Celulele CHO în bioproducție: Aplicații și inovații

Derivată din ovarul unui hamster chinezesc,linia celulară CHO este o putere în cercetarea medicală și biologică 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, nutriția și studiile genetice.

Articolul nostru pătrunde în lumea fascinantă a celulelor CHO, explorând modul în care aceste celule au revoluționat cercetarea biofarmaceutică și au deschis calea pentru terapii care salvează vieți. Pregătiți-vă să dezvăluiți secretele mărețelor celule CHO și să descoperiți modul în care acestea conduc la progrese revoluționare în medicină și nu numai! Veți afla tot ce trebuie să știți înainte de a începe, inclusiv:

Ce este linia celulară CHO?

De la crearea lor în 1957 de către Theodore T. Puck, celulele de ovar 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 de hamster chinezesc, sunt utilizate pe scară largă în biomanufacturare, genetică, screening de toxicitate, nutriție și studii de expresie genică.

Celulele CHO pot produce proteine cu modificări posttraducționale (PTM) similare cu cele găsite la om. De asemenea, sunt deficitare în sinteza prolinei și nu exprimă receptorul factorului de creștere epidermic (EGFR), ceea ce le face ideale pentru investigarea diferitelor mutații EGFR.

În producția biologică, celulele CHO sunt utilizate pe scară largă pentru producerea de anticorpi monoclonali, proteine recombinante și vaccinuri. Mai mult de 60 de proteine terapeutice fabricate cu celule CHO au fost aprobate pentru producție, iar utilizarea lor continuă să se extindă. Articolul nostru analizează proprietățile remarcabile și diversele aplicații ale celulelor CHO, subliniind rolul lor crucial în realizarea 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!

Celule CHO: Metoda preferată a industriei biofarmaceutice pentru producerea proteinelor recombinante

În industria biotehnologiei, celulele ovarului de hamster chinezesc (CHO) sunt frecvent utilizate pentru a crea produse biofarmaceutice precum anticorpi monoclonali, proteine recombinante și vaccinuri.

Deși este posibil să nu fiți conștienți de acest lucru, celulele de ovar chinezesc de hamster (CHO) pot fi de vină dacă ați urmat vreodată o terapie cu anticorpi monoclonali. Aceste celule adaptabile sunt frecvent utilizate de industria biofarmaceutică pentru a produce proteine recombinante care sunt utilizate în cercetarea biomedicală, diagnosticare și o varietate de terapii. Produsele terapeutice pe bază de proteine denumite anticorpi monoclonali (mAbs) sunt utilizate pentru a trata o serie de boli, cum ar fi cancerul, afecțiunile autoimune și bolile infecțioase. Deoarece efectuează modificări posttraducționale asemănătoare cu cele din celulele umane, celulele CHO sunt frecvent utilizate pentru producerea mAbs. Aceste modificări sunt necesare pentru ca aceste produse terapeutice să funcționeze corect.

Proteinele create prin inginerie genetică sunt cunoscute sub denumirea de proteine recombinante. Pe lângă faptul că sunt reactivi de cercetare, ele pot fi utilizate și ca produse terapeutice și diagnostice. Deoarece pot suferi modificări posttraducționale și au glicozilări complexe asemănătoare cu cele găsite în celulele umane, celulele CHO sunt deosebit de potrivite pentru producerea proteinelor 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 schimbă regulile jocului 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 produse cu ajutorul celulelor CHO. Oamenii de știință au creat o serie de tehnici, inclusiv ingineria genetică, optimizarea mediului și dezvoltarea proceselor, pentru a spori 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 producerea de produse biofarmaceutice cu ajutorul celulelor CHO. Gama largă de aplicații pentru celulele CHO include:

Instalație de producție farmaceutică.

Celulele CHO în producția biofarmaceutică

Celulele CHO sunt utilizate pentru a produce diverse produse bioterapeutice, inclusiv proteine recombinante și anticorpi monoclonali utilizați în tratarea unor boli precum cancerul, tulburările autoimune și bolile infecțioase. Adoptarea celulelor CHO în produsele biofarmaceutice se datorează în mare măsură capacității lor de a efectua modificări posttraducționale similare celulelor umane, ceea ce le face gazde de mamifere ideale pentru producerea de proteine terapeutice compatibile cu cele umane. Înțelegerea completă a profilurilor proteinelor din celulele gazdă CHO și punerea în aplicare a tehnicilor ELISA pentru proteinele din celulele gazdă fac parte integrantă din asigurarea purității și siguranței produselor biofarmaceutice produse în sisteme de celule CHO. Ca urmare, celulele CHO și-au consolidat poziția de platformă multifuncțională în industria biotehnologiei.

