Celice CHO v bioprodukciji: Uporaba in inovacije

Celična linija CHO, ki izvira iz jajčnika kitajskega hrčka, je s svojo široko paleto aplikacij zelo pomembna v medicinskih in bioloških raziskavah. Ta celična linija sesalcev ponuja neskončne možnosti, od proizvodnje rekombinantnih beljakovin do izražanja genov, preverjanja toksičnosti, prehrane in genetskih študij.

V članku smo se poglobili v fascinanten svet celic CHO in raziskali, kako so te celice korenito spremenile biofarmacevtske raziskave in utrle pot življenjsko pomembnim terapijam. Pripravite se na odkrivanje skrivnosti mogočnih celic CHO in odkrijte, kako so gonilna sila prelomnega napredka v medicini in širše! Izvedeli boste vse, kar morate vedeti, preden začnete, vključno z:

Kaj je celična linija CHO?

Celice CHO (Chinese hamster ovary (CHO)) so zaradi hitre rasti in visoke proizvodnje beljakovin od leta 1957, ko jih je ustanovil Theodore T. Puck, postale temeljni element bioloških in medicinskih raziskav. Te epitelijske celice, pridobljene iz jajčnika kitajskega hrčka, se pogosto uporabljajo v biološki proizvodnji, genetiki, preverjanju toksičnosti, prehrani in študijah izražanja genov.

Celice CHO lahko proizvajajo beljakovine s posttranslacijskimi modifikacijami (PTM), podobnimi tistim, ki jih najdemo pri ljudeh. Poleg tega imajo pomanjkljivo sintezo prolina in ne izražajo receptorja za epidermalni rastni dejavnik (EGFR), zato so idealne za raziskovanje različnih mutacij EGFR.

V biološki proizvodnji se celice CHO pogosto uporabljajo za proizvodnjo monoklonskih protiteles, rekombinantnih beljakovin in cepiv. Za proizvodnjo je bilo odobrenih več kot 60 terapevtskih proteinov, izdelanih s celicami CHO, njihova uporaba pa se še naprej širi. Naš članek obravnava izjemne lastnosti in raznolikost uporabe celic CHO ter poudarja njihovo ključno vlogo pri spodbujanju napredka v biomedicini in širše. Pripravite se na raziskovanje fascinantnega sveta celic CHO in odkrijte njihov neprimerljiv potencial v biomedicinskih raziskavah!

Celice CHO: Cvorce COE so v biofarmacevtski industriji najprimernejše za proizvodnjo rekombinantnih proteinov

V biotehnološki industriji se celice jajčnikov kitajskega hrčka (CHO) pogosto uporabljajo za izdelavo biofarmacevtskih izdelkov, kot so monoklonska protitelesa, rekombinantni proteini in cepiva.

Čeprav se tega morda ne zavedate, so celice iz jajčnikov kitajskega hrčka (CHO) morda krive, če ste bili kdajkoli deležni zdravljenja z monoklonskimi protitelesi. Te prilagodljive celice pogosto uporablja biofarmacevtska industrija za proizvodnjo rekombinantnih beljakovin, ki se uporabljajo v biomedicinskih raziskavah, diagnostiki in različnih terapijah. Terapevtiki na osnovi beljakovin, imenovani monoklonska protitelesa (mAbs), se uporabljajo za zdravljenje različnih bolezni, kot so rak, avtoimunske bolezni in nalezljive bolezni. Ker se na njih izvajajo posttranslacijske modifikacije, ki so podobne tistim v človeških celicah, se za izdelavo mAb pogosto uporabljajo celice CHO. Te modifikacije so potrebne za pravilno delovanje teh terapevtikov.

Beljakovine, ustvarjene z genskim inženiringom, so znane kot rekombinantne beljakovine. Poleg tega, da so raziskovalni reagenti, se lahko uporabljajo tudi kot terapevtiki in diagnostika. Ker so lahko podvržene posttranslacijskim modifikacijam in imajo kompleksne glikozilacije, podobne tistim v človeških celicah, so celice CHO še posebej primerne za izdelavo rekombinantnih beljakovin zaradi hitre rasti, visoke ekspresije beljakovin in sposobnosti izražanja velikih količin beljakovin. Celična linija CHO, katere izkoristek znaša od 3 do 10 gramov na liter kulture, zaradi svoje neprimerljive zmogljivosti za množično proizvodnjo terapevtskih proteinov spreminja pravila igre na področju biofarmacevtskih izdelkov. Celice CHO so zdaj pomemben sestavni del sodobne biomedicine zaradi genetske optimizacije, ki povečuje njihovo zmogljivost za ustvarjanje velikih količin rekombinantnih beljakovin.

