CHO-celler i bioproduktion: Tillämpningar och innovationer

CHO-cellinjen, som härstammar från äggstocken hos en kinesisk hamster, är ett kraftpaket inom medicinsk och biologisk forskning med sitt breda utbud av tillämpningar. Denna cellinje från däggdjur erbjuder oändliga möjligheter, från rekombinant proteinproduktion till genuttryck, toxicitetsscreening, nutrition och genetiska studier.

I vår artikel fördjupar vi oss i CHO-cellernas fascinerande värld och utforskar hur dessa celler har revolutionerat biofarmaceutisk forskning och banat väg för livräddande behandlingar. Gör dig redo att avslöja hemligheterna bakom de mäktiga CHO-cellerna och upptäck hur de driver fram banbrytande framsteg inom medicin och annat! Du kommer att lära dig allt du behöver veta innan du sätter igång, bland annat:

Vad är CHO-cellinjen?

CHO-celler (Chinese hamster ovary) har sedan de grundades 1957 av Theodore T. Puck blivit en stapelvara inom biologisk och medicinsk forskning tack vare sin snabba tillväxt och höga proteinproduktion. Dessa epitelceller, som härstammar från den kinesiska hamsterns äggstock, används ofta inom biotillverkning, genetik, toxicitetsscreening, nutrition och genuttrycksstudier.

CHO-celler kan producera proteiner med posttranslationella modifieringar (PTM) som liknar dem som finns hos människor. De har också en bristfällig prolinsyntes och uttrycker inte den epidermala tillväxtfaktorreceptorn (EGFR), vilket gör dem idealiska för att undersöka olika EGFR-mutationer.

Inom biotillverkning används CHO-celler i stor utsträckning för att producera monoklonala antikroppar, rekombinanta proteiner och vacciner. Mer än 60 terapeutiska proteiner tillverkade med CHO-celler har godkänts för produktion, och användningen fortsätter att öka. Vår artikel handlar om CHO-cellernas anmärkningsvärda egenskaper och olika användningsområden, och belyser deras avgörande roll för att driva framstegen inom biomedicinen. Gör dig redo att utforska CHO-cellernas fascinerande värld och upptäck deras oöverträffade potential inom biomedicinsk forskning!

CHO-celler: Den biofarmaceutiska industrins favorit för produktion av rekombinanta proteiner

Inom bioteknikindustrin används CHO-celler (Chinese hamster ovary) ofta för att skapa biofarmaceutiska produkter som monoklonala antikroppar, rekombinanta proteiner och vacciner.

Även om du kanske inte är medveten om det kan CHO-celler (Chinese hamster ovary) vara skyldiga om du någonsin har genomgått monoklonal antikroppsbehandling. Dessa anpassningsbara celler används ofta av den biofarmaceutiska industrin för att producera rekombinanta proteiner som används inom biomedicinsk forskning, diagnostik och en mängd olika behandlingar. Proteinbaserade läkemedel som kallas monoklonala antikroppar (mAbs) används för att behandla en rad olika sjukdomar, till exempel cancer, autoimmuna tillstånd och infektionssjukdomar. CHO-celler används ofta för att framställa mAbs, eftersom de utför posttranslationella modifieringar som liknar dem i mänskliga celler. Dessa modifieringar är nödvändiga för att dessa läkemedel ska fungera korrekt.

Proteiner som skapats genom genteknik kallas rekombinanta proteiner. Förutom att vara forskningsreagenser kan de också användas som läkemedel och diagnostik. Eftersom de kan genomgå posttranslationella modifieringar och har komplexa glykosyleringar som liknar dem som finns i mänskliga celler, är CHO-celler särskilt väl lämpade för framställning av rekombinanta proteiner på grund av sin snabba tillväxt, höga proteinuttryck och förmåga att uttrycka stora mängder protein. Med utbyten på mellan 3 och 10 gram per liter kultur är CHO-cellinjen en "game-changer" inom biofarmaceutiska produkter tack vare sin oöverträffade kapacitet att massproducera terapeutiska proteiner. CHO-celler är nu en viktig del av den moderna biomedicinen tack vare genetisk optimering, som ökar deras kapacitet att generera stora mängder rekombinanta proteiner.

Vacciner är biologiska läkemedel som används för att förebygga och behandla infektioner som orsakas av virus och bakterier. Vacciner mot covid-19 är några av de vacciner som framställs med CHO-celler. Forskare har skapat ett antal tekniker, inklusive genteknik, medieoptimering och processutveckling, för att förbättra CHO-cellernas prestanda vid produktion av biofarmaceutiska produkter. Dessa tekniker har resulterat i skapandet av odlingssystem med hög avkastning och låg kostnad för produktion av biologiska läkemedel med hjälp av CHO-celler. Det breda utbudet av applikationer för CHO-celler inkluderar:

Anläggning för läkemedelsproduktion.

