CHO bunky v bioprodukcii: využitie a inovácie
Bunky CHO, ktoré pochádzajú z vaječníka čínskeho škrečka, sú vďaka svojmu širokému spektru uplatnení základným pilierom medicínskeho a biologického výskumu. Táto bunka cicavcov ponúka nekonečné možnosti, od produkcie rekombinantných proteínov až po génovú expresiu, skríning toxicity, výživu a genetické štúdie.
- Rastové médium
- Pozrite si stránku produktu
- Doba zdvojnásobenia
- Pozrite si stránku produktu
- Typ rastu
- Adherentný
- Úroveň biologickej bezpečnosti
- BSL-1
- K dispozícii od
- Cytion — Objednajte si CHO
Náš článok sa zaoberá fascinujúcim svetom CHO buniek a skúma, ako tieto bunky revolučným spôsobom ovplyvnili biofarmaceutický výskum a pripravili cestu pre liečby zachraňujúce životy. Pripravte sa odhaliť tajomstvá mocných CHO buniek a zistiť, ako poháňajú prelomové pokroky v medicíne a ďalších oblastiach! Dozviete sa všetko, čo potrebujete vedieť predtým, než začnete, vrátane:
- Čo je bunková línia CHO?
- CHO bunky: Neodmysliteľná súčasť biofarmaceutického priemyslu pri výrobe rekombinantných proteínov
- Budúce perspektívy výskumu CHO buniek
- Objavte výhody mocných CHO buniek
- Kľúčové vlastnosti buniek CHO
- Porovnanie bunkových línií CHO a CHO-K1
- Dosiahnite prelomové objavy s našimi CHO bunkami
- Desať tipov na kultiváciu buniek CHO
- Protokoly, videá a najnovšie publikácie o CHO bunkách
- Zaujímavé vedecké publikácie využívajúce CHO bunky
- Často kladené otázky o bunkách CHO
- Referencie
- Často kladené otázky
Čo je bunka CHO?
Od ich vytvorenia v roku 1957 Theodoreom T. Puckom sa bunky vaječníkov čínskeho škrečka (CHO) stali základom biologického a medicínskeho výskumu vďaka ich rýchlemu rastu a vysokej produkcii bielkovín. Tieto epitelové bunky, odvodené z vaječníkov čínskeho škrečka, sa široko používajú v biovýrobe, genetike, skríningu toxicity, výžive a štúdiách génovej expresie.
CHO bunky môžu produkovať proteíny s posttranslačnými modifikáciami (PTM) podobnými tým, ktoré sa vyskytujú u ľudí. Majú tiež deficit syntézy prolínu a nevyjadrujú receptor epidermálneho rastového faktora (EGFR), čo ich robí ideálnymi na skúmanie rôznych mutácií EGFR.
V biovýrobe sa bunky CHO vo veľkej miere používajú na produkciu monoklonálnych protilátok, rekombinantných proteínov a vakcín. Na výrobu bolo schválených viac ako 60 terapeutických proteínov vyrobených z buniek CHO a ich použitie sa naďalej rozširuje. Náš článok sa zaoberá pozoruhodnými vlastnosťami a rôznorodými aplikáciami buniek CHO a zdôrazňuje ich kľúčovú úlohu pri napredovaní v biomedicíne a ďalších oblastiach. Pripravte sa na objavovanie fascinujúceho sveta buniek CHO a ich bezkonkurenčného potenciálu v biomedicínskom výskume!
CHO bunky: Neodmysliteľná súčasť biopharmaceutického priemyslu pri výrobe rekombinantných proteínov
V biotechnologickom priemysle sa bunky vaječníkov čínskeho škrečka (CHO) často používajú na výrobu biofarmaceutík, ako sú monoklonálne protilátky, rekombinantné proteíny a vakcíny.
Hoci si to možno neuvedomujete, ak ste niekedy podstúpili liečbu monoklonálnymi protilátkami, na vine môžu byť práve bunky vaječníkov čínskeho škrečka (CHO). Tieto prispôsobivé bunky sa v biofarmaceutickom priemysle často používajú na výrobu rekombinantných proteínov, ktoré sa využívajú v biomedicínskom výskume, diagnostike a rôznych liečebných postupoch. Liečivá na báze proteínov, nazývané monoklonálne protilátky (mAbs), sa používajú na liečbu rôznych ochorení, ako sú rakovina, autoimunitné ochorenia a infekčné choroby. Keďže bunky CHO prechádzajú posttranslačnými modifikáciami podobnými tým v ľudských bunkách, často sa používajú na výrobu mAbs. Tieto modifikácie sú nevyhnutné na správne fungovanie týchto liekov.