Cepiva so biofarmacevtski izdelki, ki se uporabljajo za preprečevanje in zdravljenje okužb, ki jih povzročajo virusi in bakterije. Cepiva proti COVID-19 so med tistimi, ki so narejena s celicami CHO. Znanstveniki so ustvarili številne tehnike, vključno z genskim inženiringom, optimizacijo medijev in razvojem procesov, da bi izboljšali učinkovitost celic CHO pri proizvodnji biofarmacevtskih izdelkov. Te tehnike so omogočile oblikovanje visoko donosnih in poceni sistemov gojenja za proizvodnjo biofarmacevtskih izdelkov z uporabo celic CHO. Široka paleta aplikacij celic CHO vključuje:

Farmacevtski proizvodni obrat.

Celice CHO v biofarmacevtski proizvodnji

Celice CHO 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. Celice CHO se v biofarmacevtskih izdelkih uporabljajo predvsem zaradi njihove sposobnosti izvajanja posttranslacijskih modifikacij, ki so podobne človeškim celicam, zaradi česar so idealni gostitelji sesalcev za proizvodnjo terapevtskih proteinov, ki so združljivi s človeškimi. Celovito razumevanje profilov beljakovin gostiteljskih celic CHO in izvajanje tehnik ELISA za beljakovine gostiteljskih celic sta bistvena za zagotavljanje čistosti in varnosti biofarmacevtskih izdelkov, proizvedenih v celičnih sistemih CHO. Zato so celice CHO utrdile svoj položaj večnamenske platforme v biotehnološki industriji.

Napredek pri proizvodnji protiteles na osnovi celic CHO

Celice CHO se pogosto uporabljajo pri proizvodnji monoklonskih protiteles, ki so revolucionarno spremenila področje biomedicine, saj zagotavljajo ciljno usmerjeno zdravljenje različnih bolezni. Celice CHO so postale temeljni kamen pri izražanju rekombinantnih protiteles in proizvodnji proteinskih terapevtikov, saj so sposobne pravilno zložiti, sestaviti in spremeniti človeške beljakovine. Proizvodnja protiteles na celicah CHO se je razvila z izboljšavami tehnik gojenja celic in inženiringa celic CHO, kar je privedlo do visokokakovostnih celic CHO, ki so ključne za razvoj biofarmacevtskih izdelkov. Celoviti biotehnološki pristopi, vključno s tehnologijo DNK in prefinjenimi metodami celičnih kultur, so bili uporabljeni za optimizacijo celičnih sistemov CHO za večjo učinkovitost proizvodnje protiteles.

Molekularna biologija in celični inženiring CHO

Združitev tehnik molekularne biologije s kultivacijo celic CHO je privedla do ustvarjanja transgenih linij celic CHO in manipulacije mutantov celic kitajskega hrčka za doseganje želenih lastnosti. Ta napredek na področju celičnega inženiringa in tehnologije DNK je omogočil razvoj celic CHO, ki lahko proizvajajo specifične rekombinantne beljakovine z visoko učinkovitostjo. Raziskovanje pristopov h gojenju evkariontskih celic, vključno s celicami CHO in HeLa, je prispevalo k boljšemu razumevanju celičnih mehanizmov in optimizaciji celičnih kultur sesalcev za proizvodnjo terapevtskih beljakovin.

