pentru creștere și sunt utilizate pe scară largă pentru producția industrială de proteine. De atunci, au devenit populare și alte sisteme de selecție, iar celulele gazdă precum CHO-K1, CHO-S și CHO-Pro minus s-au dovedit a produce niveluri ridicate de proteine. Datorită instabilității genetice, aceste linii celulare sunt adesea cultivate în medii fără componente animale sau definite chimic, în bioreactoare de cultură în suspensie. Au fost discutate, de asemenea, complexitățile geneticii celulelor CHO și derivarea clonală.
Deblocați descoperiri cu ajutorul celulelor noastre CHO
Zece sfaturi pentru cultivarea celulelor CHO
- Linia celulară CHO este o linie celulară care necesită puțină întreținere și este ușor de cultivat.
- Celulele CHO au un timp de dublare a populației rapid, de 14–17 ore.
- Celulele CHO sunt aderente și cresc sub formă de monostraturi sau pot fi adaptate pentru a crește în suspensie.
- Subcultivați celulele CHO la o confluență de 80–90% folosind Accutase.
- Însămânțați celulele CHO la o densitate de 1 x 104 celule/cm2 pentru a obține un monostrat confluent în aproximativ 4 zile.
- Pentru o cultivare optimă, utilizați un amestec 50:50 de DMEM și Ham's F12 suplimentat cu 5% FBS și L-glutamină.
- Reînnoiți mediul de creștere de 2-3 ori pe săptămână.
- Cultivați celulele CHO într-un incubator umidificat, suplimentat cu 5% CO2, la 37 °C.
- Depozitați celulele CHO în vapori de azot lichid sau în fază lichidă (-196 °C).
- Respectați ghidul de biosecuritate de nivel 1 pentru manipularea și cultivarea liniei celulare CHO.
Protocoale, videoclipuri și publicații recente despre celulele CHO
Iată câteva resurse excelente pe care le puteți consulta pentru a afla mai multe despre cultivarea și întreținerea liniei celulare CHO.
- Un protocol extins de cultură celulară privind celulele CHO: acest link vă poate ajuta să aflați totul despre subcultivarea și transfecția celulelor CHO.
- Celule CHO: Acest site vă va oferi informații de bază privind cultura celulară a liniei celulare CHO, inclusiv divizarea, depozitarea, congelarea și decongelarea celulelor etc.
- Decongelarea celulelor CHO: Acest videoclip prezintă un protocol exemplar de decongelare a celulelor CHO congelate.
Protocoale de transfecție pentru linia celulară CHO
Celulele CHO sunt foarte receptive atât la transfecția tranzitorie, cât și la cea stabilă a genelor. Iată câteva resurse care oferă informații utile despre protocoalele de transfecție a liniei celulare CHO.
- Transfecția celulelor CHO: Acest articol publicat oferă un protocol de transfecție tranzitorie pentru linia celulară CHO folosind polietilenimină liniară (PEI).
- Metode de transfecție pentru celulele CHO: Acest articol explică diferite strategii pentru transfecția eficientă a liniilor celulare CHO folosind diferiți reactivi de transfecție.
- Transfecția tranzitorie a celulelor CHO: Acest videoclip folosește ilustrații pentru a explica conceptele de bază privind studiile de expresie tranzitorie în celulele CHO.
Publicații de cercetare interesante care utilizează celule CHO
Următoarele sunt rezumate ale diverselor studii care au utilizat celule CHO:
Studiu: „Producția rapidă și cu randament ridicat a ectodomeniului spike SARS-CoV-2 complet prin expresia genică tranzitorie în celule CHO” (2021)
- Scop: Exprimarea ectodomeniului spike SARS-CoV-2 în celule CHO utilizând trei metode de transfecție tranzitorie pentru o productivitate ridicată.
- Metodologie: Celulele CHO au fost transfectate cu plasmide care codifică ectodomeniul spike SARS-CoV-2 complet, utilizând trei metode de transfecție tranzitorie. Expresia proteinei a fost evaluată prin ELISA și Western blot.
- Concluzii cheie: Toate cele trei metode de transfecție tranzitorie au arătat niveluri ridicate de expresie proteică, cel mai mare randament fiind obținut prin metoda polietileniminei.
Studiu: „Proiectarea unei linii celulare CHO stabile pentru exprimarea unui antigen al vaccinului împotriva coronavirusului MERS” (2018)
- Scop: Producerea antigenului coronavirusului MERS în celule CHO pentru a fi utilizat ca viitor candidat la vaccin.
