CHO-celice v bioproizvodnji: uporaba in inovacije
Celična linija CHO, pridobljena iz jajčnikov kitajskega hrčka, je zaradi širokega spektra uporabe prava gonilna sila v medicinskih in bioloških raziskavah. Ta linija sesalskih celic ponuja neskončne možnosti, od proizvodnje rekombinantnih beljakovin do genske ekspresije, presejanja toksičnosti, prehrane in genetskih študij.
- Rastno gojišče
- Glej stran izdelka
- Čas podvojitve
- Glej stran izdelka
- Vrsta rasti
- Adherenten
- Raven biološke varnosti
- BSL-1
- Na voljo pri
- Cytion — Naroči CHO
Naš članek se poglablja v fascinanten svet celic CHO in raziskuje, kako so te celice revolucionirale biofarmacevtske raziskave ter utrle pot za terapije, ki rešujejo življenja. Pripravite se na odkrivanje skrivnosti mogočnih celic CHO in ugotovite, kako spodbujajo prelomne napredke v medicini in drugod! Izvedeli boste vse, kar morate vedeti, preden se lotite dela, vključno z:
- Kaj je celična linija CHO?
- CHO-celice: nepogrešljive v biofarmacevtski industriji za proizvodnjo rekombinantnih beljakovin
- Prihodnje perspektive raziskav celic CHO
- Odkrijte prednosti mogočnih celic CHO
- Ključne lastnosti celic CHO
- Primerjava celičnih linij CHO in CHO-K1
- Odkrijte preboje z našimi celicami CHO
- Deset nasvetov za gojenje celic CHO
- Protokoli, videi in najnovejše publikacije o celicah CHO
- Zanimive raziskovalne publikacije o uporabi celic CHO
- Pogosta vprašanja o celicah CHO
- Viri
- Pogosta vprašanja
Kaj je celična linija CHO?
Odkar jih je leta 1957 ustvaril Theodore T. Puck, so se celice jajčnikov kitajskega hrčka (CHO) zaradi svoje hitre rasti in visoke proizvodnje beljakovin uveljavile kot nepogrešljiv del bioloških in medicinskih raziskav. Te epitelne celice, pridobljene iz jajčnikov kitajskega hrčka, se široko uporabljajo v bioproizvodnji, genetiki, presejanju toksičnosti, prehrani in študijah genske ekspresije.
Celice CHO lahko proizvajajo beljakovine s posttranslacijskimi modifikacijami (PTM), podobnimi tistim, ki jih najdemo pri ljudeh. Imajo tudi pomanjkljivo sintezo prolina in ne izražajo receptorja epidermalnega rastnega faktorja (EGFR), kar jih naredi idealne za preučevanje različnih mutacij EGFR.
V bioproizvodnji se celice CHO obsežno uporabljajo za proizvodnjo monoklonskih protiteles, rekombinantnih beljakovin in cepiv. Za proizvodnjo je bilo odobrenih več kot 60 terapevtskih beljakovin, izdelanih s celicami CHO, njihova uporaba pa se še naprej širi. V našem članku obravnavamo izjemne lastnosti in raznolike uporabe celic CHO ter poudarjamo njihovo ključno vlogo pri spodbujanju napredka v biomedicini in drugih področjih. Pripravite se na raziskovanje fascinantnega sveta celic CHO in odkrijte njihov neprimerljiv potencial v biomedicinskih raziskavah!
CHO-celice: najpogostejša izbira v biofarmacevtski industriji za proizvodnjo rekombinantnih beljakovin
V biotehnološki industriji se celice jajčnikov kitajskega hrčka (CHO) pogosto uporabljajo za proizvodnjo biofarmacevtskih izdelkov, kot so monoklonska protitelesa, rekombinantne beljakovine in cepiva.
Čeprav se tega morda ne zavedate, so za to morda krive celice jajčnikov kitajskega hrčka (CHO), če ste se kdaj podvrgli terapiji z monoklonskimi protitelesi. Te prilagodljive celice se v biofarmacevtski industriji pogosto uporabljajo za proizvodnjo rekombinantnih beljakovin, ki se uporabljajo v biomedicinskih raziskavah, diagnostiki in različnih terapijah. Terapevtska sredstva na osnovi beljakovin, imenovana monoklonska protitelesa (mAbs), se uporabljajo za zdravljenje različnih bolezni, kot so rak, avtoimunske bolezni in nalezljive bolezni. Ker izvajajo posttranslacijske modifikacije, podobne tistim v človeških celicah, se celice CHO pogosto uporabljajo za proizvodnjo mAbs. Te modifikacije so potrebne za pravilno delovanje teh terapij.
