תאי CHO בייצור ביולוגי: יישומים וחידושים

קו התאים CHO, שמקורו בשחלה של אוגר סיני, הוא מנוע צמיחה במחקר הרפואי והביולוגי בזכות מגוון היישומים הרחב שלו. קו תאים זה של יונקים מציע אפשרויות אינסופיות, החל מייצור חלבונים רקומביננטיים ועד לביטוי גנים, בדיקות רעילות, תזונה ומחקרים גנטיים.

המאמר שלנו צולל לעולם המרתק של תאי CHO, ובוחן כיצד תאים אלה חוללו מהפכה במחקר הביו-פרמצבטי וסללו את הדרך לטיפולים מצילים חיים. התכוננו לחשוף את סודותיהם של תאי ה-CHO האדירים ולגלות כיצד הם מובילים להתקדמות פורצת דרך ברפואה ומחוצה לה! תלמדו את כל מה שאתם צריכים לדעת לפני שתתחילו, כולל:

מהו קו התאים CHO?

מאז הקמתם בשנת 1957 על ידי תיאודור ט. פאק, תאי שחלת אוגר סיני (CHO) הפכו למרכיב מרכזי במחקר ביולוגי ורפואי בשל צמיחתם המהירה וייצור החלבון הגבוה שלהם. תאים אפיתל אלה, שמקורם בשחלות של אוגר סיני, נמצאים בשימוש נרחב בייצור ביולוגי, גנטיקה, בדיקות רעילות, תזונה ומחקרים על ביטוי גנים.

תאי CHO יכולים לייצר חלבונים עם שינויים פוסט-תרגומיים (PTM) הדומים לאלה הנמצאים בבני אדם. הם גם חסרים בסינתזת פרולין ואינם מבטאים את קולטן גורם הגדילה האפידרמלי (EGFR), מה שהופך אותם לאידיאליים לחקירת מוטציות EGFR שונות.

בתעשיית הביו-ייצור, תאי CHO משמשים בהרחבה לייצור נוגדנים מונוקלונליים, חלבונים רקומביננטיים וחיסונים. יותר מ-60 חלבונים טיפוליים המיוצרים מתאי CHO אושרו לייצור, והשימוש בהם ממשיך להתרחב. המאמר שלנו בוחן את התכונות המדהימות והיישומים המגוונים של תאי CHO, ומדגיש את תפקידם הקריטי בקידום ההתקדמות ברפואה הביולוגית ומחוצה לה. התכוננו לחקור את העולם המרתק של תאי CHO ולגלות את הפוטנציאל הבלתי נתפס שלהם במחקר הרפואי-ביולוגי!

השוואה בין קו התאים CHO לקו התאים CHO-K1

מאז שדווח על קו התאים CHO המקורי בשנת 1956, נוצרו וריאציות רבות של קו התאים למטרות שונות. CHO-K1 נוצר משכפול יחיד של תאי CHO בשנת 1957, ו-CHO-DXB11 (הידוע גם כ-CHO-DUKX) נוצר לאחר מכן באמצעות מוטגנזה עם אתיל מתנסולפונאט. עם זאת, השימושיות שלהם הייתה מוגבלת בשל יכולתם לחזור לפעילות DHFR כאשר עברו מוטגנזה. מאוחר יותר, תאי CHO עברו מוטגנזה באמצעות קרינת גמא כדי לייצר את CHO-DG44, שבו שני האללים של DHFR הוסרו לחלוטין. זנים חסרי DHFR אלה זקוקים לגליצין, היפוקסנטין ותימידין לצורך גדילה, והם נמצאים בשימוש נרחב לייצור חלבונים תעשייתי. מאז הפכו מערכות סלקציה אחרות לפופולריות, והוכח שתאי מארח כגון CHO-K1, CHO-S ו-CHO-Pro minus מייצרים רמות גבוהות של חלבונים. בשל חוסר היציבות הגנטית, קווי תאים אלה מתורבתים לעתים קרובות במדיום נטול רכיבים מן החי או במדיום מוגדר כימית, בתוך ביו-ריאקטורים לתרבית בתמיסה. כמו כן, נדונה המורכבות של הגנטיקה של תאי CHO ושל ההפקה הקלונלית.

