Tế bào CHO trong sản xuất sinh học: Ứng dụng và đổi mới

Được phân lập từ buồng trứng của chuột hamster Trung Quốc, dòng tế bào CHO là một công cụ mạnh mẽ trong nghiên cứu y học và sinh học với phạm vi ứng dụng rộng lớn. Dòng tế bào động vật có vú này mang lại vô số khả năng, từ sản xuất protein tái tổ hợp, biểu hiện gen, kiểm tra độc tính, dinh dưỡng đến nghiên cứu di truyền.

Bài viết của chúng tôi khám phá thế giới thú vị của tế bào CHO, tìm hiểu cách những tế bào này đã cách mạng hóa nghiên cứu dược phẩm sinh học và mở đường cho các liệu pháp cứu sống. Hãy sẵn sàng khám phá bí mật của những tế bào CHO mạnh mẽ và tìm hiểu cách chúng thúc đẩy những tiến bộ đột phá trong y học và hơn thế nữa! Bạn sẽ học được mọi thứ cần biết trước khi bắt đầu, bao gồm:

Tế bào CHO là gì?

Kể từ khi được Theodore T. Puck thành lập vào năm 1957, tế bào buồng trứng chuột Trung Quốc (CHO) đã trở thành một thành phần không thể thiếu trong nghiên cứu sinh học và y học nhờ khả năng phát triển nhanh chóng và sản xuất protein cao. Những tế bào biểu mô này, được chiết xuất từ buồng trứng của chuột Trung Quốc, được sử dụng rộng rãi trong sản xuất sinh học, di truyền học, kiểm tra độc tính, dinh dưỡng và nghiên cứu biểu hiện gen.

Tế bào CHO có thể sản xuất protein với các sửa đổi sau dịch mã (PTMs) tương tự như ở người. Chúng cũng thiếu khả năng tổng hợp proline và không biểu hiện thụ thể yếu tố tăng trưởng biểu bì (EGFR), khiến chúng trở thành lựa chọn lý tưởng để nghiên cứu các đột biến EGFR khác nhau.

Trong sản xuất sinh học, tế bào CHO được sử dụng rộng rãi để sản xuất kháng thể đơn dòng, protein tái tổ hợp và vắc-xin. Hơn 60 loại protein điều trị được sản xuất bằng tế bào CHO đã được phê duyệt, và việc sử dụng chúng tiếp tục mở rộng. Bài viết của chúng tôi khám phá các đặc tính đáng kinh ngạc và ứng dụng đa dạng của tế bào CHO, nhấn mạnh vai trò quan trọng của chúng trong việc thúc đẩy sự tiến bộ trong y sinh học và các lĩnh vực khác. Hãy sẵn sàng khám phá thế giới thú vị của tế bào CHO và khám phá tiềm năng vô song của chúng trong nghiên cứu y sinh!

Tế bào CHO: Lựa chọn hàng đầu của ngành công nghiệp dược phẩm sinh học trong sản xuất protein tái tổ hợp

Trong ngành công nghệ sinh học, tế bào buồng trứng chuột Trung Quốc (CHO) thường được sử dụng để sản xuất các sản phẩm dược phẩm sinh học như kháng thể đơn dòng, protein tái tổ hợp và vắc-xin.

Mặc dù bạn có thể không biết, nhưng tế bào CHO có thể là nguyên nhân nếu bạn từng trải qua liệu pháp kháng thể đơn dòng. Những tế bào linh hoạt này thường được ngành dược phẩm sinh học sử dụng để sản xuất protein tái tổ hợp được ứng dụng trong nghiên cứu y sinh, chẩn đoán và nhiều loại thuốc điều trị. Kháng thể đơn dòng (mAbs) - một loại thuốc điều trị dựa trên protein - được sử dụng để điều trị nhiều bệnh lý như ung thư, bệnh tự miễn và bệnh truyền nhiễm. Do có khả năng thực hiện các sửa đổi sau dịch mã tương tự như trong tế bào người, tế bào CHO thường được sử dụng để sản xuất mAbs. Những sửa đổi này là cần thiết để các loại thuốc này hoạt động hiệu quả.

