Перейти на головну сторінку

Клітини CHO у біовиробництві: застосування та інновації

Клітинна лінія CHO, отримана з яєчників китайського хом'яка, є потужним інструментом у медичних та біологічних дослідженнях завдяки широкому спектру застосування. Ця лінія клітин ссавців відкриває безмежні можливості — від виробництва рекомбінантних білків до експресії генів, скринінгу токсичності, досліджень у галузі харчування та генетики.

📋 Клітинна лінія CHO — короткі факти
Середовище для культивування
Див. сторінку продукту
Час подвоєння
Див. сторінку продукту
Тип росту
Адгезивний
Рівень біобезпеки
BSL-1
Доступно у
Cytion — Замовити CHO

Наша стаття занурює вас у захоплюючий світ клітин CHO, досліджуючи, як ці клітини революціонізували біофармацевтичні дослідження та проклали шлях до терапій, що рятують життя. Готуйтеся розкрити таємниці могутніх клітин CHO та дізнатися, як вони сприяють революційним досягненням у медицині та за її межами! Ви дізнаєтеся все, що потрібно знати перед початком роботи, зокрема:

📋 Зміст
  1. Що таке клітинна лінія CHO?
  2. Клітини CHO: незамінний інструмент біофармацевтичної промисловості для виробництва рекомбінантних білків
  3. Перспективи досліджень клітин CHO
  4. Відкрийте для себе переваги потужних клітин CHO
  5. Ключові особливості клітин CHO
  6. Порівняння клітинних ліній CHO та CHO-K1
  7. Досягайте проривів завдяки нашим клітинам CHO
  8. Десять порад щодо культивування клітин CHO
  9. Протоколи, відео та останні публікації про клітини CHO
  10. Цікаві наукові публікації з використанням клітин CHO
  11. Поширені запитання про клітини CHO
  12. Посилання
  13. Поширені запитання

Що таке клітинна лінія CHO?

З моменту їх створення в 1957 році Теодором Т. Паком клітини яєчників китайського хом'яка (CHO) стали основним матеріалом у біологічних та медичних дослідженнях завдяки своєму швидкому росту та високій продуктивності білка. Ці епітеліальні клітини, отримані з яєчників китайського хом'яка, широко використовуються у біовиробництві, генетиці, скринінгу токсичності, харчуванні та дослідженнях експресії генів.

Клітини CHO можуть продукувати білки з посттрансляційними модифікаціями (PTM), подібними до тих, що зустрічаються у людей. Вони також мають дефіцит синтезу проліну та не експресують рецептор епідермального фактора росту (EGFR), що робить їх ідеальними для дослідження різних мутацій EGFR.

У біовиробництві клітини CHO широко використовуються для виробництва моноклональних антитіл, рекомбінантних білків та вакцин. Більше 60 терапевтичних білків, виготовлених з використанням клітин CHO, було затверджено для виробництва, і їхнє застосування продовжує розширюватися. У нашій статті розглядаються надзвичайні властивості та різноманітні застосування клітин CHO, підкреслюючи їхню вирішальну роль у просуванні досягнень у біомедицині та за її межами. Готуйтеся до дослідження захоплюючого світу клітин CHO та відкриття їхнього неперевершеного потенціалу в біомедичних дослідженнях!

Chinese hamster

Клітини CHO: незамінний інструмент біофармацевтичної промисловості для виробництва рекомбінантних білків

У біотехнологічній галузі клітини яєчників китайського хом'яка (CHO) часто використовуються для створення біофармацевтичних препаратів, таких як моноклональні антитіла, рекомбінантні білки та вакцини.

Хоча ви, можливо, і не знаєте про це, але якщо ви коли-небудь проходили терапію моноклональними антитілами, то, ймовірно, саме клітини яєчників китайського хом'яка (CHO) є причиною цього. Ці адаптивні клітини часто використовуються в біофармацевтичній промисловості для виробництва рекомбінантних білків, які застосовуються в біомедичних дослідженнях, діагностиці та різних терапевтичних засобах. Білкові терапевтичні засоби, які називаються моноклональними антитілами (mAbs), використовуються для лікування різних захворювань, таких як рак, аутоімунні захворювання та інфекційні хвороби. Оскільки клітини CHO зазнають посттрансляційних модифікацій, схожих на ті, що відбуваються в клітинах людини, їх часто використовують для виробництва mAbs. Ці модифікації необхідні для належного функціонування цих терапевтичних засобів.