השיגו פריצות דרך בעזרת תאי ה-CHO שלנו

עשרה טיפים לגידול תאי CHO

1. קו התאים CHO הוא קו תאים הדורש תחזוקה מועטה וקל לגידול.
2. לתאי CHO זמן הכפלה מהיר של האוכלוסייה, הנע בין 14 ל-17 שעות.
3. תאי CHO הם תאים דבקים וגדלים כשכבה חד-תאית, או שניתן להתאים אותם לגידול בתמיסה.
4. יש לבצע תרבית משנה של תאי CHO ב-80–90% צפיפות באמצעות Accutase.
5. יש לזרוע תאי CHO בצפיפות של 1 x 10⁴ תאים/סמ"ר כדי לקבל שכבה חד-תאית צפופה תוך כ-4 ימים.
6. לגידול אופטימלי, השתמשו בתערובת של 50:50 DMEM ו-Ham's F12 בתוספת 5% FBS ו-L-גלוטמין.
7. יש לחדש את מצע הגידול 2-3 פעמים בשבוע.
8. יש לגדל תאי CHO באינקובטור לח עם תוספת של 5% גז CO2 בטמפרטורה של 37°C.
9. יש לאחסן תאי CHO באדי חנקן נוזלי או בשלב נוזלי (-196°C).
10. יש לפעול על פי הנחיות רמת הבטיחות הביולוגית 1 לטיפול וגידול קו התאים CHO.

פרוטוקולים, סרטונים ופרסומים עדכניים על תאי CHO

להלן מספר משאבים מצוינים שכדאי לבדוק כדי ללמוד על גידול ותחזוקה של קו תאי CHO.

1. פרוטוקול מקיף לגידול תאי CHO: קישור זה יכול לעזור לכם ללמוד הכל על תרבית משנה של תאי CHO והחדרת גנים.
2. תאי CHO: אתר זה מספק מידע בסיסי על תרבית תאים בקו התאים CHO, כולל חלוקה, אחסון, הקפאה והפשרה של תאים ועוד.
3. הפשרת תאי CHO: סרטון זה מציג פרוטוקול הפשרה לדוגמה לתאי CHO קפואים.

פרוטוקולי טרנספקציה עבור קו תאי CHO

תאי CHO מתאימים מאוד להחדרת גנים זמנית ויציבה. להלן מספר מקורות המספקים מידע מועיל על פרוטוקולי החדרת גנים לקו תאי CHO.

• טרנספקציה של תאי CHO: מאמר זה מספק פרוטוקול לטרנספקציה זמנית של קו תאי CHO באמצעות פוליאתילנימין ליניארי (PEI).
• שיטות טרנספקציה לתאי CHO: מאמר זה מסביר אסטרטגיות שונות לטרנספקציה יעילה של קווי תאי CHO באמצעות ריאגנטים שונים לטרנספקציה.
• טרנספקציה זמנית של תאי CHO: סרטון זה משתמש באיורים כדי להסביר מושגים בסיסיים בנוגע למחקרי ביטוי זמני בתאי CHO.

פרסומים מחקריים מעניינים שהשתמשו בתאי CHO

להלן סיכומים של מחקרים שונים שהשתמשו בתאי CHO:

1. מחקר: "ייצור מהיר ובעל תפוקה גבוהה של אקטודומיין ספייק SARS-CoV-2 באורך מלא באמצעות ביטוי גנים זמני בתאי CHO" (2021)

   • מטרה: לבטא את האקטודומיין של נגיף ה-SARS-CoV-2 בתאי CHO באמצעות שלוש שיטות טרנספקציה זמנית להשגת תפוקה גבוהה.
   • מתודולוגיה: תאי CHO עברו טרנספקציה עם פלסמידים המקודדים לאקטודומיין מלא של נגיף SARS-CoV-2 באמצעות שלוש שיטות טרנספקציה זמנית. ביטוי החלבון נבדק באמצעות ELISA ו-Western blot.
   • ממצאים עיקריים: שלוש שיטות הטרנספקציה הזמנית הראו רמות גבוהות של ביטוי חלבון, כאשר התפוקה הגבוהה ביותר הושגה בשיטת הפוליאתילנימין.

2. מחקר: "הנדסת קו תאים CHO יציב לביטוי אנטיגן חיסון נגד נגיף MERS-coronavirus" (2018)

   • מטרה: לייצר אנטיגן של נגיף MERS-coronavirus בתאי CHO לשימוש כחיסון עתידי.
   • מתודולוגיה: תאי CHO עברו טרנספקציה עם פלסמיד המקודד לאנטיגן נגיף הקורונה MERS ונבחרו לביטוי יציב באמצעות גנטיקין. ביטוי החלבון נבדק באמצעות ELISA ו-Western blot.
   • ממצאים עיקריים: קו התאים CHO היציב הראה רמות גבוהות של ביטוי חלבון ויציבות לאורך מספר מעברים.