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 diferite boli. Celulele CHO au devenit piatra de temelie în exprimarea anticorpilor recombinanți și în producția de proteine terapeutice datorită capacității lor de a plia, asambla și modifica corect proteinele umane. Producția de anticorpi din celule CHO a evoluat odată cu îmbunătățirea tehnicilor de cultură celulară și a ingineriei celulelor CHO, conducând la celule CHO de înaltă calitate care sunt esențiale pentru dezvoltarea produselor biofarmaceutice. Abordări biotehnologice cuprinzătoare, inclusiv tehnologia ADN și metode sofisticate de cultură celulară, au fost aplicate pentru optimizarea sistemelor de celule CHO în vederea creșterii eficienței producției de anticorpi.

Biologia moleculară și ingineria celulelor CHO

Fuziunea tehnicilor de biologie moleculară cu cultivarea celulelor CHO a condus la crearea de linii transgenice de celule CHO și la manipularea mutanților de celule de hamster chinezesc pentru a obține caracteristicile dorite. Aceste progrese în ingineria celulară și tehnologia ADN au facilitat dezvoltarea de celule CHO capabile să producă proteine recombinante specifice cu o eficacitate ridicată. Explorarea metodelor de cultură a celulelor eucariote, inclusiv a celulelor CHO și HeLa, a contribuit la o mai bună înțelegere a mecanismelor celulare și la optimizarea culturilor de celule de mamifere pentru producerea de proteine terapeutice.

Dar asta nu este tot! Celulele CHO au și alte aplicații fascinante în cercetarea biomedicală, inclusiv:

Screeningul toxicității: Celulele CHO sunt utilizate pentru a evalua toxicitatea medicamentelor, inclusiv a agenților terapeutici anti-cancer și antivirali. De exemplu, un studiu a explorat activitatea specifică împotriva cancerului de sân a acizilor grași derivați din microalgele antarctice, utilizând celulele CHO ca linie celulară de control.
Expresia genică: Celulele CHO sunt utilizate pentru exprimarea stabilă și tranzitorie a genelor în vederea studierii funcției genelor sau a producției de proteine vizate. Instrumentele de editare a genelor sunt utilizate pentru a dezvolta modele knock-in și knock-out de gene în liniile de celule CHO.

Perspective viitoare în cercetarea celulelor CHO

Cercetarea și dezvoltarea în curs în sistemele de celule CHO se concentrează pe creșterea eficienței și versatilității acestor celule în producția biofarmaceutică. Deoarece celulele CHO rămân în fruntea terapiei cu proteine recombinante, rolul lor în viitorul medicinei și al biotehnologiei este semnificativ, promițând noi progrese în dezvoltarea anticorpilor și producerea de tratamente salvatoare.

Descoperiți avantajele puternicelor celule CHO

Iată câteva avantaje cheie ale liniei celulare CHO care o fac un instrument de cercetare atractiv.

Ușurința de cultivare: Procedurile și condițiile de cultivare ale liniei de celule CHO nu sunt pretențioase. Aceste celule sunt rezistente și capabile să tolereze variațiile de temperatură și de pH. Astfel, ele sunt ideale pentru cultivarea pe scară largă.
Modificări post-translaționale: Aceste celule sunt similare cu celulele umane și pot produce modificări post-translaționale similare. Astfel, celulele CHO pot fi utilizate pentru a produce produse biologice biocompatibile cu activitate farmaceutică excelentă.
Productivitate ridicată: Celulele CHO sunt utilizate pe scară largă pentru a produce randamente ridicate de proteine recombinante. Optimizarea genetică a liniei de celule CHO a dus la obținerea a aproximativ 3-10 grame de proteine pe litru de cultură.
Expresie genică: Celulele CHO sunt ușor de transfectat; prin urmare, acestea sunt frecvent utilizate pentru studii de expresie tranzitorie și stabilă. În plus, multe instrumente genetice sunt utilizate pentru a dezvolta modele de knock-in și knock-out genice utilizând linia celulară CHO.
Aprobări guvernamentale: Celulele CHO au fost utilizate în aproape 50 de produse bioterapeutice aprobate în SUA și UE.
Susceptibilitate scăzută la virusuri: Datorită originii de hamster, riscul de propagare a virușilor umani este redus, reducând pierderile de producție și sporind biosecuritatea.