CHO-celler i biofarmaceutisk produktion

CHO-celler används för att producera olika bioterapeutiska läkemedel, inklusive rekombinanta proteiner och monoklonala antikroppar som används för att behandla sjukdomar som cancer, autoimmuna sjukdomar och infektionssjukdomar. Att CHO-celler används i biofarmaceutiska produkter beror till stor del på deras förmåga att utföra posttranslationella modifieringar som liknar mänskliga celler, vilket gör dem till idealiska däggdjursvärdar för att producera terapeutiska proteiner som är kompatibla med människor. En omfattande förståelse av CHO-värdcellsproteinprofiler och implementering av ELISA-tekniker för värdcellsprotein är avgörande för att säkerställa renheten och säkerheten hos biofarmaceutiska produkter som produceras i CHO-cellsystem. Som ett resultat av detta har CHO-celler befäst sin ställning som en multifunktionell plattform inom bioteknikindustrin.

Framsteg inom CHO-cellsbaserad antikroppsproduktion

CHO-celler används i stor utsträckning för produktion av monoklonala antikroppar, som har revolutionerat biomedicinen genom att erbjuda riktade behandlingar för olika sjukdomar. CHO-celler har blivit hörnstenen i rekombinant antikroppsuttryck och produktion av proteinterapier tack vare deras förmåga att korrekt vika, montera och modifiera mänskliga proteiner. Antikroppsproduktion med CHO-celler har utvecklats med förbättrade cellodlingstekniker och CHO-cellteknik, vilket lett till högkvalitativa CHO-celler som är avgörande för utvecklingen av biologiska läkemedel. Omfattande biotekniska metoder, inklusive DNA-teknik och sofistikerade cellodlingsmetoder, har använts för att optimera CHO-cellsystem för ökad effektivitet i antikroppsproduktionen.

Molekylärbiologi och CHO-cellteknik

Genom att kombinera molekylärbiologiska tekniker med odling av CHO-celler har man kunnat skapa transgena CHO-cellinjer och manipulera mutanter från kinesiska hamsterceller för att uppnå önskade egenskaper. Dessa framsteg inom cellteknik och DNA-teknik har underlättat utvecklingen av CHO-celler som kan producera specifika rekombinanta proteiner med hög effektivitet. Utforskningen av metoder för odling av eukaryota celler, inklusive CHO- och HeLa-celler, har bidragit till en bättre förståelse av de cellulära mekanismerna och optimeringen av cellkulturer från däggdjur för produktion av terapeutiska proteiner.

Men det är inte allt! CHO-celler har andra fascinerande tillämpningar inom biomedicinsk forskning, bland annat

Toxicitetsscreening: CHO-celler används för att bedöma toxiciteten hos läkemedel, inklusive cancerläkemedel och antivirala terapeutiska medel. I en studie undersöktes t.ex. den bröstcancerspecifika aktiviteten hos fettsyror som härrör från antarktiska mikroalger genom att använda CHO som kontrollcellinje.
Genuttryck: CHO-celler används för att stabilt och transient uttrycka gener för genfunktionsstudier eller riktad proteinproduktion. Verktyg för genredigering används för att utveckla modeller för genknock-in och knock-out i CHO-cellinjer.

Framtida perspektiv inom CHO-cellforskning

Den pågående forskningen och utvecklingen inom CHO-cellsystem är inriktad på att förbättra effektiviteten och mångsidigheten hos dessa celler i biofarmaceutisk produktion. Eftersom CHO-celler fortfarande ligger i framkant när det gäller rekombinanta proteinterapier är deras roll i framtiden för medicin och bioteknik betydande och lovar nya framsteg inom antikroppsutveckling och produktion av livräddande behandlingar.

Upptäck fördelarna med de mäktiga CHO-cellerna

Här är några viktiga fördelar med CHO-cellinjen som gör den till ett attraktivt forskningsverktyg.

Enkel odling: Odlingsprocedurerna och odlingsförhållandena för CHO-cellinjen är inte krångliga. Cellerna är tåliga och klarar varierande temperatur- och pH-variationer. De är därför idealiska för storskalig odling.
Posttranslationella modifieringar: Dessa celler liknar mänskliga celler och kan producera liknande posttranslationella modifieringar. CHO-celler kan därför användas för att producera biokompatibla biologiska produkter med utmärkt farmaceutisk aktivitet.
Hög produktivitet: CHO-celler används ofta för att producera rekombinanta proteiner med hög avkastning. Genetisk optimering av CHO-cellinjen har resulterat i cirka 3-10 gram protein per liter av kulturen.
Uttryck av gener: CHO-celler är lätta att transfektera och används därför ofta för studier av transienta och stabila uttryck. Dessutom används många genetiska verktyg för att utveckla genknock-in- och knockout-modeller med hjälp av CHO-cellinjen.
Myndighetsgodkännanden: CHO-celler har använts i nästan 50 bioterapeutiska läkemedel som godkänts i USA och EU.
Låg viruskänslighet: På grund av hamsterursprunget minskar risken för spridning av humana virus, vilket minskar produktionsförlusterna och ökar biosäkerheten.