A to še ni vse! Celice CHO se v biomedicinskih raziskavah uporabljajo še za druge zanimive namene, vključno z:

Pregledovanje toksičnosti: Celice CHO se uporabljajo za ocenjevanje toksičnosti zdravil, vključno s protirakavimi in protivirusnimi terapevtskimi sredstvi. V študiji je bilo na primer raziskano protirakavo specifično delovanje maščobnih kislin, pridobljenih iz antarktičnih mikroalg, z uporabo CHO kot kontrolne celične linije.
Izražanje genov: Celice CHO se uporabljajo za stabilno in prehodno izražanje genov za študije delovanja genov ali ciljno proizvodnjo beljakovin. Orodja za urejanje genov se uporabljajo za razvijanje modelov genov, ki jih je treba v celičnih linijah CHO vgraditi in izločiti.

Prihodnje perspektive pri raziskavah celic CHO

Tekoče raziskave in razvoj celičnih sistemov CHO so osredotočene na povečanje učinkovitosti in vsestranskosti teh celic v biofarmacevtski proizvodnji. Ker celice CHO ostajajo v ospredju rekombinantnih proteinskih zdravil, je njihova vloga v prihodnosti medicine in biotehnologije pomembna, saj obetajo nove napredke pri razvoju protiteles in proizvodnji zdravil, ki rešujejo življenja.

Odkrijte prednosti mogočnih celic CHO

Tukaj je nekaj ključnih prednosti celične linije CHO, zaradi katerih je privlačno raziskovalno orodje.

Enostavno gojenje: Postopki in pogoji gojenja celične linije CHO niso zahtevni. Te celice so trpežne in prenašajo različne temperaturne in pH spremembe. Zato so idealne za gojenje v velikem obsegu.
Posttranslacijske modifikacije: Te celice so podobne človeškim celicam in lahko proizvajajo podobne posttranslacijske modifikacije. Tako se lahko celice CHO uporabljajo za proizvodnjo biokompatibilnih bioloških izdelkov z odlično farmacevtsko aktivnostjo.
Visoka produktivnost: Celice CHO se pogosto uporabljajo za proizvodnjo velikih količin rekombinantnih beljakovin. Genetska optimizacija celične linije CHO je privedla do približno 3-10 gramov beljakovin na liter kulture.
Izražanje genov: Celice CHO je enostavno transfektirati, zato se pogosto uporabljajo za prehodne in stabilne študije izražanja. Poleg tega se uporabljajo številna genetska orodja za razvijanje modelov genov, ki jih je mogoče vgraditi in izločiti, z uporabo celične linije CHO.
Vladne odobritve: Celice CHO so bile uporabljene v skoraj 50 bioterapevtikih, odobrenih v ZDA in EU.
Nizka dovzetnost za viruse: Zaradi hrčkovega izvora je tveganje za razmnoževanje človeških virusov manjše, kar zmanjšuje izgube pri proizvodnji in povečuje biološko varnost.

Ključne značilnosti celic CHO

Morfologija: Celice CHO so podobne epitelijskim celicam s podolgovato in fibroblastno obliko. So adherentne in običajno rastejo v monoslojih.
Velikost celic: Povprečni premer celic CHO je med 12 in 14 μm.
Genom in floidija: Celice CHO so aneuploidne in imajo 21 kromosomov, kar se razlikuje od euploidnega števila kromosomov pri kitajskem hrčku. Za kariotip celic CHO so značilne številne strukturne preureditve, vključno z delno izgubo kromosoma 2 in X.

Mikroskopske slike celic CHO: pri visoki konfluenci (levo) in pri približno 50-odstotni konfluenci (desno).

Primerjava celične linije CHO in CHO-K1

Od leta 1956, ko je bila objavljena prvotna celična linija CHO, 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 ob mutagenaciji vrnejo k aktivnosti DHFR. Kasneje so celice CHO mutagenificirali s sevanjem gama, da so dobili CHO-DG44, pri katerem sta bila oba alela DHFR popolnoma odstranjena. Ti sevi s pomanjkanjem DHFR za rast potrebujejo glicin, hipoksantin in timidin in se pogosto uporabljajo za industrijsko proizvodnjo beljakovin. Od takrat so postali priljubljeni tudi drugi selekcijski sistemi, gostiteljske celice, kot so CHO-K1, CHO-S in CHO-Pro minus, pa proizvajajo velike količine beljakovin. Zaradi genetske nestabilnosti se te celične linije pogosto gojijo v bioreaktorjih za suspenzijske kulture v medijih brez živalskih sestavin ali v kemično določenih medijih. Razpravljali smo tudi o zapletenosti genetike celic CHO in klonske izpeljave.