Beljakovine, ustvarjene z genskim inženirstvom, so znane kot rekombinantne beljakovine. Poleg tega, da so raziskovalna reagenta, se lahko uporabljajo tudi kot terapevtska sredstva in v diagnostiki. Ker lahko prehajajo posttranslacijske modifikacije in imajo kompleksne glikozilacije, podobne tistim v človeških celicah, so celice CHO še posebej primerne za proizvodnjo rekombinantnih beljakovin zaradi njihove hitre rasti, visoke ekspresije beljakovin in zmožnosti izražanja velikih količin beljakovin. Z donosom od 3 do 10 gramov na liter kulture je celična linija CHO prelomna v biofarmacevtski industriji zaradi svoje neprimerljive sposobnosti za masovno proizvodnjo terapevtskih beljakovin. Celice CHO so danes ključni del sodobne biomedicine zaradi genetske optimizacije, ki povečuje njihovo sposobnost za proizvodnjo velikih količin rekombinantnih beljakovin.
Cepiva so biofarmacevtska sredstva, ki se uporabljajo za preprečevanje in zdravljenje okužb, ki jih povzročajo virusi in bakterije. Cepiva proti COVID-19 so med tistimi, ki so izdelana s celicami CHO. Znanstveniki so razvili številne tehnike, vključno z genskim inženirstvom, optimizacijo gojišč in razvojem procesov, da bi izboljšali učinkovitost celic CHO pri proizvodnji biofarmacevtskih izdelkov. Te tehnike so omogočile razvoj visoko donosnih in cenovno ugodnih gojiščnih sistemov za proizvodnjo biofarmacevtskih izdelkov z uporabo celic CHO. Širok spekter uporabe celic CHO vključuje:
CHO-celice v biofarmacevtski proizvodnji
CHO celice se uporabljajo za proizvodnjo različnih bioterapevtikov, vključno z rekombinantnimi proteini in monoklonskimi protitelesi, ki se uporabljajo pri zdravljenju bolezni, kot so rak, avtoimunske motnje in nalezljive bolezni. Uporaba celic CHO v biofarmacevtskih izdelkih je v veliki meri posledica njihove sposobnosti za izvajanje posttranslacijskih modifikacij, podobnih tistim v človeških celicah, kar jih naredi idealne sesalske gostitelje za proizvodnjo terapevtskih proteinov, združljivih s človeškim organizmom. Celovito razumevanje profilov beljakovin gostiteljskih celic CHO in uporaba tehnik ELISA za beljakovine gostiteljskih celic sta bistvena za zagotavljanje čistosti in varnosti biofarmacevtskih izdelkov, proizvedenih v sistemih celic CHO. Zaradi tega so celice CHO utrdile svoj položaj kot večfunkcionalna platforma v biotehnološki industriji.
Napredek pri proizvodnji protiteles na osnovi celic CHO
Celice CHO se široko uporabljajo pri proizvodnji monoklonskih protiteles, ki so revolucionirala področje biomedicine z zagotavljanjem ciljnih terapij za različne bolezni. Celice CHO so postale temeljni kamen pri izražanju rekombinantnih protiteles in proizvodnji beljakovinskih terapevtikov zaradi njihove sposobnosti pravilnega zlaganja, sestavljanja in modifikacije človeških beljakovin. Proizvodnja protiteles iz celic CHO se je razvila z izboljšavami v tehnikah celične kulture in inženiringu celic CHO, kar je privedlo do visokokakovostnih celic CHO, ki so ključne za razvoj biofarmacevtskih izdelkov. Za optimizacijo sistemov celic CHO za večjo učinkovitost proizvodnje protiteles so bili uporabljeni celoviti biotehnološki pristopi, vključno z DNA tehnologijo in sofisticiranimi metodami celične kulture.
Molekularna biologija in inženiring celic CHO
Združitev tehnik molekularne biologije s kultiviranjem celic CHO je pripeljala do ustvarjanja transgenih linij celic CHO in manipulacije mutantov celic kitajskega hrčka za doseganje želenih lastnosti. Ti napredki v inženiringu celic in tehnologiji DNA so olajšali razvoj celic CHO, sposobnih proizvajati specifične rekombinantne proteine z visoko učinkovitostjo. Raziskovanje pristopov gojenja evkariontskih celic, vključno s celicami CHO in HeLa, je prispevalo k boljšemu razumevanju celičnih mehanizmov in optimizaciji gojenja sesalskih celic za proizvodnjo terapevtskih proteinov.