3. מחקר: "פעילות ציטוטוקסית של חומצות שומן ממקרו-אצות אנטארקטיות על צמיחת תאי סרטן השד האנושי" (2018)

   • מטרה: שימוש בתאי CHO כבקרה להערכת הרעילות של חומרים אנטי-סרטניים כלפי תאים נורמליים.
   • מתודולוגיה: תאי CHO הודגרו וטופלו בחומצות שומן ממקרו-אצות אנטארקטיות, וחיוניות התאים נבדקה באמצעות מבחן MTT.
   • ממצאים עיקריים: חומצות שומן ממקרו-אצות אנטארקטיות לא הראו השפעות ציטוטוקסיות על תאי CHO, מה שמרמז על שימוש פוטנציאלי כסוכן אנטי-סרטני עם סלקטיביות לתאי סרטן.

4. מחקר: "השבתת גן caspase-7 משפרת את הביטוי של חלבון רקומביננטי בקו תאי CHO באמצעות עצירת מחזור התא בשלב G2/M" (2022)

   • מטרה: לבצע מניפולציה גנטית בתאי CHO כדי לשפר את הביטוי של חלבונים רקומביננטיים.
   • מתודולוגיה: הגן caspase-7 הושבת בתאי CHO באמצעות טכנולוגיית CRISPR/Cas9, וביטוי החלבון נבדק באמצעות Western blot ומיקרוסקופיה פלואורסצנטית.
   • ממצאים עיקריים: השבתת הגן caspase-7 בתאי CHO הביאה לשיפור בביטוי החלבון, ככל הנראה עקב עצירת מחזור התא בשלב G2/M שנגרמה מאובדן caspase-7.

5. מחקר: "פיתוח קו תאי CHO לייצור יציב של נוגדנים רקומביננטיים נגד MMP9 אנושי" (2015)

   • מטרה: לייצר נוגדנים מונוקלונליים נגד החלבון MMP9 האנושי בתאי CHO.
   • מתודולוגיה: תאי CHO עברו טרנספקציה עם פלסמידים המקודדים את הנוגדן נגד MMP9 אנושי ונבחרו לביטוי יציב באמצעות גנטיקין. ביטוי החלבון נבדק באמצעות ELISA ו-Western blot.
   • ממצאים עיקריים: קו התאים CHO היציב הראה רמות גבוהות של ביטוי נוגדנים ויציבות לאורך מספר מעברים, מה שמרמז על שימוש פוטנציאלי ביישומים טיפוליים המכוונים ל-MMP9 אנושי.

שאלות נפוצות אודות תאי CHO

מקורות

1. Reinhart, D., et al., Bioprocessing of Recombinant CHO‐K1, CHO‐DG44, and CHO‐S: CHO Expression hosts favor either mAb production or biomass synthesis. Biotechnology journal, 2019. 14(3): עמ' 1700686.
2. Pan, X., et al., אפיון מטבולי של שלב הגדלת תאי CHO בתרבויות fed-batch. מיקרוביולוגיה יישומית וביוטכנולוגיה, 2017. 101: עמ' 8101–8313.
3. Turilova, V.I., T.S. Goryachaya, ו-T.K. Yakovleva, קו תאי שחלה של אוגר סיני DXB-11: חוסר יציבות כרומוזומלית והטרוגניות בקריוטיפ. ציטוגנטיקה מולקולרית, 2021, 14(1): עמ' 1–12.
4. Hunter, M., et al., אופטימיזציה של ביטוי חלבונים בתאי יונקים. פרוטוקולים עכשוויים במדעי החלבונים, 2019. 95(1): עמ' e77.
5. Nyon, M.P., et al., הנדסה של קו תאים CHO יציב לביטוי אנטיגן של חיסון נגד נגיף הקורונה MERS. Vaccine, 2018. 36(14): עמ' 1853–1862.
6. Pacheco, B.S., et al., פעילות ציטוטוקסית של חומצות שומן מאצות מקרו-אנטארקטיות על צמיחת תאי סרטן השד האנושי. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2018. 6: עמ' 185.
7. Ryu, J., et al., פיתוח קו תאים CHO לייצור יציב של נוגדנים רקומביננטיים נגד MMP9 אנושי. BMC biotechnology, 2022. 22(1): עמ' 8.