Odkrijte prebojne dosežke z našimi celicami CHO

Deset nasvetov za gojenje celic CHO

Celična linija CHO je enostavna za gojenje in nezahtevna za vzdrževanje.
Celice CHO imajo hiter čas podvojitve populacije, ki znaša 14-17 ur.
Celice CHO so adherentne in rastejo kot enoplastne celice ali pa jih je mogoče prilagoditi za rast v suspenziji.
Celice CHO subkultivirajte pri 80-90 % konfluentnosti z uporabo Accutase.
Celice CHO posejte z gostoto 1 x¹⁰⁴ celic/cm2 , da v približno 4 dneh dobite zlit monosloj.
Za optimalno gojenje uporabite mešanico DMEM in Ham's F12 v razmerju 50:50, dopolnjeno s 5 % FBS in L-glutaminom.
Rastno gojišče obnavljajte 2-3-krat na teden.
Celice CHO gojite v vlažnem inkubatorju s 5 % CO2 pri 37 °C.
Hranite celice CHO v parni ali tekoči fazi tekočega dušika (-196 °C).
Pri ravnanju s celično linijo CHO in njenem gojenju upoštevajte smernice 1. stopnje biološke varnosti.

Protokoli, videoposnetki in nedavne objave o celicah CHO

Tukaj je nekaj odličnih virov, ki jih lahko raziščete za učenje o gojenju in vzdrževanju celične linije CHO.

Obsežen protokol celične kulture za celice CHO: Ta povezava vam bo pomagala izvedeti vse o subkultiviranju in transfekciji celic CHO.
Celice CHO: Na tej spletni strani so na voljo osnovne informacije o celični kulturi celične linije CHO, vključno z delitvijo, shranjevanjem, zamrzovanjem in odmrzovanjem celic itd.
Odmrzovanje celic CHO: Ta videoposnetek prikazuje zgleden protokol odmrzovanja 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 zagotavljajo koristne informacije o protokolih transfekcije celičnih linij CHO.

Transfekcija celic CHO: Ta objavljeni članek vsebuje protokol prehodne transfekcije za celično linijo CHO z uporabo linearnega polietilenimina (PEI).
Metode transfekcije za celice CHO: Ta članek pojasnjuje različne strategije za učinkovito transfekcijo celičnih linij CHO z uporabo različnih reagentov za transfekcijo.
Prehodna transfekcija celic CHO: V tem videoposnetku so s pomočjo ilustracij pojasnjeni osnovni koncepti v zvezi s študijami prehodnega izražanja v celicah CHO.

430,00 €*

Vsebina: 1.5 milliliter

Cene brez davkov in stroškov dostave

cryovial

Številka izdelka: 603479

Zanimive raziskovalne objave z uporabo celic CHO

V nadaljevanju so povzetki različnih študij, v katerih so bile uporabljene celice CHO:

Študija: (2021): "Hitra in visoko donosna proizvodnja ektodomene bodice SARS-CoV-2 polne dolžine s prehodnim izražanjem genov v celicah CHO" (2021)
- Namen: Izražanje ektodomena bodice SARS-CoV-2 v celicah CHO z uporabo treh metod prehodne transfekcije za visoko produktivnost.
- Metodologija: Celice CHO so bile transfekirane s plazmidi, ki kodirajo ektodomeno bodice SARS-CoV-2 v polni dolžini, z uporabo treh metod prehodne transfekcije. Izražanje beljakovin smo ocenili z ELISA in Western blotom.
- Ključne ugotovitve: Vse tri metode prehodne transfekcije so pokazale visoko stopnjo izražanja beljakovin, pri čemer je bil največji izkoristek dosežen z metodo polietilenimina.
Študija: "Inženiring stabilne celične linije CHO za izražanje antigena cepiva proti MERS-koronavirusom" (2018)
- Namen: Proizvodnja antigena MERS-koronavirusa v celicah CHO za uporabo kot prihodnje kandidatno cepivo.
- Metodologija: Celice CHO so bile transficirane s plazmidom, ki kodira antigen MERS-koronavirusa, in izbrane za stabilno izražanje z uporabo geneticina. Izražanje proteinov smo ocenili z metodo ELISA in Western blot.
- Ključne ugotovitve: Stabilna celična linija CHO je pokazala visoko stopnjo izražanja beljakovin in stabilnost v več fazah.
Študija: "Citotoksično delovanje maščobnih kislin iz antarktičnih makroalg na rast celic človeškega raka dojke" (2018)
- Namen: Uporaba celic CHO kot kontrole za oceno toksičnosti protirakavih sredstev za normalne celice.
- Metodologija: Celice CHO so bile gojene in obdelane z maščobnimi kislinami iz antarktičnih makroalg, viabilnost celic pa je bila ocenjena s testom MTT.
- Ključne ugotovitve: Maščobne kisline iz antarktičnih makroalg niso imele citotoksičnih učinkov na celice CHO, kar kaže na možnost uporabe kot protirakavo sredstvo s selektivnostjo za rakave celice.
Študija: (2022): "Izločitev gena kaspaze-7 izboljša izražanje rekombinantnega proteina v celični liniji CHO z ustavitvijo celičnega cikla v fazi G2/M"
- Namen: Gensko manipulirati celice CHO za izboljšanje izražanja rekombinantnih beljakovin.
- Metodologija: Gen za kaspazo-7 je bil v celicah CHO izločen s tehnologijo CRISPR/Cas9, izražanje beljakovin pa je bilo ocenjeno z Western blotom in fluorescenčno mikroskopijo.
- Ključne ugotovitve: Rezultati: Izločitev gena za kaspazo-7 v celicah CHO je izboljšala izražanje beljakovin, verjetno zaradi zaustavitve celičnega cikla v fazi G2/M, ki jo povzroči izguba kaspaze-7.
Študija: "Razvoj celične linije CHO za stabilno proizvodnjo rekombinantnih protiteles proti človeškemu MMP9" (2015)
- Namen: Proizvodnja monoklonskih protiteles proti človeškemu proteinu MMP9 v celicah CHO.
- Metodologija: Celice CHO so bile transficirane s plazmidi, ki kodirajo protitelesa proti človeškemu MMP9, in izbrane za stabilno izražanje z uporabo geneticina. Izražanje beljakovin smo ocenili z ELISA in Western blotom.
- Ključne ugotovitve: Stabilna celična linija CHO je pokazala visoko stopnjo izražanja protitelesa in stabilnost v več prehodih, kar kaže na možnost uporabe v terapevtskih aplikacijah, usmerjenih na človeški MMP9.

Pogosto zastavljena vprašanja o celicah CHO

Reference

Reinhart, D., et al., Bioprocesiranje rekombinantnih CHO-K1, CHO-DG44 in CHO-S: CHO Expression hosts favorizirajo bodisi proizvodnjo mAb bodisi sintezo biomase. Biotechnology journal, 2019. 14(3): p. 1700686.
Pan, X. in drugi, Metabolna karakterizacija faze povečanja velikosti celic CHO v kulturah s hranjenjem v serijah. Applied microbiology and biotechnology, 2017. 101: p. 8101-8313.
Turilova, V. I., T. S. Goryachaya in T. K. Yakovleva, Chinese hamster ovary cell line DXB-11: chromosomal instability and kariotype heterogeneity (Celična linija jajčnikov kitajskega hrčka DXB-11: kromosomska nestabilnost in heterogenost kariotipa). Molekularna citogenetika, 2021, 14(1): str. 1-12.
Hunter, M., et al., optimizacija izražanja beljakovin v celicah sesalcev. Current protocols in protein science, 2019. 95(1): str. 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., Cytotoxic activity of fatty acids from Antarctic macroalgae on the growth of human breast cancer cells (Citotoksično delovanje maščobnih kislin iz antarktičnih makroalg na rast celic človeškega raka dojke). Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2018. 6: p. 185.
Ryu, J., et al., development of a CHO cell line for stable production of recombinant antibodies against human MMP9 (Razvoj celične linije CHO za stabilno proizvodnjo rekombinantnih protiteles proti človeškemu MMP9). BMC biotechnology, 2022. 22(1): p. 8.