Protein được tạo ra thông qua công nghệ gén được gọi là protein tái tổ hợp. Ngoài việc là các chất phản ứng nghiên cứu, chúng còn có thể được sử dụng làm liệu pháp và chẩn đoán. Do có khả năng thực hiện các sửa đổi sau dịch mã và có cấu trúc glycosyl hóa phức tạp tương tự như trong tế bào người, tế bào CHO đặc biệt phù hợp để sản xuất protein tái tổ hợp nhờ tốc độ tăng trưởng nhanh, khả năng biểu hiện protein cao và khả năng biểu hiện lượng lớn protein. Với năng suất từ 3 đến 10 gam trên lít môi trường nuôi cấy, dòng tế bào CHO là một bước đột phá trong ngành dược phẩm sinh học nhờ khả năng sản xuất hàng loạt protein điều trị không có đối thủ. Nhờ tối ưu hóa di truyền, tế bào CHO hiện là thành phần quan trọng của y học hiện đại nhờ khả năng sản xuất lượng lớn protein tái tổ hợp.

Vắc-xin là các sản phẩm sinh học được sử dụng để phòng ngừa và điều trị các nhiễm trùng do vi rút và vi khuẩn gây ra. Các vắc-xin chống COVID-19 là một trong số những sản phẩm được sản xuất từ tế bào CHO. Các nhà khoa học đã phát triển nhiều kỹ thuật, bao gồm công nghệ gen, tối ưu hóa môi trường nuôi cấy và phát triển quy trình, để nâng cao hiệu suất của tế bào CHO trong sản xuất dược phẩm sinh học. Những kỹ thuật này đã dẫn đến việc tạo ra các hệ thống nuôi cấy có năng suất cao, chi phí thấp cho sản xuất dược phẩm sinh học sử dụng tế bào CHO.  Phạm vi ứng dụng rộng rãi của tế bào CHO bao gồm:

Nhà máy sản xuất dược phẩm.

Tế bào CHO trong sản xuất dược phẩm sinh học

Tế bào CHO được sử dụng để sản xuất các loại dược phẩm sinh học, bao gồm protein tái tổ hợp và kháng thể đơn dòng dùng trong điều trị các bệnh như ung thư, rối loạn tự miễn và bệnh truyền nhiễm. Việc áp dụng tế bào CHO trong dược phẩm sinh học chủ yếu là do khả năng thực hiện các sửa đổi sau dịch mã tương tự như tế bào người, khiến chúng trở thành vật chủ động vật có vú lý tưởng để sản xuất protein điều trị tương thích với người. Sự hiểu biết toàn diện về hồ sơ protein của tế bào chủ CHO và việc áp dụng kỹ thuật ELISA protein tế bào chủ là yếu tố quan trọng để đảm bảo độ tinh khiết và an toàn của các sản phẩm sinh dược phẩm được sản xuất trong hệ thống tế bào CHO. Do đó, tế bào CHO đã khẳng định vị trí của mình như một nền tảng đa chức năng trong ngành công nghệ sinh học.

Các tiến bộ trong sản xuất kháng thể dựa trên tế bào CHO

Tế bào CHO được sử dụng rộng rãi trong sản xuất kháng thể đơn dòng, đã cách mạng hóa lĩnh vực y sinh học bằng cách cung cấp các liệu pháp nhắm mục tiêu cho nhiều bệnh lý. Tế bào CHO đã trở thành nền tảng cơ bản trong biểu hiện kháng thể tái tổ hợp và sản xuất protein điều trị nhờ khả năng gấp, lắp ráp và sửa đổi protein người một cách chính xác. Sản xuất kháng thể từ tế bào CHO đã phát triển nhờ các cải tiến trong kỹ thuật nuôi cấy tế bào và công nghệ tế bào CHO, dẫn đến việc tạo ra các tế bào CHO chất lượng cao, đóng vai trò quan trọng trong phát triển dược phẩm sinh học. Các phương pháp công nghệ sinh học toàn diện, bao gồm công nghệ DNA và kỹ thuật nuôi cấy tế bào tiên tiến, đã được áp dụng để tối ưu hóa hệ thống tế bào CHO nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất kháng thể.