Білки, створені за допомогою генної інженерії, відомі як рекомбінантні білки. Крім того, що вони є дослідницькими реагентами, їх також можна використовувати як терапевтичні засоби та діагностичні засоби. Оскільки клітини CHO можуть зазнавати посттрансляційних модифікацій і мають складні глікозилювання, схожі на ті, що зустрічаються в клітинах людини, вони особливо добре підходять для виробництва рекомбінантних білків завдяки своєму швидкому росту, високій експресії білків та здатності експресувати великі кількості білків. З виходом від 3 до 10 грамів на літр культури клітинна лінія CHO є революційною в біофармацевтиці завдяки своїй неперевершеній здатності до масового виробництва терапевтичних білків. Клітини CHO зараз є життєво важливим компонентом сучасної біомедицини завдяки генетичній оптимізації, яка збільшує їхню здатність генерувати великі кількості рекомбінантних білків.

Вакцини — це біофармацевтичні препарати, що використовуються для профілактики та лікування інфекцій, спричинених вірусами та бактеріями. Вакцини проти COVID-19 належать до тих, що виготовляються з використанням клітин CHO. Вчені розробили низку методів, включаючи генну інженерію, оптимізацію середовищ та розробку процесів, щоб покращити ефективність клітин CHO у виробництві біофармацевтичних препаратів. Ці методи дозволили створити високоврожайні та недорогі системи культивування для виробництва біофармацевтичних препаратів із використанням клітин CHO. Широкий спектр застосування клітин CHO включає:

Фармацевтичне виробниче підприємство.

Клітини CHO у біофармацевтичному виробництві

Клітини CHO використовуються для виробництва різних біотерапевтичних препаратів, включаючи рекомбінантні білки та моноклональні антитіла, що застосовуються для лікування таких захворювань, як рак, аутоімунні розлади та інфекційні захворювання. Застосування клітин CHO у біофармацевтиці значною мірою зумовлене їхньою здатністю здійснювати посттрансляційні модифікації, подібні до людських клітин, що робить їх ідеальними ссавцями-господарями для виробництва терапевтичних білків, сумісних з людським організмом. Всебічне розуміння профілів білків клітин-господарів CHO та впровадження методів ELISA для аналізу білків клітин-господарів є невід'ємною частиною забезпечення чистоти та безпеки біофармацевтичних препаратів, вироблених у системах клітин CHO. В результаті клітини CHO зміцнили свої позиції як багатофункціональна платформа в біотехнологічній галузі.

Досягнення у виробництві антитіл на основі клітин CHO

Клітини CHO широко використовуються у виробництві моноклональних антитіл, які революціонізували галузь біомедицини, надаючи цільові методи лікування різних захворювань. Клітини CHO стали наріжним каменем у рекомбінантній експресії антитіл та виробництві білкових терапевтичних засобів завдяки їхній здатності правильно згортати, збирати та модифікувати людські білки. Виробництво антитіл на основі клітин CHO еволюціонувало завдяки вдосконаленням у техніках культивування клітин та інженерії клітин CHO, що призвело до створення високоякісних клітин CHO, які мають вирішальне значення для розробки біофармацевтичних препаратів. Для оптимізації систем клітин CHO з метою підвищення ефективності виробництва антитіл були застосовані комплексні біотехнологічні підходи, включаючи технологію ДНК та складні методи культивування клітин.

Молекулярна біологія та інженерія клітин CHO

Поєднання методів молекулярної біології з культивуванням клітин CHO призвело до створення трансгенних ліній клітин CHO та маніпулювання мутантами клітин китайського хом'яка для досягнення бажаних ознак. Ці досягнення в інженерії клітин та технології ДНК сприяли розробці клітин CHO, здатних виробляти специфічні рекомбінантні білки з високою ефективністю. Дослідження методів культивування еукаріотичних клітин, включаючи клітини CHO та HeLa, сприяло кращому розумінню клітинних механізмів та оптимізації культур клітин ссавців для виробництва терапевтичних білків.