Proteíny vytvorené prostredníctvom genetického inžinierstva sa nazývajú rekombinantné proteíny. Okrem toho, že slúžia ako výskumné reagencie, môžu sa používať aj ako liečivá a diagnostické prostriedky. Vzhľadom na to, že môžu podliehať posttranslačným modifikáciám a majú komplexné glykozilácie podobné tým, ktoré sa vyskytujú v ľudských bunkách, sú bunky CHO vďaka svojmu rýchlemu rastu, vysokej expresii proteínov a schopnosti exprimovať veľké množstvá proteínov obzvlášť vhodné na výrobu rekombinantných proteínov. S výťažkom v rozmedzí od 3 do 10 gramov na liter kultúry je bunková línia CHO revolučným prvkom v oblasti biofarmaceutík vďaka svojej bezkonkurenčnej schopnosti hromadne produkovať terapeutické proteíny. CHO bunky sú dnes dôležitou súčasťou súčasnej biomedicíny vďaka genetickej optimalizácii, ktorá zvyšuje ich schopnosť produkovať veľké množstvá rekombinantných proteínov.
Vakcíny sú biofarmaceutiká používané na prevenciu a liečbu infekcií spôsobených vírusmi a baktériami. Vakcíny proti COVID-19 patria medzi tie, ktoré sa vyrábajú z buniek CHO. Vedci vytvorili rad techník, vrátane genetického inžinierstva, optimalizácie kultivačných médií a vývoja procesov, s cieľom zvýšiť výkonnosť buniek CHO pri výrobe biofarmaceutík. Tieto techniky viedli k vytvoreniu vysoko výnosných a nízkonákladových kultivačných systémov na výrobu biofarmaceutík s využitím buniek CHO. Široká škála aplikácií buniek CHO zahŕňa:
CHO bunky vo výrobe biofarmaceutík
CHO bunky sa používajú na výrobu rôznych bioterapeutík, vrátane rekombinantných proteínov a monoklonálnych protilátok používaných pri liečbe ochorení, ako sú rakovina, autoimunitné poruchy a infekčné ochorenia. Využitie CHO buniek v biofarmaceutikách je do veľkej miery dané ich schopnosťou vykonávať posttranslačné modifikácie podobné ľudským bunkám, čo z nich robí ideálnych cicavčích hostiteľov na výrobu terapeutických proteínov kompatibilných s ľudským organizmom. Komplexné pochopenie profilov proteínov hostiteľských buniek CHO a implementácia ELISA techník pre proteíny hostiteľských buniek sú neoddeliteľnou súčasťou zabezpečenia čistoty a bezpečnosti biofarmaceutík vyrábaných v systémoch buniek CHO. V dôsledku toho si bunky CHO upevnili svoju pozíciu ako multifunkčná platforma v biotechnologickom priemysle.
Pokroky vo výrobe protilátok na báze CHO buniek
CHO bunky sa široko používajú pri výrobe monoklonálnych protilátok, ktoré revolučným spôsobom zmenili oblasť biomedicíny tým, že poskytujú cielené terapie pre rôzne ochorenia. CHO bunky sa stali základným kameňom expresie rekombinantných protilátok a výroby proteínových liečiv vďaka svojej schopnosti správne zložiť, zostaviť a modifikovať ľudské proteíny. Výroba protilátok z CHO buniek sa vyvíjala spolu s vylepšeniami v technikách kultivácie buniek a inžinierstve CHO buniek, čo viedlo k vysokokvalitným CHO bunkám, ktoré sú kľúčové pre vývoj biofarmaceutík. Komplexné biotechnologické prístupy, vrátane DNA technológie a sofistikovaných metód kultivácie buniek, boli použité na optimalizáciu systémov CHO buniek s cieľom zvýšiť efektívnosť výroby protilátok.
Molekulárna biológia a inžinierstvo buniek CHO
Spojenie techník molekulárnej biológie s kultiváciou CHO buniek viedlo k vytvoreniu transgénnych línií CHO buniek a manipulácii s mutantmi buniek čínskeho škrečka s cieľom dosiahnuť požadované vlastnosti. Tieto pokroky v inžinierstve buniek a technológii DNA uľahčili vývoj CHO buniek schopných produkovať špecifické rekombinantné proteíny s vysokou účinnosťou. Skúmanie prístupov k kultivácii eukaryotických buniek, vrátane buniek CHO a HeLa, prispelo k lepšiemu pochopeniu bunkových mechanizmov a optimalizácii kultúr cicavčích buniek na produkciu terapeutických proteínov.
