生物製藥中的CHO細胞：應用與創新

源自中國倉鼠卵巢的 CHO 細胞系，憑藉其廣泛的應用範圍，已成為醫學與生物研究領域中的主力。這種哺乳動物細胞系提供了無窮無盡的可能性，從重組蛋白質生產到基因表達、毒性篩選、營養研究及遺傳學研究皆涵蓋其中。

本文將深入探討 CHO 細胞這個迷人的世界，探索這些細胞如何徹底改變生物製藥研究，並為拯救生命的療法鋪平道路。準備好解開強大的 CHO 細胞之謎，並發現它們如何推動醫學乃至其他領域的突破性進展吧！您將學到開始研究前必須了解的一切，包括：

什麼是 CHO 細胞系？

自 1957 年由西奧多·T·帕克（Theodore T. Puck）建立以來，由於其生長迅速且蛋白質產量高，中國倉鼠卵巢（CHO）細胞已成為生物與醫學研究中的重要基礎。 這些源自中國倉鼠卵巢的上皮細胞，廣泛應用於生物製造、遺傳學、毒性篩選、營養學及基因表達研究。

CHO 細胞能夠產生與人類相似的具有翻譯後修飾 (PTM) 的蛋白質。此外，它們缺乏脯胺酸合成能力，且不表達表皮生長因子受體 (EGFR)，因此非常適合用於研究各種 EGFR 突變。

在生物製藥領域，CHO 細胞被廣泛用於生產單克隆抗體、重組蛋白及疫苗。目前已有超過 60 種利用 CHO 細胞製備的治療性蛋白質獲得生產許可，且其應用範圍持續擴大。 本文將探討 CHO 細胞的卓越特性與多元應用，並著重闡述其在推動生物醫學乃至其他領域進步所扮演的關鍵角色。準備好探索 CHO 細胞這令人著迷的世界，並發掘其在生物醫學研究中無與倫比的潛力吧！

CHO 與 CHO-K1 細胞系的比較

自 1956 年首度報導原始 CHO 細胞系以來，為滿足各種用途，已衍生出許多該細胞系的變異株。 CHO-K1 於 1957 年由單一 CHO 細胞克隆衍生而來，隨後透過甲磺酸乙酯誘導突變，製備出 CHO-DXB11（亦稱為 CHO-DUKX）。 然而，由於這些細胞在經誘變處理後會恢復 DHFR 活性，因此其用途受到限制。後來，研究人員利用伽馬輻射對 CHO 細胞進行誘變，從而產生了 CHO-DG44，其中兩個 DHFR 等位基因均被完全消除。 這些缺乏DHFR的菌株在生長過程中需要甘胺酸、次黃嘌呤和胸苷，並被廣泛應用於工業蛋白質生產。此後，其他篩選系統也逐漸普及，且已證實CHO-K1、CHO-S和CHO-Pro minus等宿主細胞能產生高水平的蛋白質。 由於遺傳不穩定性，這些細胞系通常在懸浮培養生物反應器中，使用不含動物成分或化學定義的培養基進行培養。文中亦探討了 CHO 細胞遺傳學及克隆衍生過程的複雜性。

運用我們的 CHO 細胞，開創突破性進展

培養 CHO 細胞的十項要訣

1. CHO 細胞系是一種維護需求低且易於培養的細胞系。
2. CHO 細胞的細胞倍增時間很短，僅需 14–17 小時。
3. CHO 細胞屬於貼壁細胞，可形成單層生長，亦可經適應後在懸浮狀態下生長。
4. 當細胞匯合度達到 80–90% 時，使用 Accutase 進行 CHO 細胞的傳代。
5. 以 1 × 10^⁴ 細胞/cm² 的細胞密度接種 CHO 細胞，約 4 天後即可形成密合的單層。
6. 為了達到最佳培養效果，請使用 50:50 的 DMEM 與 Ham's F12 混合培養基，並添加 5% FBS 和 L-谷氨醯胺。
7. 每週更換培養基 2-3 次。
8. 將 CHO 細胞置於 37°C、補充 5% CO₂ 氣體的加濕培養箱中培養。
9. 將 CHO 細胞儲存於液態氮的蒸氣或液相中（-196°C）。
10. 處理及培養 CHO 細胞系時，請遵循生物安全等級 1 的指導方針。

關於 CHO 細胞的操作手冊、影片及最新文獻

以下是一些值得探索的優質資源，可協助您了解 CHO 細胞系的培養與維護。

1. 關於 CHO 細胞的詳盡細胞培養操作指南：此連結可協助您全面了解 CHO 細胞的傳代與轉染。
2. CHO 細胞：此網站將提供有關 CHO 細胞系的基本細胞培養資訊，包括細胞傳代、儲存、冷凍及解凍等。
3. CHO 細胞解凍：此影片展示了一套冷凍 CHO 細胞的示範解凍操作流程。

