CHO bunky v bioprodukcii: Aplikácie a inovácie

Bunková línia CHO, odvodená z vaječníkov čínskeho škrečka, je vďaka svojej širokej škále aplikácií významným prvkom v lekárskom a biologickom výskume. Táto bunková línia cicavcov ponúka nekonečné možnosti, od výroby rekombinantných proteínov až po expresiu génov, skríning toxicity, výživu a genetické štúdie.

V našom článku sa ponoríme do fascinujúceho sveta buniek CHO a preskúmame, ako tieto bunky spôsobili revolúciu v biofarmaceutickom výskume a vydláždili cestu život zachraňujúcim terapiám. Pripravte sa na odhalenie tajomstiev mocných buniek CHO a zistite, ako poháňajú prevratné pokroky v medicíne aj mimo nej! Dozviete sa všetko, čo potrebujete vedieť, než začnete, vrátane:

Čo je to bunková línia CHO?

Od svojho založenia v roku 1957 Theodorom T. Puckom sa bunky z vaječníkov čínskeho škrečka (CHO) stali základom biologického a lekárskeho výskumu vďaka svojmu rýchlemu rastu a vysokej produkcii bielkovín. Tieto epitelové bunky odvodené z vaječníkov čínskeho škrečka sa široko používajú v biomanuálnej výrobe, genetike, pri skríningu toxicity, výžive a štúdiách expresie génov.

Bunky CHO môžu produkovať proteíny s posttranslačnými modifikáciami (PTM) podobnými tým, ktoré sa nachádzajú u ľudí. Majú tiež nedostatok syntézy prolínu a neexprimujú receptor epidermálneho rastového faktora (EGFR), čo z nich robí ideálne prostredie na skúmanie rôznych mutácií EGFR.

V biomanuálnej výrobe sa bunky CHO vo veľkej miere používajú na výrobu monoklonálnych protilátok, rekombinantných proteínov a vakcín. Na výrobu bolo schválených viac ako 60 terapeutických proteínov vyrobených pomocou buniek CHO a ich použitie sa stále rozširuje. V našom článku sa venujeme pozoruhodným vlastnostiam a rôznorodým aplikáciám buniek CHO, pričom zdôrazňujeme ich kľúčovú úlohu pri dosahovaní pokroku nielen v biomedicíne. Pripravte sa na objavovanie fascinujúceho sveta buniek CHO a objavte ich jedinečný potenciál v biomedicínskom výskume!

Bunky CHO: Biofarmaceutický priemysel pri výrobe rekombinantných proteínov

V biotechnologickom priemysle sa bunky vaječníkov čínskeho škrečka (CHO) často používajú na výrobu biofarmaceutických výrobkov, ako sú monoklonálne protilátky, rekombinantné proteíny a vakcíny.

Hoci si to možno neuvedomujete, bunky vaječníkov čínskeho škrečka (CHO) môžu byť na vine, ak ste niekedy podstúpili liečbu monoklonálnymi protilátkami. Tieto prispôsobivé bunky sa často používajú v biofarmaceutickom priemysle na výrobu rekombinantných proteínov, ktoré sa používajú v biomedicínskom výskume, diagnostike a rôznych terapiách. Terapeutiká na báze bielkovín nazývané monoklonálne protilátky (mAbs) sa používajú na liečbu rôznych ochorení, ako sú rakovina, autoimunitné ochorenia a infekčné choroby. Keďže sa v nich vykonávajú posttranslačné modifikácie podobné tým, ktoré sa vykonávajú v ľudských bunkách, na výrobu mAb sa často používajú bunky CHO. Tieto modifikácie sú potrebné na to, aby tieto liečivá správne fungovali.

Proteíny vytvorené pomocou genetického inžinierstva sú známe ako rekombinantné proteíny. Okrem toho, že sú výskumnými činidlami, môžu sa používať aj ako terapeutiká a diagnostiká. Keďže môžu podliehať posttranslačným modifikáciám a majú komplexné glykozylácie podobné tým, ktoré sa nachádzajú v ľudských bunkách, bunky CHO sú obzvlášť vhodné na výrobu rekombinantných proteínov, pretože rýchlo rastú, majú vysokú expresiu proteínov a dokážu exprimovať veľké množstvá proteínov. S výťažkami od 3 do 10 gramov na liter kultúry je bunková línia CHO vďaka svojej bezkonkurenčnej schopnosti masovej produkcie terapeutických proteínov zmenou v biofarmaceutickej oblasti. Bunky CHO sú v súčasnosti dôležitou súčasťou súčasnej biomedicíny vďaka genetickej optimalizácii, ktorá zvyšuje ich schopnosť vytvárať veľké množstvá rekombinantných proteínov.