Ale to nie je všetko! Bunky CHO majú ďalšie fascinujúce uplatnenia v biomedicínskom výskume, vrátane:
- Skríning toxicity: Bunky CHO sa používajú na posudzovanie toxicity liekov, vrátane protinádorových a antivírusových terapeutických látok. Napríklad jedna štúdia skúmala aktivitu mastných kyselín pochádzajúcich z antarktických mikroorganizmov špecifickú pre rakovinu prsníka s použitím buniek CHO ako kontrolnej buneckej línie.
- Expresia génov: CHO bunky sa používajú na stabilnú a prechodnú expresiu génov na účely štúdia génových funkcií alebo cielenú produkciu proteínov. Nástroje na úpravu génov sa používajú na vývoj modelov s knock-in a knockout génmi v bunkových líniách CHO.
Budúce perspektívy výskumu buniek CHO
Prebiehajúci výskum a vývoj v oblasti systémov CHO buniek sa zameriava na zvýšenie efektívnosti a univerzálnosti týchto buniek v biofarmaceutickej výrobe. Keďže CHO bunky zostávajú na čele rekombinantnej proteínovej terapie, ich úloha v budúcnosti medicíny a biotechnológie je významná a sľubuje nové pokroky vo vývoji protilátok a výrobe liekov zachraňujúcich životy.
Objavte výhody výkonných CHO buniek
Tu je niekoľko kľúčových výhod buniek CHO, ktoré z nich robia atraktívny výskumný nástroj.
- Ľahká kultivácia: Postupy a podmienky kultivácie buniek CHO nie sú náročné. Tieto bunky sú odolné a schopné tolerovať zmeny teploty a pH. Sú preto ideálne pre kultiváciu vo veľkom meradle.
- Posttranslačné modifikácie: Tieto bunky sú podobné ľudským bunkám a sú schopné produkovať podobné posttranslačné modifikácie. Bunky CHO sa tak dajú použiť na výrobu biokompatibilných biologických produktov s vynikajúcou farmaceutickou aktivitou.
- Vysoká produktivita: CHO bunky sa široko používajú na produkciu vysokých výťažkov rekombinantných proteínov. Genetická optimalizácia buniek CHO viedla k výťažku približne 3–10 gramov proteínu na liter kultúry.
- Genová expresia: CHO bunky sa ľahko transfekujú, preto sa často používajú na štúdie prechodnej a stabilnej expresie. Okrem toho sa na vývoj modelov génového knock-inu a knock-outu pomocou buniek CHO používa mnoho genetických nástrojov.
- Schválenia vládnymi orgánmi: Bunky CHO sa používajú v takmer 50 bioterapeutikách schválených v USA a EÚ.
- Nízka náchylnosť na vírusy: Vďaka pôvodu z škrečkov je znížené riziko šírenia ľudských vírusov, čo znižuje straty vo výrobe a zvyšuje biologickú bezpečnosť.
Kľúčové vlastnosti buniek CHO
Morfológia: CHO bunky vykazujú vzhľad podobný epitelovým bunkám s podlhovastým tvarom podobným fibroblastom. Sú adhezívne a typicky rastú v monovrstvách.
Veľkosť buniek: Priemerný priemer buniek CHO je medzi 12–14 μm.
Genóm a ploidita: CHO bunky sú aneuploidné a majú 21 chromozómov, čo sa líši od euploidného počtu chromozómov u čínskeho škrečka. Karyotyp CHO buniek sa vyznačuje viacerými štrukturálnymi prestavbami, vrátane čiastočnej straty materiálu chromozómu 2 a X.
Porovnanie bunkových línií CHO a CHO-K1
Od roku 1956, kedy bola prvýkrát opísaná pôvodná bunková línia CHO, bolo vytvorených mnoho variácií tejto bunky na rôzne účely. CHO-K1 bola vytvorená z jediného klonu buniek CHO v roku 1957 a CHO-DXB11 (tiež známa ako CHO-DUKX) bola následne vytvorená mutagenézou pomocou etylmetánsulfonátu. Ich využiteľnosť bola však obmedzená kvôli ich schopnosti vrátiť sa k aktivite DHFR po mutagénnej úprave. Neskôr boli bunky CHO mutagénne upravené gama žiarením, čím vznikla bunka CHO-DG44, v ktorej boli obe alely DHFR úplne eliminované. Tieto kmene s deficitom DHFR vyžadujú na rast glycín, hypoxantín a tymidín a sú široko používané na priemyselnú produkciu proteínov. Odvtedy sa stali populárnymi aj iné selekčné systémy a ukázalo sa, že hostiteľské bunky, ako sú CHO-K1, CHO-S a CHO-Pro minus, produkujú vysoké hladiny proteínov. Vzhľadom na genetickú nestabilitu sa tieto bunkové línie často kultivujú v médiách bez zložiek živočíšneho pôvodu alebo v chemicky definovaných médiách v bioreaktoroch so suspenznou kultúrou. Diskutovala sa aj zložitosť genetiky buniek CHO a klonálnej derivácie.