A to še ni vse! Celice CHO imajo še druge zanimive uporabe v biomedicinskih raziskavah, med drugim:
- Preverjanje toksičnosti: Celice CHO se uporabljajo za oceno toksičnosti zdravil, vključno z zdravili proti raku in protivirusnimi terapevtskimi sredstvi. Na primer, v eni od študij so raziskovali aktivnost maščobnih kislin, pridobljenih iz antarktičnih mikroalg, proti raku dojke, pri čemer so kot kontrolno celično linijo uporabili celice CHO.
- Genetska ekspresija: Celice CHO se uporabljajo za stabilno in prehodno ekspresijo genov za študije genetske funkcije ali ciljno proizvodnjo beljakovin. Orodja za urejanje genov se uporabljajo za razvoj modelov genetske vključitve in izključitve v celičnih linijah CHO.
Prihodnje perspektive raziskav celic CHO
Tekoče raziskave in razvoj sistemov celic CHO so osredotočeni na izboljšanje učinkovitosti in vsestranskosti teh celic v biofarmacevtski proizvodnji. Ker celice CHO ostajajo v ospredju terapij z rekombinantnimi beljakovinami, je njihova vloga v prihodnosti medicine in biotehnologije pomembna in obeta nove napredke v razvoju protiteles ter proizvodnji življenjsko pomembnih zdravil.
Odkrijte prednosti mogočnih celic CHO
Tukaj je nekaj ključnih prednosti celične linije CHO, ki jo naredijo privlačno raziskovalno orodje.
- Enostavnost gojenja: Postopki in pogoji gojenja celicne linije CHO niso zahtevni. Te celice so odporne in prenašajo različne spremembe temperature in pH. Zato so idealne za gojenje v velikem obsegu.
- Posttranslacijske modifikacije: Te celice so podobne človeškim celicam in zmožne proizvajati podobne posttranslacijske modifikacije. Zato se celice CHO lahko uporabljajo za proizvodnjo biokompatibilnih bioloških izdelkov z odlično farmacevtsko aktivnostjo.
- Visoka produktivnost: Celice CHO se pogosto uporabljajo za proizvodnjo velikih količin rekombinantnih proteinov. Genetska optimizacija celične linije CHO je omogočila približno 3–10 gramov proteina na liter kulture.
- Genska ekspresija: Celice CHO se enostavno transfektirajo, zato se pogosto uporabljajo za študije prehodne in stabilne ekspresije. Poleg tega se za razvoj modelov genov knock-in in knockout z uporabo celične linije CHO uporablja veliko genetskih orodij.
- Vladna odobritve: Celice CHO so bile uporabljene v skoraj 50 bioterapevtičnih izdelkih, odobrenih v ZDA in EU.
- Nizka dovzetnost za viruse: Zaradi izvora iz hrčkov je tveganje za širjenje človeških virusov zmanjšano, kar zmanjšuje izgube pri proizvodnji in povečuje biološko varnost.
Ključne lastnosti celic CHO
Morfologija: Celice CHO imajo videz epitelnih celic s podolgovato in fibroblastno obliko. So adhezivne in običajno rastejo v monoslojih.
Velikost celic: Povprečni premer celic CHO je med 12 in 14 μm.
Genom in ploidija: Celice CHO so aneuploidne in imajo 21 kromosomov, kar se razlikuje od euploidnega števila kromosomov pri kitajskem hrčku. Kariotip celic CHO je značilen po več strukturnih preureditvah, vključno z delno izgubo kromosoma 2 in X-materiala.
Primerjava celičnih linij CHO in CHO-K1
Odkar je bila prvotna celična linija CHO opisana leta 1956, so bile za različne namene ustvarjene številne različice te celične linije. CHO-K1 je bila ustvarjena iz enega samega klona celic CHO leta 1957, CHO-DXB11 (znana tudi kot CHO-DUKX) pa je bila kasneje ustvarjena z mutagenezo z etilmetansulfonatom. Vendar je bila njihova uporabnost omejena zaradi njihove sposobnosti, da se po mutagenezi vrnejo k aktivnosti DHFR. Kasneje so bile celice CHO mutirane z gama sevanjem, da bi ustvarili CHO-DG44, v katerem sta bila oba alela DHFR popolnoma odstranjena. Ti sevi z pomanjkanjem DHFR za rast potrebujejo glicin, hipoksantin in timidin ter se široko uporabljajo za industrijsko proizvodnjo beljakovin. Od takrat so postali priljubljeni tudi drugi selekcijski sistemi, pri čemer se je pokazalo, da gostiteljske celice, kot so CHO-K1, CHO-S in CHO-Pro minus, proizvajajo visoke ravni beljakovin. Zaradi genetske nestabilnosti se te celične linije pogosto gojijo v gojiščih brez živalskih sestavin ali v kemijsko opredeljenih gojiščih v bioreaktorjih za suspenzijsko kulturo. Obravnavane so bile tudi zapletenosti genetike celic CHO in klonskega izvora.