- Metodologie: Celulele CHO au fost transfectate cu un plasmid care codifică antigenul coronavirusului MERS și selectate pentru expresie stabilă folosind geneticină. Expresia proteică a fost evaluată prin ELISA și Western blot.
- Concluzii cheie: Linia celulară CHO stabilă a prezentat niveluri ridicate de expresie proteică și stabilitate pe parcursul mai multor pasaje.
Studiu: „Activitatea citotoxică a acizilor grași din macroalge antarctice asupra creșterii celulelor canceroase mamare umane” (2018)
- Scop: Utilizarea celulelor CHO ca martor pentru evaluarea toxicității agenților anticancerigeni asupra celulelor normale.
- Metodologie: Celulele CHO au fost cultivate și tratate cu acizi grași din macroalge antarctice, iar viabilitatea celulară a fost evaluată folosind testul MTT.
- Concluzii cheie: Acizii grași din macroalge antarctice nu au prezentat efecte citotoxice asupra celulelor CHO, sugerând o potențială utilizare ca agent anticancer cu selectivitate pentru celulele canceroase.
Studiu: „Knockout-ul genei caspazei-7 îmbunătățește expresia proteinei recombinante în linia celulară CHO prin oprirea ciclului celular în faza G2/M” (2022)
- Scop: Manipularea genetică a celulelor CHO pentru a îmbunătăți expresia proteinelor recombinante.
- Metodologie: Gena caspazei-7 a fost eliminată din celulele CHO folosind tehnologia CRISPR/Cas9, iar expresia proteinei a fost evaluată prin Western blot și microscopie de fluorescență.
- Concluzii cheie: Eliminarea genei caspazei-7 din celulele CHO a dus la îmbunătățirea expresiei proteice, probabil datorită opririi ciclului celular în faza G2/M cauzată de pierderea caspazei-7.
Studiu: „Dezvoltarea unei linii celulare CHO pentru producția stabilă de anticorpi recombinanți împotriva MMP9 uman” (2015)
- Scop: Producerea de anticorpi monoclonali împotriva proteinei MMP9 umane în celule CHO.
- Metodologie: Celulele CHO au fost transfectate cu plasmide care codifică anticorpul împotriva MMP9 uman și selectate pentru expresie stabilă folosind geneticină. Expresia proteinei a fost evaluată prin ELISA și Western blot.
- Concluzii cheie: Linia celulară CHO stabilă a prezentat niveluri ridicate de expresie a anticorpului și stabilitate pe parcursul mai multor pasaje, sugerând o potențială utilizare în aplicații terapeutice care vizează MMP9 uman.
Întrebări frecvente despre celulele CHO
Referințe
- Reinhart, D., et al., Bioprocesarea celulelor recombinante CHO-K1, CHO-DG44 și CHO-S: gazdele de expresie CHO favorizează fie producția de anticorpi monoclonali, fie sinteza biomasei. Biotechnology journal, 2019. 14(3): p. 1700686.
- Pan, X., et al., Caracterizarea metabolică a unei faze de creștere a dimensiunii celulelor CHO în culturi fed-batch. Microbiologie aplicată și biotehnologie, 2017. 101: p. 8101–8313.
- Turilova, V.I., T.S. Goryachaya și T.K. Yakovleva, Linia celulară de ovar de hamster chinezesc DXB-11: instabilitate cromozomială și heterogenitate cariotipică. Cytogenetica moleculară, 2021, 14(1): p. 1–12.
- Hunter, M. și colab., optimizarea expresiei proteice în celulele mamifere. Protocoale actuale în știința proteinelor, 2019. 95(1): p. e77.
- Nyon, M.P., et al., Ingineria unei linii celulare CHO stabile pentru expresia unui antigen de vaccin împotriva coronavirusului MERS. Vaccine, 2018. 36(14): p. 1853–1862.
- Pacheco, B.S., et al., Activitatea citotoxică a acizilor grași din macroalge antarctice asupra creșterii celulelor canceroase mamare umane. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2018. 6: p. 185.
- Ryu, J., et al., Dezvoltarea unei linii celulare CHO pentru producția stabilă de anticorpi recombinanți împotriva MMP9 uman. BMC biotechnology, 2022. 22(1): p. 8.