Але це ще не все! Клітини CHO мають й інші цікаві застосування в біомедичних дослідженнях, зокрема:

  • Скринінг токсичності: клітини CHO використовуються для оцінки токсичності лікарських засобів, зокрема протиракових та противірусних терапевтичних агентів. Наприклад, у одному дослідженні вивчалася специфічна активність жирних кислот, отриманих з антарктичних мікроводоростей, проти раку молочної залози з використанням клітин CHO як контрольної клітинної лінії.
  • Експресія генів: клітини CHO використовуються для стабільної та тимчасової експресії генів з метою дослідження функції генів або цільового виробництва білків. Інструменти редагування генів використовуються для розробки моделей вбудовування та вимкнення генів у клітинних лініях CHO.

Перспективи досліджень клітин CHO

Поточні дослідження та розробки в системах клітин CHO зосереджені на підвищенні ефективності та універсальності цих клітин у виробництві біофармацевтичних препаратів. Оскільки клітини CHO залишаються на передньому краї рекомбінантної білкової терапії, їхня роль у майбутньому медицини та біотехнології є значною, обіцяючи нові досягнення у розробці антитіл та виробництві ліків, що рятують життя.

Відкрийте для себе переваги потужних клітин CHO

Ось кілька ключових переваг клітинної лінії CHO, які роблять її привабливим інструментом для досліджень.

  1. Простота культивування: Процедури та умови культивування клітинної лінії CHO не є вибагливими. Ці клітини витривалі та здатні переносити коливання температури та рН. Таким чином, вони ідеально підходять для культивування у великих масштабах.
  2. Посттрансляційні модифікації: Ці клітини схожі на клітини людини і здатні виробляти подібні посттрансляційні модифікації. Таким чином, клітини CHO можна використовувати для виробництва біосумісних біологічних продуктів з чудовою фармацевтичною активністю.
  3. Висока продуктивність: клітини CHO широко використовуються для отримання високих врожаїв рекомбінантних білків. Генетична оптимізація клітинної лінії CHO дозволила отримати приблизно 3–10 грамів білка на літр культури.
  4. Експресія генів: клітини CHO легко трансфікуються; тому їх часто використовують для досліджень тимчасової та стабільної експресії. Крім того, багато генетичних інструментів використовуються для розробки моделей вбудовування та вимкнення генів з використанням клітинної лінії CHO.
  5. Державні дозволи: клітини CHO використовуються у майже 50 біотерапевтичних препаратах, затверджених у США та ЄС.
  6. Низька сприйнятливість до вірусів: завдяки походженню від хом'яків ризик поширення людських вірусів зменшується, що знижує втрати виробництва та підвищує біобезпеку.

Ключові особливості клітин CHO

  • Морфологія: клітини CHO мають вигляд, схожий на епітеліальні клітини, з подовженою формою, схожою на фібробласти. Вони є адгезивними і зазвичай ростуть у моношарах.

  • Розмір клітин: Середній діаметр клітин CHO становить 12–14 мкм.

  • Геном та плоїдність: клітини CHO є анеуплоїдними, мають 21 хромосому, що відрізняється від еуплоїдного числа хромосом, яке спостерігається у китайського хом’яка. Каріотип клітин CHO характеризується численними структурними перебудовами, включаючи часткову втрату матеріалу хромосоми 2 та X. 

CHO cells mid confluent and at a high confluency

Мікроскопічні знімки клітин CHO: при високій щільності покриття (ліворуч) та при щільності покриття близько 50 % (праворуч).

Порівняння клітинних ліній CHO та CHO-K1

З моменту опублікування даних про оригінальну клітинну лінію CHO у 1956 році було створено багато її варіацій для різних цілей. CHO-K1 була отримана з одного клону клітин CHO у 1957 році, а CHO-DXB11 (також відома як CHO-DUKX) була згодом створена шляхом мутагенезу з використанням етилметанесульфонату. Однак їхня корисність була обмеженою через здатність повертатися до активності DHFR після мутагенного впливу. Пізніше клітини CHO піддавали мутагенному впливу гамма-випромінюванням, щоб отримати CHO-DG44, у яких обидва алелі DHFR були повністю еліміновані. Ці штами з дефіцитом DHFR потребують гліцину, гіпоксантину та тимідину для росту і широко використовуються для промислового виробництва білків. З того часу популярність набули інші системи селекції, і було показано, що клітини-господарі, такі як CHO-K1, CHO-S та CHO-Pro minus, продукують високі рівні білків. Через генетичну нестабільність ці клітинні лінії часто культивують у середовищах без тваринних компонентів або хімічно визначених середовищах у біореакторах для суспензійної культури. Також обговорювали складнощі генетики клітин CHO та клонального походження.