Odkrijte prebojne dosežke z našimi celicami CHO
Deset nasvetov za gojenje celic CHO
- Celična linija CHO je celična linija, ki ne zahteva veliko vzdrževanja in jo je enostavno gojiti.
- CHO-celice imajo hiter čas podvojitve populacije, ki traja 14–17 ur.
- CHO-celice so adhezivne in rastejo kot monosloji ali pa se lahko prilagodijo za rast v suspenziji.
- Subkultivirajte celice CHO pri 80–90 % konfluenci z uporabo Accutase.
- CHO celice posejte pri gostoti 1 x 104 celic/cm2, da dobite konfluenten monosloj v približno 4 dneh.
- Za optimalno gojenje uporabite mešanico DMEM in Ham's F12 v razmerju 50:50, dopolnjeno s 5 % FBS in L-glutaminom.
- Rastno gojišče zamenjajte 2–3-krat na teden.
- GOJITE CELICE CHO V VLAŽENEM INKUBATORJU, DOPOLNJENEM S 5 % PLINOM CO2 PRI 37 °C.
- CHO celice shranjujte v hlapni ali tekoči fazi tekočega dušika (-196 °C).
- Pri ravnanju in gojenju celične linije CHO upoštevajte smernice za raven biološke varnosti 1.
Protokoli, videi in najnovejše publikacije o celicah CHO
Tukaj je nekaj odličnih virov, ki jih lahko preučite, če se želite naučiti o gojenju in vzdrževanju celične linije CHO.
- Obsežen protokol za gojenje celic CHO: Ta povezava vam lahko pomaga izvedeti vse o subkultiviranju in transfekciji celic CHO.
- CHO-celice: Ta spletna stran ponuja osnovne informacije o gojenju celic iz linije CHO, vključno z delitvijo, shranjevanjem, zamrzovanjem in odmrzovanjem celic itd.
- Odtaljevanje celic CHO: Ta video prikazuje vzorčni protokol odtaljevanja zamrznjenih celic CHO.
Protokoli transfekcije za celično linijo CHO
Celice CHO so zelo primerne za prehodno in stabilno transfekcijo genov. Tukaj je nekaj virov, ki nudijo koristne informacije o protokolih transfekcije celične linije CHO.
- Transfekcija celic CHO: Ta objavljeni članek ponuja protokol za prehodno transfekcijo celic CHO z uporabo linearne polietilenimine (PEI).
- Metode transfekcije za celice CHO: Ta članek pojasnjuje različne strategije za učinkovito transfekcijo celic CHO z uporabo različnih transfekcijskih reagentov.
- Prehodna transfekcija celic CHO: Ta video s pomočjo ilustracij pojasnjuje osnovne koncepte v zvezi s študijami prehodne ekspresije v celicah CHO.
Zanimive raziskovalne publikacije, v katerih so bile uporabljene celice CHO
V nadaljevanju so povzetki različnih študij, v katerih so bile uporabljene celice CHO:
Študija: „Hitra proizvodnja ektodomene proteina spike SARS-CoV-2 v polni dolžini z visokim donosom s pomočjo prehodne genske ekspresije v celicah CHO“ (2021)
- Namen: Ekspresija ekto domene proteina spike SARS-CoV-2 v celicah CHO z uporabo treh metod prehodne transfekcije za visoko produktivnost.
- Metodologija: Celice CHO so bile transfekcijske s plazmidi, ki kodirajo ekto-domeno proteina spike SARS-CoV-2 v polni dolžini, z uporabo treh metod prehodne transfekcije. Ekspresija beljakovin je bila ocenjena z metodo ELISA in Western blot.
- Ključne ugotovitve: Vse tri metode prehodne transfekcije so pokazale visoke ravni ekspresije beljakovin, pri čemer je bil najvišji donos dosežen z metodo polietilenimina.