Viktiga egenskaper hos CHO-celler

Morfologi: CHO-cellerna har ett epitelcellsliknande utseende med en långsträckt och fibroblastliknande form. De är vidhäftande och växer vanligen i monolager.
Cellstorlek: Den genomsnittliga diametern för CHO-celler är mellan 12-14 μm.
Genom och ploidi: CHO-celler är aneuploida och har 21 kromosomer, vilket skiljer sig från det euploida kromosomantal som finns i kinesisk hamster. Karyotypen hos CHO-celler kännetecknas av flera strukturella omarrangemang, inklusive partiell förlust av kromosom 2 och X-material.

Mikroskopiska bilder av CHO-celler: vid hög konfluency (vänster) och vid cirka 50% konfluency (höger).

Jämförelse mellan CHO och CHO-K1 cellinje

Sedan den ursprungliga CHO-cellinjen rapporterades 1956 har många variationer av cellinjen skapats för olika ändamål. CHO-K1 genererades från en enda klon av CHO-celler 1957, och CHO-DXB11 (även känd som CHO-DUKX) framställdes därefter genom mutagenes med etylmetansulfonat. Deras användbarhet var dock begränsad på grund av deras förmåga att återgå till DHFR-aktivitet när de mutageniserades. Senare mutageniserades CHO-celler med gammastrålning för att producera CHO-DG44, i vilken båda DHFR-allelerna helt eliminerades. Dessa DHFR-defekta stammar kräver glycin, hypoxanthin och tymidin för tillväxt och används ofta för industriell proteinproduktion. Andra selektionssystem har sedan dess blivit populära, och värdceller som CHO-K1, CHO-S och CHO-Pro minus har visat sig producera höga nivåer av proteiner. På grund av den genetiska instabiliteten odlas dessa cellinjer ofta i bioreaktorer för suspensionskulturer i medier som är fria från animaliska komponenter eller kemiskt definierade medier. Komplexiteten i CHO-cellernas genetik och klonala härledning diskuterades också.

Uppnå genombrott med våra CHO-celler

Tio tips för odling av CHO-celler

CHO-cellinjen är en cellinje med lågt underhållsbehov som är lätt att odla.
CHO-celler har en snabb populationsfördubblingstid på 14-17 timmar.
CHO-celler är adherenta och växer som monolager eller kan anpassas för att växa i suspension.
Subkultivera CHO-celler vid 80-90% konfluency med Accutase.
Seed CHO-celler med en celldensitet på 1 x¹⁰⁴ celler/cm2 för att få ett konfluerande monolager på cirka 4 dagar.
För optimal odling, använd en 50:50 DMEM och Ham's F12-blandning kompletterad med 5% FBS och L-glutamin.
Förnya tillväxtmediet 2-3 gånger i veckan.
Odla CHO-celler i en fuktad inkubator kompletterad med 5% CO2-gas vid 37°C.
Förvara CHO-cellerna i flytande kväve i ång- eller vätskefas (-196°C).
Följ riktlinjerna för biosäkerhetsnivå 1 för hantering och odling av CHO-cellinjen.

Protokoll, videor och nyligen publicerade artiklar om CHO-celler

Här är några utmärkta resurser som du kan utforska för att lära dig mer om odling och underhåll av CHO-cellinjer.

Ett omfattande cellodlingsprotokoll för CHO-celler: Den här länken kan hjälpa dig att lära dig allt om subkulturering och transfektion av CHO-celler.
CHO-celler: Denna webbplats ger grundläggande cellodlingsinformation om CHO-cellinjen, inklusive delning, förvaring, frysning och upptining av celler etc.
Upptining av CHO-celler: Denna video visar ett exemplariskt upptiningsprotokoll för frysta CHO-celler.

Transfektionsprotokoll för CHO-cellinje

CHO-celler är mycket lämpade för både transient och stabil transfektion av gener. Här är några resurser som ger användbar information om transfektionsprotokoll för CHO-cellinjer.

Transfektion av CHO-celler: Denna publicerade artikel innehåller ett protokoll för transient transfektion för CHO-cellinjen med linjär polyetylenimin (PEI).
Transfektionsmetoder för CHO-celler: I den här artikeln förklaras olika strategier för effektiv transfektion av CHO-cellinjer med hjälp av olika transfektionsreagenser.
Transient transfektion av CHO-celler: I den här videon förklaras grundläggande koncept för studier av transient uttryck i CHO-celler med hjälp av illustrationer.