CHO 細胞系的轉染操作指南

CHO 細胞非常適合進行基因的暫時性與穩定性轉染。以下是一些提供有關 CHO 細胞系轉染操作指南有用資訊的資源。

• CHO 細胞轉染：這篇已發表的文章提供了一種使用線性聚乙烯亞胺（PEI）對 CHO 細胞系進行暫時性轉染的操作流程。
• CHO 細胞的轉染方法：本文闡述了使用不同轉染試劑對 CHO 細胞系進行高效轉染的各種策略。
• CHO 細胞的暫時轉染：這段影片透過圖解說明 CHO 細胞中暫時性表達研究的基本概念。

運用 CHO 細胞的有趣研究論文

以下是多項利用 CHO 細胞進行的研究摘要：

1. 研究：「透過 CHO 細胞的瞬時基因表達，快速且高產率地生產全長 SARS-CoV-2 刺突蛋白胞外域」（2021）

   • 目的：利用三種瞬時轉染方法在 CHO 細胞中表達 SARS-CoV-2 刺突蛋白胞外域，以實現高產量。
   • 方法：採用三種瞬時轉染方法，將編碼完整長度 SARS-CoV-2 刺突蛋白胞外域的質體轉染至 CHO 細胞中。透過 ELISA 及 Western blot 評估蛋白質表達情況。
   • 主要發現：三種瞬時轉染方法均展現出高水準的蛋白質表達，其中聚乙烯亞胺法獲得的產量最高。

2. 研究：「工程化穩定CHO細胞系以表達MERS冠狀病毒疫苗抗原」（2018）

   • 目的：在 CHO 細胞中生產 MERS 冠狀病毒抗原，作為未來疫苗候選物。
   • 方法：將編碼 MERS 冠狀病毒抗原的質體轉染至 CHO 細胞中，並使用基因素進行穩定表達篩選。蛋白質表達量透過 ELISA 及 Western blot 進行評估。
   • 主要發現：該穩定CHO細胞系展現出高水平的蛋白質表達，且在多次傳代後仍保持穩定。

3. 研究：「南極大型海藻中的脂肪酸對人類乳腺癌細胞生長之細胞毒性作用」（2018）

   • 目的：利用 CHO 細胞作為對照組，評估抗癌藥物對正常細胞的毒性。
   • 方法：培養CHO細胞並以南極大型海藻來源的脂肪酸進行處理，並透過MTT法評估細胞存活率。
   • 主要發現：南極大型海藻來源的脂肪酸對 CHO 細胞未顯示任何細胞毒性作用，這表明其具有作為選擇性針對癌細胞的抗癌劑的潛在應用價值。

4. 研究：「敲除caspase-7基因可透過G2/M期細胞週期停滯，提升CHO細胞系中重組蛋白的表達」（2022）

   • 目的：透過基因操作CHO細胞，以提升重組蛋白的表達量。
   • 方法：利用 CRISPR/Cas9 技術在 CHO 細胞中敲除 caspase-7 基因，並透過 Western blot 及螢光顯微鏡評估蛋白質表達情況。
   • 主要發現：在 CHO 細胞中敲除 caspase-7 基因可提升蛋白質表達，這很可能是由於 caspase-7 缺失所導致的 G2/M 期細胞週期停滯所致。

5. 研究：「開發用於穩定生產針對人類MMP9之重組抗體的CHO細胞系」（2015）

   • 目的：在 CHO 細胞中生產針對人類 MMP9 蛋白的單克隆抗體。
   • 方法：將編碼針對人類MMP9抗體的質體轉染至CHO細胞中，並使用基因素進行篩選以獲得穩定表達。透過ELISA和Western blot評估蛋白質表達。
   • 主要發現：該穩定CHO細胞系展現出高水平的抗體表達，且在多次傳代後仍保持穩定，顯示其具有用於針對人類MMP9的治療應用的潛力。

參考文獻

1. Reinhart, D. 等，重組 CHO-K1、CHO-DG44 及 CHO-S 的生物製程：CHO 表達宿主更傾向於單克隆抗體生產或生物量合成。《生物技術期刊》，2019。 14(3)：第 1700686 頁。
2. Pan, X. 等，《分批補料培養中 CHO 細胞體積增大階段的代謝特徵分析》。《應用微生物學與生物技術》，2017 年。101：第 8101–8313 頁。
3. Turilova, V.I.、T.S. Goryachaya 及 T.K. Yakovleva，《中國倉鼠卵巢細胞系 DXB-11：染色體不穩定性與核型異質性》。 《分子細胞遺傳學》，2021，14(1)：第 1–12 頁。
4. Hunter, M.等人，哺乳動物細胞中蛋白質表達的優化。《當代蛋白質科學協議》，2019年，95(1)：第e77頁。
5. Nyon, M.P. 等，工程化建立穩定 CHO 細胞系以表達 MERS 冠狀病毒疫苗抗原。《疫苗》，2018 年，36(14)：第 1853–1862 頁。
6. Pacheco, B.S.等人，《南極大型海藻所含脂肪酸對人類乳腺癌細胞生長的細胞毒性作用》。《生物工程與生物技術前沿》，2018年，第6卷：第185頁。
7. 柳（Ryu, J.）等人，開發用於穩定生產針對人類MMP9的重組抗體之CHO細胞系。《BMC生物技術》，2022年，第22卷第1期：第8頁。