Odhaľte prelomové objavy s našimi bunkami CHO
Desať tipov na kultiváciu buniek CHO
- Bunka CHO je bunka s nízkymi nárokmi na údržbu, ktorá sa ľahko kultivuje.
- CHO bunky majú rýchly čas zdvojnásobenia populácie, ktorý je 14–17 hodín.
- CHO bunky sú adhezívne a rastú ako monovrstvy alebo sa dajú prispôsobiť na rast v suspenzii.
- Subkultivujte CHO bunky pri 80–90 % konfluencii pomocou Accutase.
- CHO bunky zasiate pri hustote 1 x 104 buniek/cm2, aby sa dosiahla konfluentná monovrstva za približne 4 dni.
- Pre optimálne kultivovanie použite zmes DMEM a Ham's F12 v pomere 50:50, doplnenú o 5 % FBS a L-glutamín.
- Rastové médium obnovujte 2–3-krát týždenne.
- CHO bunky kultivujte v zvlhčenom inkubátore doplnenom 5 % CO2 pri teplote 37 °C.
- CHO bunky skladujte v parnej alebo kvapalnej fáze tekutého dusíka (-196 °C).
- Pri manipulácii a kultivácii buniek CHO postupujte podľa usmernení pre úroveň biologickej bezpečnosti 1.
Protokoly, videá a najnovšie publikácie o CHO bunkách
Tu je niekoľko vynikajúcich zdrojov, ktoré vám pomôžu získať informácie o kultivácii a udržiavaní buniek CHO.
- Podrobný protokol kultivácie buniek CHO: Tento odkaz vám pomôže dozvedieť sa všetko o subkultivácii a transfekcii buniek CHO.
- CHO bunky: Táto stránka poskytuje základné informácie o kultivácii buniek z buniek 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
CHO bunky sú veľmi vhodné na prechodnú aj stabilnú transfekciu génov. Tu je niekoľko zdrojov, ktoré poskytujú užitočné informácie o protokoloch transfekcie buniek CHO.
- Transfekcia buniek CHO: Tento publikovaný článok poskytuje protokol prechodnej transfekcie pre bunkovú líniu CHO s použitím lineárneho polyetylénhimínu (PEI).
- Metódy transfekcie pre CHO bunky: Tento článok vysvetľuje rôzne stratégie pre efektívnu transfekciu buniek CHO s použitím rôznych transfekčných reagentov.
- Dočasná transfekcia buniek CHO: Toto video pomocou ilustrácií vysvetľuje základné pojmy týkajúce sa štúdií dočasnej expresie v bunkách CHO.
Zaujímavé vedecké publikácie využívajúce CHO bunky
Nasledujúce súhrny rôznych štúdií, ktoré využívali CHO bunky:
Štúdia: „Rýchla výroba ektodomény špice SARS-CoV-2 v plnej dĺžke s vysokým výťažkom prostredníctvom prechodnej génovej expresie v CHO bunkách“ (2021)
- Cieľ: Exprimovať ektodoménu špice SARS-CoV-2 v CHO bunkách pomocou troch metód prechodnej transfekcie s cieľom dosiahnuť vysokú produktivitu.
- Metodika: CHO bunky boli transfekované plazmidmi kódujúcimi ektodoménu špice SARS-CoV-2 v plnej dĺžke pomocou troch metód prechodnej transfekcie. Expresia proteínu bola hodnotená pomocou ELISA a Western blot.
- Kľúčové zistenia: Všetky tri metódy prechodnej transfekcie vykazovali vysokú úroveň expresie proteínu, pričom najvyšší výťažok bol dosiahnutý metódou polyetylénhimínu.
Štúdia: „Vytvorenie stabilnej buneckej línie CHO na expresiu antigénu vakcíny proti koronavírusu MERS“ (2018)
- Cieľ: Vyrobiť antigén MERS-koronavírusu v CHO bunkách na použitie ako budúcu kandidátsku vakcínu.