Vakcíny sú biofarmaceutiká používané na prevenciu a liečbu infekcií spôsobených vírusmi a baktériami. Vakcíny proti COVID-19 patria medzi vakcíny vyrobené pomocou buniek CHO. Vedci vytvorili množstvo techník vrátane genetického inžinierstva, optimalizácie médií a vývoja procesov, aby zvýšili výkonnosť buniek CHO pri výrobe biofarmaceutík. Tieto techniky viedli k vytvoreniu vysoko výnosných a lacných kultivačných systémov na výrobu biofarmaceutík s použitím buniek CHO. Široká škála aplikácií buniek CHO zahŕňa:

Farmaceutické výrobné zariadenie.

CHO bunky v biofarmaceutickej výrobe

Bunky CHO sa používajú na výrobu rôznych bioterapeutík vrátane rekombinantných proteínov a monoklonálnych protilátok používaných pri liečbe ochorení, ako je rakovina, autoimunitné poruchy a infekčné ochorenia. Použitie buniek CHO v biofarmaceutických výrobkoch je do veľkej miery spôsobené ich schopnosťou vykonávať posttranslačné modifikácie podobné ľudským bunkám, čo z nich robí ideálnych hostiteľov cicavcov na výrobu terapeutických proteínov kompatibilných s ľudskými. Komplexné pochopenie proteínových profilov hostiteľských buniek CHO a implementácia techník ELISA pre proteíny hostiteľských buniek sú neoddeliteľnou súčasťou zabezpečenia čistoty a bezpečnosti biofarmaceutík vyrábaných v bunkových systémoch CHO. V dôsledku toho si bunky CHO upevnili svoju pozíciu multifunkčnej platformy v biotechnologickom priemysle.

Pokroky vo výrobe protilátok na báze CHO buniek

Bunky CHO sa vo veľkej miere používajú pri výrobe monoklonálnych protilátok, ktoré spôsobili revolúciu v oblasti biomedicíny tým, že poskytujú cielenú liečbu rôznych ochorení. Bunky CHO sa stali základným kameňom pri expresii rekombinantných protilátok a výrobe proteínových terapeutík vďaka svojej schopnosti správne skladať, zostavovať a modifikovať ľudské proteíny. Výroba protilátok z buniek CHO sa vyvíjala so zdokonaľovaním techník kultivácie buniek a inžinierstva buniek CHO, čo viedlo k vysokokvalitným bunkám CHO, ktoré sú kľúčové pre vývoj biofarmaceutických prípravkov. Komplexné biotechnologické prístupy vrátane technológie DNA a sofistikovaných metód kultivácie buniek sa použili na optimalizáciu bunkových systémov CHO na zvýšenie účinnosti výroby protilátok.

Molekulárna biológia a bunkové inžinierstvo CHO

Spojenie techník molekulárnej biológie s kultiváciou buniek CHO viedlo k vytvoreniu transgénnych línií buniek CHO a k manipulácii mutantov buniek čínskeho škrečka s cieľom dosiahnuť požadované vlastnosti. Tieto pokroky v bunkovom inžinierstve a technológii DNA uľahčili vývoj buniek CHO schopných produkovať špecifické rekombinantné proteíny s vysokou účinnosťou. Skúmanie prístupov ku kultivácii eukaryotických buniek vrátane buniek CHO a HeLa prispelo k lepšiemu pochopeniu bunkových mechanizmov a optimalizácii bunkových kultúr cicavcov na produkciu terapeutických proteínov.