Розблокуйте прорив з нашими клітинами CHO

Десять порад щодо культивування клітин CHO

  1. Лінія клітин CHO — це клітинна лінія, яка не вимагає особливого догляду та легко культивується.
  2. Клітини CHO мають швидкий час подвоєння популяції — 14–17 годин.
  3. Клітини CHO є адгезивними і ростуть у вигляді моношарів або можуть бути адаптовані до росту в суспензії.
  4. Субкультуруйте клітини CHO при 80–90% конfluентності за допомогою Accutase.
  5. Висівайте клітини CHO з щільністю 1 × 104 клітин/см2, щоб отримати конfluentний моношар приблизно за 4 дні.
  6. Для оптимального культивування використовуйте суміш DMEM і Ham's F12 у співвідношенні 50:50, доповнену 5% FBS та L-глутаміном.
  7. Оновлюйте середовище для культивування 2–3 рази на тиждень.
  8. Культивуйте клітини CHO у зволоженому інкубаторі з додаванням 5% газу CO2 при температурі 37°C.
  9. Зберігайте клітини CHO у паровій або рідкій фазі рідкого азоту (-196 °C).
  10. Дотримуйтесь рекомендацій щодо рівня біобезпеки 1 при роботі з клітинною лінією CHO та її культивуванні.

Протоколи, відео та останні публікації про клітини CHO

Ось кілька чудових ресурсів, які допоможуть вам дізнатися більше про культивування та утримання клітинної лінії CHO.

  1. Детальний протокол культивування клітин CHO: за цим посиланням ви зможете дізнатися все про субкультурування та трансфекцію клітин CHO.
  2. Клітини CHO: Цей сайт надасть базову інформацію про культивування клітинної лінії CHO, включаючи поділ, зберігання, заморожування та розморожування клітин тощо.
  3. Розморожування клітин CHO: це відео демонструє зразковий протокол розморожування заморожених клітин CHO.

Протоколи трансфекції для клітинної лінії CHO

Клітини CHO добре піддаються як тимчасовій, так і стабільній трансфекції генів. Ось кілька ресурсів, що містять корисну інформацію про протоколи трансфекції клітинної лінії CHO.

  • Трансфекція клітин CHO: Ця опублікована стаття містить протокол тимчасової трансфекції клітинної лінії CHO з використанням лінійного поліетиленіміну (PEI).
  • Методи трансфекції клітин CHO: У цій статті пояснюються різні стратегії ефективної трансфекції клітинних ліній CHO з використанням різних реагентів для трансфекції.
  • Транзиторна трансфекція клітин CHO: у цьому відео за допомогою ілюстрацій пояснюються основні поняття, що стосуються досліджень транзиторної експресії в клітинах CHO.

Цікаві наукові публікації з використанням клітин CHO

Нижче наведено короткий огляд різних досліджень, в яких використовувалися клітини CHO:

  1. Дослідження: «Швидке виробництво ектодомену спайка SARS-CoV-2 повної довжини з високою врожайністю шляхом тимчасової експресії генів у клітинах CHO» (2021)

    • Мета: Експресія екзодомену спайкового білка SARS-CoV-2 у клітинах CHO з використанням трьох методів тимчасової трансфекції для досягнення високої продуктивності.
    • Методологія: Клітини CHO трансфікували плазмідами, що кодують ектодомен спайка SARS-CoV-2 повної довжини, використовуючи три методи тимчасової трансфекції. Експресію білка оцінювали методами ELISA та Вестерн-блот.
    • Основні результати: Усі три методи тимчасової трансфекції показали високий рівень експресії білка, причому найвищий вихід було отримано за допомогою методу поліетиленіміну.
  2. Дослідження: «Створення стабільної клітинної лінії CHO для експресії антигену вакцини проти коронавірусу MERS» (2018)