Sinh học phân tử và công nghệ tế bào CHO

Sự kết hợp giữa các kỹ thuật sinh học phân tử với nuôi cấy tế bào CHO đã dẫn đến việc tạo ra các dòng tế bào CHO chuyển gen và điều chỉnh các đột biến của tế bào chuột Trung Quốc để đạt được các đặc tính mong muốn. Những tiến bộ trong công nghệ tế bào và công nghệ DNA đã tạo điều kiện cho việc phát triển các tế bào CHO có khả năng sản xuất các protein tái tổ hợp cụ thể với hiệu quả cao. Việc nghiên cứu các phương pháp nuôi cấy tế bào eukaryotic, bao gồm tế bào CHO và HeLa, đã góp phần vào việc hiểu rõ hơn về các cơ chế tế bào và tối ưu hóa nuôi cấy tế bào động vật có vú cho sản xuất protein điều trị.

Nhưng đó chưa phải là tất cả! Tế bào CHO còn có những ứng dụng thú vị khác trong nghiên cứu y sinh, bao gồm:

Kiểm tra độc tính: Tế bào CHO được sử dụng để đánh giá độc tính của thuốc, bao gồm các tác nhân điều trị chống ung thư và chống virus. Ví dụ, một nghiên cứu đã khám phá hoạt tính chống ung thư vú cụ thể của các axit béo có nguồn gốc từ tảo vi sinh Nam Cực bằng cách sử dụng CHO làm dòng tế bào đối chứng.
Biểu hiện gen: Tế bào CHO được sử dụng để biểu hiện gen một cách ổn định và tạm thời cho các nghiên cứu chức năng gen hoặc sản xuất protein mục tiêu. Các công cụ chỉnh sửa gen được sử dụng để phát triển các mô hình gen knock-in và knockout trong dòng tế bào CHO.

Triển vọng tương lai trong nghiên cứu tế bào CHO

Nghiên cứu và phát triển đang diễn ra trong hệ thống tế bào CHO tập trung vào việc nâng cao hiệu quả và tính linh hoạt của các tế bào này trong sản xuất dược phẩm sinh học. Với vai trò tiên phong trong lĩnh vực protein tái tổ hợp, tế bào CHO đóng vai trò quan trọng trong tương lai của y học và công nghệ sinh học, hứa hẹn những tiến bộ mới trong phát triển kháng thể và sản xuất các liệu pháp cứu sống.

Khám phá lợi ích của dòng tế bào CHO mạnh mẽ

Dưới đây là một số ưu điểm chính của dòng tế bào CHO khiến nó trở thành công cụ nghiên cứu hấp dẫn.

Dễ dàng nuôi cấy: Quy trình và điều kiện nuôi cấy của dòng tế bào CHO không đòi hỏi khắt khe. Các tế bào này có khả năng chịu đựng sự thay đổi về nhiệt độ và pH. Do đó, chúng lý tưởng cho việc nuôi cấy quy mô lớn.
Sửa đổi sau dịch mã: Các tế bàonày tương tự như tế bào người và có khả năng sản xuất các sửa đổi sau dịch mã tương tự. Do đó, tế bào CHO có thể được sử dụng để sản xuất các sản phẩm sinh học tương thích với cơ thể có hoạt tính dược lý xuất sắc.
Năng suất cao: Tế bàoCHO được sử dụng rộng rãi để sản xuất lượng lớn protein tái tổ hợp. Việc tối ưu hóa di truyền của dòng tế bào CHO đã cho ra khoảng 3-10 gam protein trên mỗi lít môi trường nuôi cấy.
Biểu hiện gen: Tế bàoCHO dễ dàng được chuyển gen; do đó, chúng thường được sử dụng cho các nghiên cứu biểu hiện tạm thời và ổn định. Ngoài ra, nhiều công cụ di truyền được sử dụng để phát triển các mô hình knock-in và knockout gen sử dụng dòng tế bào CHO.
Phê duyệt của cơ quan quản lý: Tế bàoCHO đã được sử dụng trong gần 50 sản phẩm sinh học được phê duyệt tại Hoa Kỳ và Liên minh Châu Âu.
Khả năng kháng virus thấp: Do nguồn gốc từ chuột hamster, nguy cơ lây lan virus ở người được giảm thiểu, giúp giảm thiểu tổn thất sản xuất và tăng cường an toàn sinh học.