To však nie je všetko! Bunky CHO majú ďalšie fascinujúce aplikácie v biomedicínskom výskume, vrátane:

Skríning toxicity: Bunky CHO sa používajú na hodnotenie toxicity liekov vrátane protirakovinových a antivírusových terapeutických látok. Napríklad v štúdii sa skúmala protirakovinová špecifická aktivita mastných kyselín pochádzajúcich z antarktických mikrorias pomocou CHO ako kontrolnej bunkovej línie.
Expresia génov: Bunky CHO sa používajú na stabilnú a prechodnú expresiu génov na štúdium funkcie génov alebo cielenú produkciu proteínov. Nástroje na editáciu génov sa používajú na vývoj génových knock-in a knockout modelov v bunkových líniách CHO.

Budúce perspektívy výskumu CHO buniek

Prebiehajúci výskum a vývoj v systémoch buniek CHO sa zameriava na zvýšenie účinnosti a všestrannosti týchto buniek pri výrobe biofarmaceutík. Keďže bunky CHO zostávajú na čele rekombinantných proteínových terapií, ich úloha v budúcnosti medicíny a biotechnológií je významná a sľubuje nové pokroky vo vývoji protilátok a výrobe život zachraňujúcich liečebných postupov.

Objavte výhody mocných buniek CHO

Tu je niekoľko kľúčových výhod bunkovej línie CHO, ktoré z nej robia atraktívny výskumný nástroj.

Jednoduchá kultivácia: Kultivačné postupy a podmienky bunkovej línie CHO nie sú náročné. Tieto bunky sú odolné a dokážu tolerovať rôzne zmeny teploty a pH. Preto sú ideálne na kultiváciu vo veľkom rozsahu.
Posttranslačné modifikácie: Tieto bunky sú podobné ľudským bunkám a sú schopné produkovať podobné posttranslačné modifikácie. Bunky CHO sa teda môžu použiť na výrobu biokompatibilných biologických produktov s vynikajúcou farmaceutickou aktivitou.
Vysoká produktivita: CHO bunky sa široko používajú na produkciu vysokých výťažkov rekombinantných proteínov. Výsledkom genetickej optimalizácie bunkovej línie CHO je približne 3 - 10 gramov bielkovín na liter kultúry.
Expresia génov: CHO bunky sa dajú ľahko transfekovať, preto sa často používajú na štúdie prechodnej a stabilnej expresie. Okrem toho sa mnohé genetické nástroje používajú na vývoj génových knock-in a knockout modelov s použitím bunkovej línie CHO.
Vládne schválenia: Bunky CHO boli použité v takmer 50 bioterapeutických prípravkoch schválených v USA a EÚ.
Nízka citlivosť na vírusy: Vďaka pôvodu škrečka sa znižuje riziko šírenia ľudských vírusov, čím sa znižujú straty pri výrobe a zvyšuje biologická bezpečnosť.

Kľúčové vlastnosti buniek CHO

Morfológia: CHO bunky majú vzhľad podobný epitelovým bunkám s predĺženým a fibroblastovým tvarom. Sú priľnavé a zvyčajne rastú v monovrstvách.
Veľkosť buniek: Priemerný priemer buniek CHO je 12 - 14 μm.
Genóm a floidia: Bunky CHO sú aneuploidné, majú 21 chromozómov, čo sa líši od euploidného počtu chromozómov u čínskeho škrečka. Karyotyp buniek CHO sa vyznačuje mnohými štrukturálnymi prestavbami vrátane čiastočnej straty chromozómu 2 a materiálu X.

Mikroskopické snímky buniek CHO: pri vysokej konfluencii (vľavo) a pri približne 50 % konfluencii (vpravo).

Porovnanie bunkovej línie CHO a CHO-K1

Od roku 1956, keď bola oznámená pôvodná bunková línia CHO, bolo vytvorených mnoho jej variantov na rôzne účely. CHO-K1 bola vytvorená z jedného klonu buniek CHO v roku 1957 a CHO-DXB11 (známa aj ako CHO-DUKX) bola následne vytvorená mutagenézou pomocou etylmetánsulfonátu. Ich využiteľnosť však bola obmedzená kvôli ich schopnosti vrátiť sa k aktivite DHFR po mutagenácii. Neskôr boli bunky CHO mutagénované gama žiarením, aby sa vytvoril CHO-DG44, v ktorom boli obe alely DHFR úplne odstránené. Tieto kmene s deficitom DHFR vyžadujú na rast glycín, hypoxantín a tymidín a široko sa používajú na priemyselnú výrobu proteínov. Odvtedy sa stali populárnymi aj iné selekčné systémy a ukázalo sa, že hostiteľské bunky ako CHO-K1, CHO-S a CHO-Pro minus produkujú vysoké hladiny proteínov. Kvôli genetickej nestabilite sa tieto bunkové línie často kultivujú v bioreaktoroch so suspenznými kultúrami bez živočíšnych zložiek alebo v chemicky definovaných médiách. Diskutovalo sa aj o zložitosti genetiky buniek CHO a klonálnej derivácie.