430,00 €*

Innehåll: 1.5 milliliter

Priserna är exklusive skatter och fraktkostnader

cryovial

Produktnummer: 603479

Intressanta forskningspublikationer som använder CHO-celler

Nedan följer sammanfattningar av olika studier där CHO-celler har använts:

Studie: "Snabb produktion med hög avkastning av SARS-CoV-2 spike ectodomain i full längd genom transient genuttryck i CHO-celler" (2021)
- Syfte: Att uttrycka SARS-CoV-2 spike ectodomain i CHO-celler med hjälp av tre transienta transfektionsmetoder för hög produktivitet.
- Metodik: CHO-celler transfekterades med plasmider som kodar för SARS-CoV-2 spike ectodomain i full längd med hjälp av tre transienta transfektionsmetoder. Proteinuttrycket bedömdes med ELISA och Western blot.
- Viktiga resultat: Alla tre metoderna för transient transfektion visade höga nivåer av proteinuttryck, med det högsta utbytet som erhölls med polyetyleniminmetoden.
Studie: "Utveckling av en stabil CHO-cellinje för uttryck av ett MERS-coronavirus-vaccinantigen" (2018)
- Syfte: Att producera MERS-coronavirusantigen i CHO-celler för användning som en framtida vaccinkandidat.
- Metodik: CHO-celler transfekterades med en plasmid som kodar för MERS-coronavirusantigenet och valdes ut för stabilt uttryck med hjälp av geneticin. Proteinuttrycket bedömdes med ELISA och Western blot.
- Viktiga resultat: Den stabila CHO-cellinjen uppvisade höga nivåer av proteinuttryck och stabilitet över flera passager.
Studie: "Cytotoxisk aktivitet av fettsyror från antarktiska makroalger på tillväxten av humana bröstcancerceller" (2018)
- Syfte: Att använda CHO-celler som kontroll för att bedöma cancerläkemedels toxicitet mot normala celler.
- Metodik: CHO-celler odlades och behandlades med fettsyror från antarktiska makroalger, och cellviabiliteten bedömdes med MTT-analys.
- Viktiga resultat: Fettsyror från antarktiska makroalger visade inga cytotoxiska effekter på CHO-celler, vilket tyder på en potentiell användning som ett anticancermedel med selektivitet för cancerceller.
Studie: "Knockout of caspase "Knockout av caspase-7-genen förbättrar uttrycket av rekombinant protein i CHO-cellinjen genom cellcykelstopp i G2/M-fasen" (2022)
- Syfte: Att genetiskt manipulera CHO-celler för att förbättra uttrycket av rekombinanta proteiner.
- Metod: Caspase-7-genen slogs ut i CHO-celler med hjälp av CRISPR/Cas9-teknik, och proteinuttrycket bedömdes med Western blot och fluorescensmikroskopi.
- Viktiga resultat: Knockout av caspase-7-genen i CHO-celler resulterade i förbättrat proteinuttryck, sannolikt på grund av cellcykelstoppet i G2/M-fasen som orsakas av förlusten av caspase-7.
Studie: "Utveckling av en CHO-cellinje för stabil produktion av rekombinanta antikroppar mot humant MMP9" (2015)
- Syfte: Att producera monoklonala antikroppar mot det humana MMP9-proteinet i CHO-celler.
- Metodik: CHO-celler transfekterades med plasmider som kodar för antikroppen mot humant MMP9 och selekterades för stabilt uttryck med hjälp av geneticin. Proteinuttrycket bedömdes med ELISA och Western blot.
- Viktiga resultat: Den stabila CHO-cellinjen uppvisade höga nivåer av antikroppsuttryck och stabilitet över flera passager, vilket tyder på potentiell användning i terapeutiska tillämpningar inriktade på humant MMP9.

Ofta ställda frågor om CHO-celler

Referenser

Reinhart, D., et al, Bioprocessing of Recombinant CHO-K1, CHO-DG44, and CHO-S: CHO Expression hosts gynnar antingen mAb-produktion eller biomassasyntes. Biotechnology journal, 2019. 14(3): p. 1700686.
Pan, X., et al., Metabolisk karakterisering av en CHO-cellstorleksökningsfas i matade batchkulturer. Tillämpad mikrobiologi och bioteknik, 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., optimering av proteinuttryck i däggdjursceller. 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, Cytotoxisk aktivitet av fettsyror från antarktiska makroalger på tillväxten av mänskliga bröstcancerceller. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2018. 6: p. 185.
Ryu, J., et al, utveckling av en CHO-cellinje för stabil produktion av rekombinanta antikroppar mot humant MMP9. BMC bioteknik, 2022. 22(1): p. 8.