    • Мета: Виробництво антигену MERS-коронавірусу в клітинах CHO для використання як майбутньої вакцини-кандидата.
    • Методологія: Клітини CHO трансфікували плазмідою, що кодує антиген коронавірусу MERS, і відбирали для стабільної експресії за допомогою генетицину. Експресію білка оцінювали методами ELISA та Вестерн-блот.
    • Основні результати: Стабільна клітинна лінія CHO показала високий рівень експресії білка та стабільність протягом декількох пасажів.
  3. Дослідження: «Цитотоксична активність жирних кислот з антарктичних макроводоростей на ріст клітин раку молочної залози людини» (2018)

    • Мета: Використання клітин CHO як контролю для оцінки токсичності протиракових препаратів щодо нормальних клітин.
    • Методологія: Клітини CHO культивували та обробляли жирними кислотами з антарктичних макроводоростей, а життєздатність клітин оцінювали за допомогою тесту МТТ.
    • Ключові висновки: Жирні кислоти з антарктичних макроводоростей не виявляли цитотоксичного впливу на клітини CHO, що свідчить про потенційне використання їх як протиракових агентів із селективністю щодо ракових клітин.
  4. Дослідження: «Нокаут гена каспази-7 покращує експресію рекомбінантного білка в клітинній лінії CHO шляхом зупинки клітинного циклу у фазі G2/M» (2022)

    • Мета: Генетична маніпуляція клітинами CHO для поліпшення експресії рекомбінантних білків.
    • Методологія: Ген каспази-7 був нокаутований у клітинах CHO за допомогою технології CRISPR/Cas9, а експресія білка оцінювалася методом Вестерн-блот та флуоресцентної мікроскопії.
    • Основні висновки: Нокаут гена каспази-7 у клітинах CHO призвів до поліпшення експресії білка, ймовірно, завдяки зупинці клітинного циклу у фазі G2/M, спричиненій втратою каспази-7.
  5. Дослідження: «Розробка клітинної лінії CHO для стабільного виробництва рекомбінантних антитіл проти людського MMP9» (2015)

    • Мета: Виробництво моноклональних антитіл проти людського білка MMP9 у клітинах CHO.
    • Методологія: Клітини CHO трансфікували плазмідами, що кодують антитіло проти людського MMP9, і відбирали для стабільної експресії за допомогою генетицину. Експресію білка оцінювали методами ELISA та Вестерн-блот.
    • Основні результати: Стабільна клітинна лінія CHO показала високий рівень експресії антитіл та стабільність протягом декількох пасажів, що свідчить про потенційне використання в терапевтичних цілях, спрямованих на людський MMP9.