Principalele caracteristici ale celulelor CHO

Morfologie: Celulele CHO prezintă un aspect asemănător celulelor epiteliale, cu o formă alungită și asemănătoare fibroblastelor. Ele sunt aderente și se dezvoltă de obicei în straturi monolaterale.
Dimensiunea celulelor: 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 euploid de cromozomi găsit la hamsterul chinezesc. Cariotipul celulelor CHO se caracterizează prin multiple rearanjări structurale, inclusiv pierderea parțială a cromozomului 2 și a materialului X.

Imagini microscopice ale celulelor CHO: la confluență ridicată (stânga) și la aproximativ 50% confluență (dreapta).

Comparație între linia celulară CHO și CHO-K1

De când linia celulară originală CHO a fost raportată în 1956, au fost create multe variații ale liniei celulare în diverse scopuri. CHO-K1 a fost generată dintr-o singură clonă de celule CHO în 1957, iar CHO-DXB11 (cunoscută și ca CHO-DUKX) a fost obținută 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 sunt mutageneizate. Ulterior, celulele CHO au fost mutageneizate cu radiații gama pentru a produce CHO-DG44, în care ambele alele DHFR au fost eliminate complet. Aceste tulpini deficitare în DHFR necesită glicină, hipoxantină și timidină pentru creștere și sunt utilizate pe scară largă pentru producția industrială de proteine. De atunci, alte sisteme de selecție au devenit populare, iar celulele gazdă precum CHO-K1, CHO-S și CHO-Pro minus s-au dovedit a produce niveluri ridicate de proteine. Din cauza 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, complexitatea 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 care este ușor de cultivat.
Celulele CHO au un timp rapid de dublare a populației de 14-17 ore.
Celulele CHO sunt aderente și cresc ca monocameră sau pot fi adaptate pentru a crește în suspensie.
Subculturați celulele CHO la 80-90% confluență folosind Accutase.
Se însămânțează celulele CHO la o densitate celulară de 1 x¹⁰⁴ celule/cm2 pentru a obține un monocelular confluent în aproximativ 4 zile.
Pentru o cultivare optimă, utilizați un amestec 50:50 DMEM și Ham's F12 suplimentat cu 5% FBS și L-glutamină.
Se reînnoiește mediul de creștere de 2-3 ori pe săptămână.
Cultivați celulele CHO într-un incubator umidificat suplimentat cu 5% gaz CO2 la 37°C.
Păstrați celulele CHO în faza lichidă sau de vapori a azotului lichid (-196°C).
Respectați ghidul privind nivelul 1 de biosecuritate pentru manipularea și cultivarea liniei de celule CHO.

Protocoale, videoclipuri și publicații recente privind celulele CHO

Iată câteva resurse excelente de explorat pentru a învăța despre cultivarea și întreținerea liniei de celule CHO.

Un protocol extins de cultură celulară pe celule CHO: Acest link vă poate ajuta să aflați totul despre subcultura și transfecția celulelor CHO.
Celule CHO: Acest site va oferi informații de bază despre cultura celulară a liniei de celule CHO, inclusiv divizarea, depozitarea, înghețarea și decongelarea celulelor etc.
Decongelarea celulelor CHO: Acest videoclip prezintă un protocol exemplar de decongelare pentru celulele CHO congelate.

Protocoale de transfecție pentru linia celulară CHO

Celulele CHO se pretează foarte bine la transfecția tranzitorie și stabilă a genelor. Iată câteva resurse care oferă informații utile despre protocoalele de transfecție a liniei de celule CHO.

Transfecția celulelor CHO: Acest articol publicat oferă un protocol de transfecție tranzitorie pentru linia celulară CHO utilizând polietilenimină liniară (PEI).
Metode de transfecție pentru celulele CHO: Acest articol explică diferite strategii pentru transfecția eficientă a liniilor de celule CHO utilizând diferiți reactivi de transfecție.
Transfecția tranzitorie a celulelor CHO: Acest videoclip utilizează ilustrații pentru a explica conceptele de bază privind studiile de expresie tranzitorie în celulele CHO.