Đặc điểm chính của tế bào CHO

Hình thái: Tế bào CHO có hình dạng tương tự tế bào biểu mô, kéo dài và có hình dạng tương tự tế bào sợi. Chúng là tế bào bám dính và thường phát triển thành lớp đơn.
Kích thước tế bào: Đường kính trung bình của tế bào CHO nằm trong khoảng 12-14 μm.
Genome và Ploidy: Tế bào CHO là tế bào bất thường về số lượng nhiễm sắc thể, có 21 nhiễm sắc thể, khác với số lượng nhiễm sắc thể bình thường (euploid) của chuột hamster Trung Quốc. Karyotype của tế bào CHO được đặc trưng bởi nhiều sự sắp xếp cấu trúc, bao gồm sự mất một phần của nhiễm sắc thể 2 và vật liệu nhiễm sắc thể X.

Hình ảnh vi thể của tế bào CHO:  ở mật độ cao (bên trái) và ở khoảng 50% mật độ (bên phải).

So sánh dòng tế bào CHO và CHO-K1

Kể từ khi dòng tế bào CHO ban đầu được báo cáo vào năm 1956, nhiều biến thể của dòng tế bào này đã được tạo ra cho các mục đích khác nhau. CHO-K1 được tạo ra từ một dòng đơn của tế bào CHO vào năm 1957, và CHO-DXB11 (còn được gọi là CHO-DUKX) sau đó được tạo ra thông qua quá trình đột biến bằng ethyl methanesulfonate. Tuy nhiên, tính ứng dụng của chúng bị hạn chế do khả năng phục hồi hoạt động DHFR khi bị đột biến. Sau đó, tế bào CHO được đột biến bằng tia gamma để tạo ra CHO-DG44, trong đó cả hai alen DHFR đều bị loại bỏ hoàn toàn. Các chủng thiếu DHFR này yêu cầu glycine, hypoxanthine và thymidine để phát triển và được sử dụng rộng rãi trong sản xuất protein công nghiệp. Các hệ thống chọn lọc khác sau đó trở nên phổ biến, và các tế bào chủ như CHO-K1, CHO-S và CHO-Pro minus đã được chứng minh là sản xuất lượng protein cao. Do tính không ổn định di truyền, các dòng tế bào này thường được nuôi cấy trong môi trường không chứa thành phần động vật hoặc môi trường được định nghĩa hóa học trong các bioreactor nuôi cấy treo. Các phức tạp về di truyền của tế bào CHO và quá trình phân lập dòng cũng được thảo luận.

Khám phá những đột phá với các tế bào CHO của chúng tôi

Mười Mẹo Nuôi Cấy Tế Bào CHO

Dòng tế bào CHO là một dòng tế bào dễ nuôi cấy và không đòi hỏi nhiều công sức.
Tế bào CHO có thời gian nhân đôi dân số nhanh, khoảng 14–17 giờ.
Tế bào CHO là tế bào bám dính, có thể phát triển thành lớp đơn hoặc được thích nghi để phát triển trong môi trường lơ lửng.
Tách nuôi cấy tế bào CHO khi đạt mật độ 80–90% bằng Accutase.
Gieo tế bào CHO với mật độ 1 x^10⁴ tế bào/cm² để đạt được lớp đơn liên tục trong khoảng 4 ngày.
Để nuôi cấy tối ưu, sử dụng hỗn hợp 50:50 DMEM và Ham's F12, bổ sung 5% huyết thanh bò (FBS) và L-glutamine.
Thay đổi môi trường nuôi cấy 2-3 lần mỗi tuần.
Nuôi cấy tế bào CHO trong tủ ấm có độ ẩm, bổ sung 5% khí CO₂ ở 37°C.
Bảo quản tế bào CHO trong pha hơi hoặc pha lỏng của nitơ lỏng (-196°C).
Tuân thủ hướng dẫn an toàn sinh học cấp độ 1 khi xử lý và nuôi cấy dòng tế bào CHO.