Odhaľte prelomové objavy s našimi bunkami CHO

Desať tipov na kultiváciu buniek CHO

Bunková línia CHO je nenáročná na údržbu a ľahko sa kultivuje.
Bunky CHO majú rýchly čas zdvojnásobenia populácie 14 - 17 hodín.
Bunky CHO sú adherentné a rastú ako monovrstvy alebo sa dajú prispôsobiť na rast v suspenzii.
Bunky CHO subkultivujte pri 80 - 90 % konfluencii pomocou Accutase.
Nasaďte bunky CHO s hustotou 1 x¹⁰⁴ buniek/cm2 , aby ste získali konfluentnú monovrstvu približne za 4 dni.
Na optimálnu kultiváciu použite zmes DMEM a Ham's F12 v pomere 50:50 doplnenú 5 % FBS a L-glutamínom.
Rastové médium obnovujte 2 - 3-krát týždenne.
Bunky CHO kultivujte vo zvlhčenom inkubátore doplnenom 5 % CO2 pri teplote 37 °C.
Bunky CHO skladujte v parnej alebo kvapalnej fáze tekutého dusíka (-196 °C).
Pri manipulácii s bunkovou líniou CHO a jej kultivácii dodržiavajte pokyny na úrovni biologickej bezpečnosti 1.

Protokoly, videá a najnovšie publikácie o bunkách CHO

Tu je niekoľko vynikajúcich zdrojov, ktoré môžete preskúmať pri získavaní informácií o kultivácii a údržbe bunkovej línie CHO.

Rozsiahly protokol o kultivácii buniek CHO: Tento odkaz vám pomôže dozvedieť sa všetko o subkultivácii a transfekcii buniek CHO.
Bunky CHO: Táto stránka poskytne základné informácie o kultivácii bunkovej línie CHO vrátane delenia, skladovania, zmrazovania a rozmrazovania buniek atď.
Rozmrazovanie buniek CHO: Toto video ukazuje príkladný protokol rozmrazovania zmrazených buniek CHO.

Protokoly transfekcie pre bunkovú líniu CHO

Bunky CHO sú veľmi vhodné na prechodnú aj stabilnú transfekciu génov. Tu je niekoľko zdrojov poskytujúcich užitočné informácie o protokoloch transfekcie bunkových línií CHO.

Transfekcia buniek CHO: Tento publikovaný článok poskytuje protokol prechodnej transfekcie pre bunkovú líniu CHO s použitím lineárneho polyetylénimínu (PEI).
Metódy transfekcie pre bunky CHO: Tento článok vysvetľuje rôzne stratégie účinnej transfekcie bunkových línií CHO s použitím rôznych transfekčných činidiel.
Tranzientná transfekcia buniek CHO: V tomto videu sú pomocou ilustrácií vysvetlené základné pojmy týkajúce sa štúdií tranzientnej expresie v bunkách CHO.

430,00 €*

Obsah: 1.5 milliliter

Ceny bez daní plus náklady na dopravu

cryovial

Číslo výrobku: 603479

Zaujímavé výskumné publikácie s použitím buniek CHO

Nižšie sú uvedené zhrnutia rôznych štúdií, v ktorých boli použité bunky CHO:

Štúdia: "Rýchla, vysoko výťažná produkcia ektodomény hrotu SARS-CoV-2 v plnej dĺžke prechodnou expresiou génu v bunkách CHO" (2021)
- Cieľ: Expresia ektodomény hrotu SARS-CoV-2 v bunkách CHO s použitím troch metód tranzientnej transfekcie na dosiahnutie vysokej produktivity.
- Metodika: CHO bunky boli transfekované plazmidmi kódujúcimi ektodoménu hrotu SARS-CoV-2 v plnej dĺžke pomocou troch metód prechodnej transfekcie. Expresia proteínu sa hodnotila metódou ELISA a Western blot.
- Kľúčové zistenia: Všetky tri metódy tranzientnej transfekcie vykazovali vysokú úroveň expresie proteínov, pričom najvyšší výťažok sa dosiahol metódou polyetylénimínu.
Štúdia: "Inžinierstvo stabilnej bunkovej línie CHO na expresiu antigénu vakcíny proti vírusu MERS" (2018)
- Cieľ: Produkovať antigén MERS-koronavírusu v bunkách CHO na použitie ako budúca kandidátska vakcína.
- Metodika: Bunky CHO boli transfekované plazmidom kódujúcim antigén MERS-koronavírusu a selektované na stabilnú expresiu pomocou geneticínu. Expresia proteínu sa hodnotila metódou ELISA a Western blot.
- Kľúčové zistenia: Stabilná bunková línia CHO vykazovala vysokú úroveň expresie proteínu a stabilitu počas viacerých pasáží.
Štúdia: "Cytotoxická aktivita mastných kyselín z antarktických makroskopických rias na rast ľudských buniek rakoviny prsníka" (2018)
- Cieľ: Použitie buniek CHO ako kontroly na posúdenie toxicity protirakovinových látok voči normálnym bunkám.
- Metodika: Bunky CHO boli kultivované a ošetrené mastnými kyselinami z antarktických makroskopických rias a životaschopnosť buniek bola hodnotená pomocou testu MTT.
- Hlavné zistenia: Mastné kyseliny z antarktických makroskopických rias nevykazovali žiadne cytotoxické účinky na bunky CHO, čo naznačuje ich potenciálne použitie ako protirakovinovej látky so selektivitou pre rakovinové bunky.
Štúdia: "Knockout génu kaspázy-7 zlepšuje expresiu rekombinantného proteínu v bunkovej línii CHO prostredníctvom zastavenia bunkového cyklu vo fáze G2/M" (2022)
- Cieľ: Genetická manipulácia buniek CHO s cieľom zlepšiť expresiu rekombinantných proteínov.
- Metodika: Gén kaspázy-7 bol v bunkách CHO vyradený pomocou technológie CRISPR/Cas9 a expresia proteínu bola hodnotená pomocou Western blotu a fluorescenčnej mikroskopie.
- Hlavné zistenia: Výsledkom knockoutu génu kaspázy-7 v bunkách CHO bolo zlepšenie expresie proteínov, pravdepodobne v dôsledku zastavenia bunkového cyklu vo fáze G2/M spôsobeného stratou kaspázy-7.
Štúdia: "Vývoj bunkovej línie CHO na stabilnú produkciu rekombinantných protilátok proti ľudskému MMP9" (2015)
- Cieľ: Výroba monoklonálnych protilátok proti ľudskému proteínu MMP9 v bunkách CHO.
- Metodika: Bunky CHO boli transfekované plazmidmi kódujúcimi protilátku proti ľudskému MMP9 a selektované na stabilnú expresiu pomocou geneticínu. Expresia proteínu sa hodnotila metódou ELISA a Western blot.
- Hlavné zistenia: Stabilná bunková línia CHO vykazovala vysokú úroveň expresie protilátky a stabilitu počas viacerých pasáží, čo naznačuje potenciálne využitie v terapeutických aplikáciách zameraných na ľudskú MMP9.

Často kladené otázky o bunkách CHO

Odkazy

Reinhart, D., et al., Bioprocessing of Recombinant CHO-K1, CHO-DG44, and CHO-S: CHO Expression hosts favor either mAb production or biomass synthesis. Biotechnologický časopis, 2019. 14(3): p. 1700686.
Pan, X., et al. metabolická charakterizácia fázy zväčšovania veľkosti buniek CHO v kŕmnych dávkových kultúrach. 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. Molekulárna cytogenetika, 2021, 14(1): s. 1-12.
Hunter, M., et al. optimalizácia expresie proteínov v bunkách cicavcov. 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., Cytotoxická aktivita mastných kyselín z antarktických makroskopických rias na rast ľudských buniek rakoviny prsníka. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2018. 6: p. 185.
Ryu, J., et al. vývoj bunkovej línie CHO na stabilnú produkciu rekombinantných protilátok proti ľudskému MMP9. BMC biotechnology, 2022. 22(1): p. 8.