Найпоширеніші запитання про CHO-клітини

Клітини CHO (Chinese Hamster Ovary) - це тип клітинних ліній, отриманих з яєчника китайського хом'яка. Вони широко використовуються в біологічних і медичних дослідженнях для різних цілей, включаючи виробництво рекомбінантних білків, вивчення функцій генів і розробку терапевтичних препаратів.
CHO-клітини є кращими для виробництва білків завдяки їхній здатності здійснювати посттрансляційні модифікації, подібні до тих, що відбуваються в людських клітинах. Це робить білки, вироблені CHO-клітинами, більш схожими на людські білки за структурою та функціями, що важливо для терапевтичних застосувань.
Клітини CHO піддаються трансфекції - процесу введення чужорідної ДНК в клітини, оскільки вони легко сприймають і експресують чужорідні гени. Це робить їх ідеальними для дослідження експресії генів і виробництва рекомбінантних білків.
CHO-клітини широко використовуються для виробництва антитіл, оскільки вони можуть бути сконструйовані для виробництва високих рівнів антитіл і можуть здійснювати посттрансляційні модифікації, подібні до людських, забезпечуючи функціональність антитіл і меншу ймовірність того, що імунна система людини розпізнає їх як чужорідні.
Клітини CHO мають важливе значення в біотехнологічних і фармацевтичних дослідженнях завдяки їх універсальності в експресії широкого спектру білків, сумісності з обробкою людських білків і масштабованості у виробничих процесах, що робить їх наріжним каменем у розробці біофармацевтичних препаратів.
Клітини CHO набули поширення завдяки своїй стабільній генетиці, простоті культивування, високій продуктивності та здатності точно відтворювати модифікації людського білка, що робить їх надійним та ефективним вибором для виробництва білка в промислових масштабах.
Клітини CHO виробляють лактат як побічний продукт анаеробного гліколізу - метаболічного шляху, який забезпечує енергією в умовах низького вмісту кисню або коли потреба в енергії перевищує можливості окисного фосфорилювання. На вироблення лактату також впливає метаболічна інженерія клітин для оптимізації темпів росту і виробництва.
Перевагами клітин CHO є їхня здатність здійснювати складні посттрансляційні модифікації, висока масштабованість і стійкість до різних умов культивування. До недоліків можна віднести ризик вірусного забруднення, складну і дорогу подальшу обробку, а також потенційні відмінності від людських моделей глікозилювання.
Клітини CHO потребують глутаміну як критично важливої поживної речовини для виробництва енергії, біосинтезу білків і нуклеотидів, а також як джерела вуглецю в циклі ТСА, що підтримує ріст і життєдіяльність клітин.
Клітини CHO - еукаріотичні, здатні до посттрансляційних модифікацій і використовуються для складного виробництва білка. Клітини кишкової палички - прокаріотичні, використовуються для простішого, високопродуктивного виробництва білка, але їм бракує механізмів для складних посттрансляційних модифікацій.
Клітини HEK 293 - це клітини ембріональної нирки людини, відомі своєю високою ефективністю трансфекції та подібним до людського процесингом білків, тоді як клітини CHO отримані з клітин яєчників хом'яків і відомі своїм сильним ростом та масштабованістю у виробництві білків.
Клітини CHO часто потребують сироватки у своєму живильному середовищі для оптимального росту і продуктивності, забезпечуючи необхідні гормони, фактори росту і поживні речовини, хоча для спеціальних застосувань були розроблені безсироваткові середовища.
Клітини CHO можуть бути сконструйовані як рекомбінантні, тобто генетично модифіковані для експресії чужорідних генів, що робить їх ключовим інструментом у виробництві рекомбінантних білків для терапевтичного використання.
Так, клітини CHO можуть бути сконструйовані для секреції високих рівнів антитіл, що робить їх основним вибором для виробництва терапевтичних моноклональних антитіл.
Клітини перетворюють піруват на лактат в анаеробних умовах або коли енергетичні потреби перевищують здатність мітохондріального окисного фосфорилювання, що дозволяє гліколізу продовжувати виробляти АТФ і НАД.

Література

  1. Reinhart, D., et al., Біопереробка рекомбінантних CHO-K1, CHO-DG44 та CHO-S: хозяїни експресії CHO сприяють або виробництву моноклональних антитіл, або синтезу біомаси. Журнал «Біотехнологія», 2019. 14(3): с. 1700686.
  2. Pan, X., et al., Метаболічна характеристика фази збільшення розміру клітин CHO у культурах з періодичним додаванням поживного середовища. Прикладна мікробіологія та біотехнологія, 2017. 101: с. 8101–8313.
  3. Турілова, В.І., Т.С. Горяча та Т.К. Яковлєва, Лінія клітин яєчників китайського хом’яка DXB-11: хромосомна нестабільність та гетерогенність каріотипу. Молекулярна цитогенетика, 2021, 14(1): с. 1–12.
  4. Hunter, M. та ін., оптимізація експресії білків у клітинах ссавців. Сучасні протоколи в науці про білки, 2019. 95(1): с. e77.
  5. Нйон, М.П. та ін., Створення стабільної клітинної лінії CHO для експресії антигену вакцини проти коронавірусу MERS. Vaccine, 2018. 36(14): с. 1853–1862.
  6. Пачеко, Б.С. та ін., Цитотоксична активність жирних кислот з антарктичних макроводоростей щодо росту клітин раку молочної залози людини. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2018. 6: с. 185.
  7. Ryu, J., et al., Розробка клітинної лінії CHO для стабільного виробництва рекомбінантних антитіл проти людського MMP9. BMC biotechnology, 2022. 22(1): с. 8.

 

Ми виявили, що ви перебуваєте в іншій країні або використовуєте іншу мову браузера, ніж обрана в даний момент. Бажаєте прийняти запропоновані налаштування?

Закрити