430,00 EUR*

Conținut: 1.5 milliliter

Prețuri fără taxe plus costuri de expediere

cryovial

Numărul produsului: 603479

Publicații de cercetare interesante care utilizează celule CHO

Următoarele sunt rezumate ale diferitelor studii care au utilizat celule CHO:

Studiu: "Producția rapidă și de mare randament a ectodomeniei vârfului SARS-CoV-2 de lungime completă prin exprimarea genei tranzitorii în celule CHO" (2021)
- Scop: Exprimarea ectodomeninei vârfului SARS-CoV-2 în celule CHO utilizând trei metode de transfecție tranzitorie pentru productivitate ridicată.
- Metodologie: Celulele CHO au fost transfectate cu plasmide care codifică ectodomeniul de vârf SARS-CoV-2 de lungime completă utilizând trei metode de transfectare tranzitorie. Expresia proteinei a fost evaluată prin ELISA și Western blot.
- Principalele constatări: Toate cele trei metode de transfecție tranzitorie au arătat niveluri ridicate de expresie proteică, cu cel mai mare randament obținut prin metoda polietileniminei.
Studiu: "Ingineria unei linii stabile de celule CHO pentru exprimarea unui antigen de vaccin împotriva MERS-coronavirus" (2018)
- Scop: Producerea antigenului MERS-coronavirus în celule CHO pentru a fi utilizat ca un viitor vaccin candidat.
- Metodologie: Celulele CHO au fost transfectate cu o plasmidă care codifică antigenul MERS-coronavirus și selectate pentru o expresie stabilă utilizând geneticină. Expresia proteinei a fost evaluată prin ELISA și Western blot.
- Principalele constatări: Linia celulară CHO stabilă a prezentat niveluri ridicate de expresie proteică și stabilitate pe parcursul mai multor treceri.
Studiu: "Activitatea citotoxică a acizilor grași din macroalge antarctice asupra creșterii celulelor canceroase mamare umane" (2018)
- Scop: Utilizarea celulelor CHO ca control pentru a evalua toxicitatea agenților anticancer împotriva celulelor normale.
- Metodologie: Celulele CHO au fost cultivate și tratate cu acizi grași din macroalge antarctice, iar viabilitatea celulară a fost evaluată cu ajutorul testului MTT.
- Principalele constatări: Acizii grași din macroalgele antarctice nu au prezentat efecte citotoxice asupra celulelor CHO, sugerând o utilizare potențială ca agent anticancer cu selectivitate pentru celulele canceroase.
Studiu: "Knockout-ul genei caspase-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 caspase-7 a fost eliminată din celulele CHO utilizând tehnologia CRISPR/Cas9, iar expresia proteinelor a fost evaluată prin Western blot și microscopie cu fluorescență.
- Principalele constatări: Eliminarea genei caspase-7 din celulele CHO a dus la îmbunătățirea expresiei proteinelor, probabil datorită opririi ciclului celular în faza G2/M cauzată de pierderea caspase-7.
Studiu: "Dezvoltarea unei linii celulare CHO pentru producția stabilă de anticorpi recombinanți împotriva MMP9 umană" (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 umană și selectate pentru expresie stabilă utilizând geneticină. Expresia proteinei a fost evaluată prin ELISA și Western blot.
- Principalele constatări: Linia celulară CHO stabilă a prezentat niveluri ridicate de exprimare a anticorpului și stabilitate pe parcursul mai multor treceri, sugerând utilizarea potențială în aplicații terapeutice care vizează MMP9 umană.

Întrebări frecvente despre celulele CHO

Referințe

Reinhart, D., și colab., Bioprocesarea CHO-K1, CHO-DG44 și CHO-S recombinante: Gazdele de expresie CHO favorizează fie producția de mAb, fie sinteza biomasei. Revista de biotehnologie, 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 chinez DXB-11: instabilitate cromozomială și heterogenitate cariotipică. Molecular Cytogenetics, 2021, 14(1): p. 1-12.
Hunter, M., și colab., optimizarea expresiei proteinelor în celulele mamiferelor. Protocoale actuale în știința proteinelor, 2019. 95(1): p. e77.
Nyon, M.P., et al., Ingineria unei linii stabile de celule CHO pentru exprimarea unui antigen de vaccin MERS-coronavirus. Vaccin, 2018. 36(14): p. 1853-1862.
Pacheco, B.S., et al., Activitatea citotoxică a acizilor grași din macroalge antarctice asupra creșterii celulelor cancerului de sân uman. Frontiere în bioinginerie și biotehnologie, 2018. 6: p. 185.
Ryu, J. și colab. dezvoltarea unei linii de celule CHO pentru producția stabilă de anticorpi recombinanți împotriva MMP9 uman. BMC biotehnologie, 2022. 22(1): p. 8.