- Metodika: Bunky CHO boli transfekované plazmidom kódujúcim antigén koronavírusu MERS a selektované na stabilnú expresiu pomocou geneticínu. Expresia proteínu bola hodnotená pomocou ELISA a Western blot.
- Kľúčové zistenia: Stabilná bunková línia CHO vykazovala vysoké hladiny expresie proteínu a stabilitu počas viacerých pasáží.
Štúdia: „Cytotoxická aktivita mastných kyselín z antarktických makroalgií na rast buniek rakoviny prsníka u ľudí“ (2018)
- Cieľ: Použiť bunky CHO ako kontrolu na posúdenie toxicity protinádorových látok voči normálnym bunkám.
- Metodika: Bunky CHO boli kultivované a ošetrené mastnými kyselinami z antarktických makroalgií a životaschopnosť buniek bola hodnotená pomocou MTT testu.
- Kľúčové zistenia: Mastné kyseliny z antarktických makroalgov nevykazovali žiadne cytotoxické účinky na bunky CHO, čo naznačuje ich potenciálne použitie ako protinádorového činidla so selektivitou voči rakovinovým bunkám.
Štúdia: „Knockout génu kaspázy-7 zlepšuje expresiu rekombinantného proteínu v bunkovej línii CHO prostredníctvom zastavenia bunkového cyklu vo fáze G2/M“ (2022)
- Cieľ: Geneticky manipulovať s CHO bunkami s cieľom zlepšiť expresiu rekombinantných proteínov.
- Metodika: Gén kaspázy-7 bol v bunkách CHO vyrazený pomocou technológie CRISPR/Cas9 a expresia proteínu bola hodnotená pomocou Western blotu a fluorescenčnej mikroskopie.
- Kľúčové zistenia: Knockout génu kaspázy-7 v bunkách CHO viedol k zlepšeniu expresie proteínu, pravdepodobne v dôsledku zastavenia bunkového cyklu vo fáze G2/M spôsobeného stratou kaspázy-7.
Štúdia: „Vývoj buneckej línie CHO na stabilnú produkciu rekombinantných protilátok proti ľudskému MMP9“ (2015)
- Cieľ: Produkovať monoklonálne protilátky proti ľudskému proteínu MMP9 v CHO bunkách.
- Metodika: Bunky CHO boli transfekované plazmidmi kódujúcimi protilátku proti ľudskému MMP9 a selektované na stabilnú expresiu pomocou geneticínu. Expresia proteínu bola hodnotená pomocou ELISA a Western blotu.
- Kľúčové zistenia: Stabilná bunková línia CHO vykazovala vysoké hladiny expresie protilátky a stabilitu počas viacerých pasáží, čo naznačuje potenciálne využitie v terapeutických aplikáciách zameraných na ľudský MMP9.
Často kladené otázky o bunkách CHO
Referencie
- Reinhart, D., et al., Bioprocesovanie rekombinantných CHO-K1, CHO-DG44 a CHO-S: Hostitelia CHO expresie uprednostňujú buď produkciu mAb, alebo syntézu biomasy. Biotechnology journal, 2019. 14(3): s. 1700686.
- Pan, X., et al., Metabolická charakteristika fázy nárastu veľkosti buniek CHO v kultúrach typu fed-batch. Aplikovaná mikrobiológia a biotechnológia, 2017. 101: s. 8101–8313.
- Turilova, V.I., T.S. Goryachaya a T.K. Yakovleva, Čínska bunka vaječníka škrečka, bunková línia DXB-11: chromozómová nestabilita a heterogenita karyotypu. Molekulárna cytogenetika, 2021, 14(1): s. 1–12.
- Hunter, M. a kol., optimalizácia expresie proteínov v bunkách cicavcov. Aktuálne protokoly v proteínovej vede, 2019. 95(1): s. e77.
- Nyon, M.P., et al., Vytvorenie stabilnej buneckej línie CHO na expresiu antigénu vakcíny proti koronavírusu MERS. Vaccine, 2018. 36(14): s. 1853–1862.
- Pacheco, B.S., et al., Cytotoxická aktivita mastných kyselín z antarktických makroalgií na rast buniek rakoviny prsníka u ľudí. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2018. 6: s. 185.
- Ryu, J., et al., Vývoj buneckej línie CHO na stabilnú produkciu rekombinantných protilátok proti ľudskému MMP9. BMC biotechnology, 2022. 22(1): s. 8.