Študija: »Razvoj stabilne celične linije CHO za ekspresijo antigena cepiva proti koronavirusu MERS« (2018)
- Namen: Proizvodnja antigena koronavirusa MERS v celicah CHO za uporabo kot bodočega kandidata za cepivo.
- Metodologija: Celice CHO so bile transfekcijske s plazmidom, ki kodira antigen koronavirusa MERS, in izbrane za stabilno ekspresijo z uporabo geneticina. Ekspresija beljakovin je bila ocenjena z metodo ELISA in Western blot.
- Ključne ugotovitve: Stabilna celična linija CHO je pokazala visoke ravni ekspresije beljakovin in stabilnost v več prehodih.
Študija: „Citotoksična aktivnost maščobnih kislin iz antarktičnih makroalg na rast človeških celic raka dojke“ (2018)
- Namen: Uporaba celic CHO kot kontrole za oceno toksičnosti protirakavih sredstev na normalne celice.
- Metodologija: Celice CHO so bile gojene in obdelane z maščobnimi kislinami iz antarktičnih makroalg, življenskost celic pa je bila ocenjena z uporabo testa MTT.
- Ključne ugotovitve: Maščobne kisline iz antarktičnih makroalg niso pokazale citotoksičnih učinkov na celice CHO, kar kaže na potencialno uporabo kot sredstvo proti raku s selektivnostjo za rakave celice.
Študija: „Izklop gena za kaspazo-7 izboljša izražanje rekombinantnega proteina v celični liniji CHO prek zaustavitve celičnega cikla v fazi G2/M“ (2022)
- Namen: Genetska manipulacija celic CHO za izboljšanje ekspresije rekombinantnih beljakovin.
- Metodologija: Gen za kaspazo-7 je bil izklopljen v celicah CHO s tehnologijo CRISPR/Cas9, izražanje beljakovin pa je bilo ocenjeno z Western blotom in fluorescenčno mikroskopijo.
- Ključne ugotovitve: Izločitev gena za kaspazo-7 v celicah CHO je povzročila izboljšano izražanje beljakovin, verjetno zaradi zaustavitve celičnega cikla v fazi G2/M, ki jo je povzročila izguba kaspaze-7.
Študija: »Razvoj celične linije CHO za stabilno proizvodnjo rekombinantnih protiteles proti človeškemu MMP9« (2015)
- Namen: Proizvodnja monoklonskih protiteles proti človeškemu beljakovini MMP9 v celicah CHO.
- Metodologija: Celice CHO so bile transfekcijske s plazmidi, ki kodirajo protitelesa proti človeškemu MMP9, in izbrane za stabilno ekspresijo z uporabo geneticina. Ekspresija beljakovin je bila ocenjena z metodo ELISA in Western blot.
- Ključne ugotovitve: Stabilna celična linija CHO je pokazala visoke ravni ekspresije protiteles in stabilnost v več prehodih, kar kaže na potencialno uporabo v terapevtskih aplikacijah, usmerjenih v človeški MMP9.
Pogosto zastavljena vprašanja o celicah CHO
Viri
- Reinhart, D., et al., Bioprocesiranje rekombinantnih CHO-K1, CHO-DG44 in CHO-S: gostitelji za ekspresijo CHO so primerni bodisi za proizvodnjo monoklonskih protiteles bodisi za sintezo biomase. Biotechnology journal, 2019. 14(3): str. 1700686.
- Pan, X., et al., Metabolična karakterizacija faze povečanja velikosti celic CHO v fed-batch kulturah. Applied microbiology and biotechnology, 2017. 101: str. 8101–8313.
- Turilova, V.I., T.S. Goryachaya in T.K. Yakovleva, Celicna linija jajčnikov kitajskega hrčka DXB-11: kromosomska nestabilnost in heterogenost kariotipa. Molekularna citogenetika, 2021, 14(1): str. 1–12.
- Hunter, M. in sod., optimizacija izražanja beljakovin v celicah sesalcev. Current protocols in protein science, 2019. 95(1): str. e77.
- Nyon, M.P., et al., Razvoj stabilne celične linije CHO za izražanje antigena cepiva proti koronavirusu MERS. Vaccine, 2018. 36(14): str. 1853–1862.
- Pacheco, B.S., et al., Citotoksična aktivnost maščobnih kislin iz antarktičnih makroalg na rast človeških celic raka dojke. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2018. 6: str. 185.
- Ryu, J., et al., razvoj celične linije CHO za stabilno proizvodnjo rekombinantnih protiteles proti človeškemu MMP9. BMC biotechnology, 2022. 22(1): str. 8.