Các quy trình, video và bài báo mới nhất về tế bào CHO

Dưới đây là một số tài nguyên hữu ích để tìm hiểu về nuôi cấy và bảo quản dòng tế bào CHO.

Phương pháp nuôi cấy tế bào CHO chi tiết: Liên kết này sẽ giúp bạn tìm hiểu về quá trình phân chia và chuyển gen cho tế bào CHO.
Tế bào CHO: Trang web này cung cấp thông tin cơ bản về nuôi cấy tế bào CHO, bao gồm tách tế bào, bảo quản, đông lạnh và rã đông tế bào, v.v.
Rã đông tế bào CHO: Video này trình bày một quy trình rã đông mẫu cho tế bào CHO đông lạnh.

Quy trình chuyển gen cho dòng tế bào CHO

Tế bào CHO rất thích hợp cho cả quá trình chuyển gen tạm thời và ổn định. Dưới đây là một số tài nguyên cung cấp thông tin hữu ích về quy trình chuyển gen cho dòng tế bào CHO.

Transfection tế bào CHO: Bài báo đã công bố này cung cấp một quy trình transfection tạm thời cho dòng tế bào CHO sử dụng polyethyleneimine tuyến tính (PEI).
Phương pháp chuyển gen cho tế bào CHO: Bài báo này giải thích các chiến lược khác nhau để chuyển gen hiệu quả cho dòng tế bào CHO sử dụng các chất chuyển gen khác nhau.
Điện chuyển gen tạm thời cho tế bào CHO: Video này sử dụng hình ảnh minh họa để giải thích các khái niệm cơ bản về nghiên cứu biểu hiện gen tạm thời trong tế bào CHO.

430,00 €*

Nội dung: 1.5 milliliter

Giá chưa bao gồm VAT và phí vận chuyển

cryovial

Số sản phẩm: 603479

Các công bố nghiên cứu thú vị sử dụng tế bào CHO

Dưới đây là tóm tắt của các nghiên cứu khác nhau đã sử dụng tế bào CHO:

Nghiên cứu: "Sản xuất nhanh chóng và hiệu suất cao của vùng ngoại bào gai SARS-CoV-2 toàn dài bằng cách biểu hiện gen tạm thời trong tế bào CHO" (2021)
- Mục đích: Biểu hiện vùng ngoại bào gai SARS-CoV-2 trong tế bào CHO bằng ba phương pháp chuyển gen tạm thời để đạt năng suất cao.
- Phương pháp: Tế bào CHO được chuyển gen bằng các plasmid mã hóa vùng ngoại bào gai SARS-CoV-2 toàn phần thông qua ba phương pháp chuyển gen tạm thời. Sự biểu hiện protein được đánh giá bằng ELISA và Western blot.
- Kết quả chính: Cả ba phương pháp chuyển gen tạm thời đều cho thấy mức độ biểu hiện protein cao, với năng suất cao nhất đạt được bằng phương pháp polyethylenimine.
Nghiên cứu: "Tạo dòng tế bào CHO ổn định để biểu hiện kháng nguyên vaccine coronavirus MERS" (2018)
- Mục đích: Sản xuất kháng nguyên coronavirus MERS trong tế bào CHO để sử dụng làm ứng viên vắc-xin trong tương lai.
- Phương pháp: Tế bào CHO được chuyển gen bằng plasmid mã hóa kháng nguyên coronavirus MERS và được chọn lọc để biểu hiện ổn định bằng geneticin. Biểu hiện protein được đánh giá bằng ELISA và Western blot.
- Kết quả chính: Dòng tế bào CHO ổn định cho thấy mức độ biểu hiện protein cao và ổn định qua nhiều thế hệ.
Nghiên cứu: "Hoạt tính độc tế bào của axit béo từ tảo biển Nam Cực đối với sự phát triển của tế bào ung thư vú người" (2018)
- Mục đích: Sử dụng tế bào CHO làm đối chứng để đánh giá độc tính của các tác nhân chống ung thư đối với tế bào bình thường.
- Phương pháp: Tế bào CHO được nuôi cấy và xử lý bằng axit béo từ tảo biển Nam Cực, và độ sống của tế bào được đánh giá bằng thử nghiệm MTT.
- Kết quả chính: Các axit béo từ tảo biển Nam Cực không gây tác dụng độc tế bào trên tế bào CHO, gợi ý tiềm năng sử dụng như một tác nhân chống ung thư có tính chọn lọc đối với tế bào ung thư.
Nghiên cứu: "Việc loại bỏ gen caspase-7 cải thiện biểu hiện của protein tái tổ hợp trong dòng tế bào CHO thông qua việc ức chế chu kỳ tế bào ở giai đoạn G2/M" (2022)
- Mục đích: Thao tác di truyền tế bào CHO để cải thiện biểu hiện protein tái tổ hợp.
- Phương pháp: Gen caspase-7 được loại bỏ trong tế bào CHO bằng công nghệ CRISPR/Cas9, và biểu hiện protein được đánh giá bằng phương pháp Western blot và kính hiển vi huỳnh quang.
- Kết quả chính: Việc loại bỏ gen caspase-7 trong tế bào CHO đã cải thiện biểu hiện protein, có thể do sự ức chế chu kỳ tế bào ở pha G2/M gây ra bởi sự mất đi của caspase-7.
Nghiên cứu: "Phát triển dòng tế bào CHO cho sản xuất ổn định kháng thể tái tổ hợp chống lại MMP9 ở người" (2015)
- Mục đích: Sản xuất kháng thể đơn dòng chống lại protein MMP9 của người trong tế bào CHO.
- Phương pháp: Tế bào CHO được chuyển gen bằng plasmid mã hóa kháng thể chống lại MMP9 ở người và được chọn lọc để biểu hiện ổn định bằng geneticin. Biểu hiện protein được đánh giá bằng ELISA và Western blot.
- Kết quả chính: Dòng tế bào CHO ổn định cho thấy mức biểu hiện kháng thể cao và ổn định qua nhiều lần nhân bản, gợi ý tiềm năng sử dụng trong các ứng dụng điều trị nhắm vào MMP9 ở người.

Câu hỏi thường gặp về tế bào CHO

Tài liệu tham khảo

Reinhart, D., et al., Quy trình sinh học của các chủng CHO-K1, CHO-DG44 và CHO-S tái tổ hợp: Các chủng CHO thích hợp cho sản xuất kháng thể đơn dòng hoặc tổng hợp sinh khối. Tạp chí Công nghệ Sinh học, 2019. 14(3): tr. 1700686.
Pan, X., et al., Phân tích chuyển hóa giai đoạn tăng kích thước tế bào CHO trong nuôi cấy fed-batch. Tạp chí Vi sinh học và Công nghệ Sinh học Ứng dụng, 2017. 101: tr. 8101–8313.
Turilova, V.I., T.S. Goryachaya, và T.K. Yakovleva, Dòng tế bào buồng trứng chuột Trung Quốc DXB-11: sự không ổn định nhiễm sắc thể và đa dạng kiểu nhiễm sắc thể. Cytogenetics phân tử, 2021, 14(1): tr. 1–12.
Hunter, M., et al., tối ưu hóa biểu hiện protein trong tế bào động vật có vú. Các quy trình hiện đại trong khoa học protein, 2019. 95(1): tr. e77.
Nyon, M.P., et al., Thiết kế dòng tế bào CHO ổn định để biểu hiện kháng nguyên vắc-xin coronavirus MERS. Vaccine, 2018. 36(14): tr. 1853–1862.
Pacheco, B.S., et al., Hoạt tính độc tế bào của axit béo từ tảo biển Nam Cực đối với sự phát triển của tế bào ung thư vú người. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2018. 6: tr. 185.
Ryu, J., et al., Phát triển dòng tế bào CHO cho sản xuất ổn định kháng thể tái tổ hợp chống lại MMP9 ở người. BMC Biotechnology, 2022. 22(1): tr. 8.